[发明专利]风力发电机组的叶片疲劳测试方法及叶片疲劳测试系统

说明书

本发明提供一种风力发电机组的叶片疲劳测试方法及叶片疲劳测试系统，叶片疲劳测试方法包括以下步骤：确定待测试叶片的含均值的目标载荷；通过调整激振点位置、配重位置和配重大小，确定含均值的测试载荷，使得测试载荷与目标载荷的比在预定范围内；将叶片水平安装，安装激振器，并进行配重；启动激振器，使叶片的测试区域振动，使得测试区域中的多个截面达到与测试载荷对应的截面应变。本发明提供一种风力发电机组的叶片疲劳测试方法及叶片疲劳测试系统，使测试载荷更加接近实际载荷，从而使测试结果更准确，并缩短测试周期。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组的叶片疲劳测试方法及叶片疲劳测试系统。

背景技术

随着风力发电机组单机容量逐渐增加，叶片不断向大型化发展，因此，叶片设计用值越来越接近材料的极限，叶片的安全性受到越来越大的挑战。

对于叶片而言，尤其是对于大型叶片，全尺寸叶片的疲劳测试是验证叶片可靠性的关键环节。叶片疲劳测试主要是验证叶片使用寿命，通过目标弯矩与测试弯矩间对应关系，通过以激振形式在叶片截面上加载弯矩或者力的形式提供测试弯矩，而叶片的疲劳损伤是通过材料的应变数据得到。因此，叶片疲劳测试需要建立弯矩(或者说，载荷)与应变的关系。

如图1所示，风力发电机组叶片1的载荷一般会分解到挥舞方向2和摆振方向3两个方向上，故疲劳测试会分别依据载荷方向进行，其中，由于叶片摆振方向疲劳载荷较大，因此疲劳测试通常为加速试验，也就是说，为了弥补与叶片实际运行状态所承受的载荷的差距，疲劳测试载荷会在设计载荷的基础上进行放大。然而，这样的放大会导致叶片摆振方向的疲劳测试载荷与极限载荷相当，甚至会超过极限载荷，因此，为了降低叶片疲劳测试的载荷水平，需要增加测试疲劳次数，一般来说，叶片摆振方向测试疲劳次数在400万次左右，这使得叶片的测试周期变得非常长，一般在3个月左右。

目前的叶片疲劳测试主要采用共振法，在测试过程中，需要在叶片上增加配重，以达到所要求的测试载荷，而在现有的测试中，叶片自重和配重等的重力产生的均值载荷并没有考虑在内，不能真实的反映叶片实际受载水平，特别是在叶片向大型化发展的情况下，重力弯矩对测试的影响也越来越大，使得测试结果并不精确。

此外，在对摆阵方向进行疲劳测试时，由于摆振疲劳测试载荷较大，会采用增加测试次数来降低测试载荷的方法，从而使得摆振疲劳测试次数增大，使得测试周期变长。

发明内容

为了解决现有的叶片疲劳测试的测试不精确、测试周期长的问题，本发明提供一种风力发电机组的叶片疲劳测试方法及叶片疲劳测试系统，使测试载荷更加接近实际载荷，从而使测试结果更准确，并缩短测试周期。

本发明的一方面提供一种风力发电机组的叶片疲劳测试方法，叶片疲劳测试方法包括以下步骤：S1、确定待测试叶片的含均值的目标载荷；S2、通过调整激振点位置、配重位置和配重大小，确定含均值的测试载荷，使得测试载荷与目标载荷的比在预定范围内；S3、将叶片水平安装，并按照在步骤S2中调整的激振点位置安装激振器，按照步骤S2中调整的配重位置及大小进行配重；S4、启动激振器，使叶片的测试区域振动，使得测试区域中的多个截面达到与测试载荷对应的截面应变。

优选地，步骤S1可包括：根据待测试叶片的材料，获得1000万次疲劳次数下的含均值等效疲劳载荷；对1000万次疲劳次数下的含均值等效疲劳载荷进行测试疲劳次数折算，得到测试疲劳次数下的含均值等效疲劳载荷；对测试疲劳次数下的含均值等效疲劳载荷进行安全系数折算，确定目标载荷。

优选地，可通过表达式(1)获得1000万次疲劳次数下的含均值等效疲劳载荷M_eqj，