[实用新型]一种可重复利用的模拟风机塔筒损伤的试验装置

说明书

本实用新型公开一种可重复利用的模拟风机塔筒损伤的试验装置，包括基础、基础环、有损塔段、无损塔段和机头，其中，基础环的底部埋置于基础中；数个塔段由下而上依序连接，其中包含有数个无损塔段和至少一个有损塔段，无损塔段、有损塔段的位置根据试验需求设置；最底下的塔段底部与基础环的顶部连接，最顶部的塔段顶部与机头固定。此种装置解决了传统试验装置的缺点，结构简单可靠，制作方便，试验效率高、材料可重复利用、节能环保、经济性好。

技术领域

本实用新型属于风力发电领域，涉及一种模型试验装置，具体地说是涉及一种易于拆卸、可重复利用的模拟风机塔筒损伤的试验装置。

背景技术

风电塔筒是风力发电机的主要组成部分之一，也是其主要受力部件，用来支撑整个风力发电组，一方面须具备足够的竖向承载力和抗弯承载力，另一方面需要足够的刚度以减少机组振动。为了保证20年的使用寿命，使得风力发电机能持续获得风能资源，风电塔筒还应满足安全性和耐久性的要求。风机塔筒一旦损坏，会威胁机舱、叶片等相关设备的安全；风电场并网发电后，风机塔筒损伤会影响发电量，严重的话，出现倒塔事故更会对整个电网的用电安全带来重大影响。

目前，风电场里对风力发电机组采用状态在线监测和故障诊断技术以监测风电机组运行状态，这有助于及早地发现机组的早期故障，及时进行维修，遏制重大事故的发生。状态在线监测和故障诊断技术属于结构健康监测的内容，其成功实施有赖于前期的试验研究。一般而言，风电塔筒的损伤会对结构的固有频率产生影响，故可假设一系列可能发生的塔筒损伤情况，通过模态试验获取各种常见损伤情况下基于固有频率的特征参量，建立损伤特征参量库。当状态在线监测系统监测到实际塔筒基于固有频率的特征量与损伤特征参量库中的值相近时，可利用故障诊断技术初判塔筒出现损伤，需进行现场检修、维护。这种处理方法使损伤识别的动力学逆问题转化为正问题，方便广大技术人员处理。

为了方便风机塔筒损伤特征参量库的建立，需要进行大量前期试验，其中大部分试验以模型试验为主。传统的做法如下：根据损伤位置、损伤形式、损伤程度等影响因素的不同，分别制作小比例风机塔筒模型模拟上述损伤因素，然后利用模态试验获取损伤特征参量，建立风机塔筒损伤特征参量库。该方法需要制作大量小比例风机塔筒模型，试验结束后这些模型又往往成为废品，存在工作量大、试验效率低、材料浪费严重、经济成本高、不节能环保等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种可重复利用的模拟风机塔筒损伤的试验装置，其解决了传统试验装置的缺点，结构简单可靠，制作方便，试验效率高、材料可重复利用、节能环保、经济性好。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种可重复利用的模拟风机塔筒损伤的试验装置，包括基础、基础环、有损塔段、无损塔段和机头，其中，基础环的底部埋置于基础中；数个塔段由下而上依序连接，其中包含有数个无损塔段和至少一个有损塔段，无损塔段、有损塔段的位置根据试验需求设置；最底下的塔段底部与基础环的顶部连接，最顶部的塔段顶部与机头固定。

上述基础环的底部通过底法兰锚固于基础中。

上述各塔段的顶部和底部的端板上均设有螺孔，相邻塔段之间、塔段与基础环之间、塔段与机头之间均通过螺栓连接。

上述端板上设有至少3个螺孔，螺孔在端板上均匀分布。

上述机头包括叶片、轮毂、机舱和塔筒连接段，其中，数个叶片设于轮毂上，轮毂固定于机舱一侧，塔筒连接段的顶部固定于机舱底部，而塔筒连接段的底部与最顶部的塔段固定。

上述塔筒连接段的底部设有下端板，其上有螺孔，利用螺栓与最顶部的塔段固定。

采用上述方案后，本实用新型与现有技术相比，具有以下效果：

(1)根据不同的损伤形式、损伤程度分别制作有损塔段，根据试验需求可以多次选用，不会造成混凝土、钢材等试验材料的浪费，节能环保，经济性好；