[发明专利]一种风力发电机组传动链扭矩测试系统及其实施方法

权利要求书

1.一种风力发电机组传动链扭矩测试系统，所述传动链包括依次连接的风轮、低速轴、齿轮箱、高速轴、联轴器和发电机；其特征在于：所述测试系统包括扭矩应变片、电滑环和数据采集系统，所述扭矩应变片有两个，并对称粘贴在高速轴的轴身的两侧，每个扭矩应变片包括两个呈V形布置的应变阻丝，将四个应变阻丝串联组成全桥电路，用于在高速轴承受扭矩后产生应变桥路信号，所述电滑环安装在高速轴上，分别与全桥电路和数据采集系统通讯连接，用于将全桥电路的应变桥路信号传输至数据采集系统，所述数据采集系统与机组的主控系统通讯连接，用于采集主控系统发出的风机主控信号以及采集机组处于不同风机主控信号下全桥电路的应变桥路信号，进而根据应变桥路信号计算得出传动链在不同风况下的扭矩值。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组传动链扭矩测试系统，其特征在于：所述数据采集系统采集的风机主控信号有机舱风速、机舱风向、发电机功率、发电机转速和机组运行状态变量。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机组传动链扭矩测试系统，其特征在于：所述数据采集系统根据应变桥路信号计算得出传动链在不同风况下的扭矩值的具体过程如下：

将数据采集系统采集到的每个风况下的应变桥路信号代入应变桥路信号与切应变的关系公式，从而计算出对应风况下扭矩应变片贴片位置的切应变：

式中，K表示扭矩应变片灵敏度系数，U表示数据采集系统采集到的应变桥路信号的比值，B表示桥路放大倍数，y表示扭矩应变片贴片位置的切应变；

扭矩应变片贴片位置横截面对圆心的极惯性矩为：

式中，Ip表示扭矩应变片贴片位置横截面对圆心的极惯性矩；D表示扭矩应变片贴片位置圆筒外径；d表示扭矩应变片贴片位置圆筒内径；

切变模量为：

式中，G表示切变模量；E为常量，表示贴片位置材料的杨氏模量；v为常量，表示贴片位置材料的泊松比；

切应力为：

τ＝G*y 公式(5)

式中，τ表示切应力；R表示扭矩应变片贴片位置圆筒外圆半径；T表示传动链扭矩；

将公式(2)、公式(3)代入公式(4)、公式(5)推导出扭矩应变片贴片位置的切应变与传动链扭矩的关系式为：

将根据公式(1)计算得到的不同风况下的切应变代入公式(6)得到传动链在不同风况下的扭矩值。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组传动链扭矩测试系统，其特征在于：所述电滑环的转子安装在高速轴的轴身上，并与全桥电路通讯连接，其定子安装在高速轴的刹车盘上，并与数据采集系统通讯连接。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机组传动链扭矩测试系统，其特征在于：所述扭矩应变片具有温度补偿功能。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种风力发电机组传动链扭矩测试系统的实施方法，其特征在于：首先，在高速轴上安装电滑环并粘贴两个扭矩应变片，其中，电滑环的转子是安装在高速轴的轴身上，其定子是安装在高速轴的刹车盘上，两个扭矩应变片是对称粘贴在高速轴轴身的两侧，然后将两个扭矩应变片连接组成全桥电路，并与电滑环的转子通讯连接，将电滑环的定子与数据采集系统通讯连接，全桥电路在高速轴承受扭矩后产生应变桥路信号，通过电滑环能够将全桥电路的应变桥路信号传输至数据采集系统，最后，将数据采集系统与机组的主控系统通讯连接，通过数据采集系统采集机组处于不同风机主控信号下全桥电路的应变桥路信号，根据应变桥路信号最终得出传动链在不同风况下的扭矩值。