[发明专利]一种海上风电机组一体化安全性载荷测试系统

说明书

本发明提出一种海上风电机组一体化安全性载荷测试系统，通过对海上风电机组的叶片载荷、机舱载荷、塔顶载荷、塔中载荷、塔底载荷及海上基础载荷信号和风向流浪信号进行采集；采集完成后，存储载荷信号和风向流浪信号，并基于载荷信号进行应力转化的计算分析，确定所述海上风电机组关键部位的载荷受力数据。本发明使用3D式激光雷达作为气象数据采集单元，且同时还增加了水文数据采集和风机基础应力采集，整合了风、浪、流等数据与风机本体和基础的载荷数据，实现海上风电机组一体化的载荷测试，分析不同环境条件下的风机和桩基的载荷情况，有助于海上风电机组在研发过程中如何进行成本把控。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种海上风电机组一体化安全性载荷测试系统。

背景技术

近几年海上风电发展迅速，且风电机组向大型化发展，因此海上风电机组的安全性测试是尽可能避免风机安全事故的重要手段之一。为了对海上风电机组及基础的各个主要结构部件的载荷进行测试与监测，需要使用风电机组安全测试设备进行测试。目前的测试系统针对海上安全载荷测试不能满足要求，因此本发明对风电机组安全性载荷测试进行了改进优化。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上风电机组一体化安全性载荷测试系统，以解决现有的风机安全性载荷测试系统已不满足越来越大型化的海上风电机组的安全性载荷测试要求。

为此，本发明的目的在于提出一种海上风电机组一体化安全性载荷测试系统，包括：

信号采集模块，用于对海上风电机组的载荷信号和风向流浪信号进行采集；其中，载荷信号包括叶片载荷、机舱载荷、塔顶载荷、塔中载荷、塔底载荷及海上基础载荷；

信号处理模块，用于存储载荷信号和风向流浪信号，并基于载荷信号进行应力转化的计算分析，确定海上风电机组关键部位的载荷受力数据。

其中，信号采集模块包括：叶片载荷测试单元、机舱载荷测试单元、塔顶载荷测试单元、塔中载荷测试单元、塔底载荷测试单元、单桩等海上基础载荷测试单元、浪流测试单元、3D式激光雷达单元；

其中，叶片载荷测试单元用于测量叶片的应力信号；

机舱载荷测试单元用于测量主轴的应力信号；

塔顶载荷测试单元用于测量塔顶的应力信号；

塔中载荷测试单元用于测量塔中的应力信号；

塔底载荷测试单元用于测量塔底的应力信号；

海上基础载荷测试单元用于测量风机基础的应力信号；

浪流测试单元用于测量水文数据；

3D式激光雷达单元用于测量气象信号。

其中，叶片载荷测试单元设置于被测风力发电机组的叶片上，以采集叶片根部的挥舞、摆振弯矩及扭矩信号，和叶中的挥舞、摆振弯矩信号；

叶片载荷测试单元包括叶片数据采集器、开关电源、稳压电源、多组应变传感器；叶根测点选择在叶根圆柱体过渡段内，测点应尽量靠近挥舞和摆振方向，测点位置原则上应避开叶根螺栓至少1m以上，摆振方向应变片要避开合模缝。本发明中，叶片载荷测试单元用于采集3支叶片根部的挥舞、摆振及扭矩信号，和3个叶中的挥舞、摆振弯矩信号。

具体的，叶片根部测点设置于叶根圆柱体过渡段内，在叶根圆柱体过渡段截面周长设置四等分点，其中两个相对的四等分点设置2个相差180度的叶根弯矩应变片，构建叶根弯矩全桥电路，另外两个相对的四等分点设置2个相差180度的叶根扭矩应变片，构建叶根扭矩全桥电路，将叶根弯矩全桥电路和叶根扭矩全桥电路接入叶片数据采集器；

对于大尺寸的叶片，圆柱体过渡段可能较短，此时要优先考虑叶根螺栓的影响，通过贴片截面处周长选取四个等分点，根据叶片变桨刻度线0度位置确定4个贴片位置角度，作为四等分点。