[发明专利]一种固定式海上风机模型试验装置

说明书

本发明提供了一种固定式海上风机模型试验装置，其特征在于，包括：箱体，设置在水平地面上；风机模型，包括风机基础，风机基础设置在箱体中；非接触式作动机构；以及检测机构，用于对风机模型进行实时数据采集，其中，非接触式作动机构包括旋转部和作动部，旋转部设置在水平地面上，作动部可绕风机模型旋转地设置在旋转部上，用于通过电磁作用对风机模型施加模拟载荷。本发明所提供的海上风机模型试验装置具有结构简单和试验结果准确的特点，能够解决现有技术中刚性连接的作动结构的限制导致附加质量对试验结果产生较大影响的问题，能够自由调节载荷加载方向和高度，还原实际海况条件下海风和海浪等环境对海上风机的作用规律。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术试验领域，具体涉及一种固定式海上风机模型试验装置。

背景技术

风力发电不依赖矿物能源，成本稳定。与陆地相比，海上风能资源丰富、空间区域广阔、持久稳定，同时具有开发效率高、环境污染小、风湍流强度小、风切变小、不占用耕地资源、各种干扰限制少等优势，日益成为清洁能源中最具开发条件和最有广阔发展前景的发电方式，海上风力发电机主要是固定式海上风机。固定式海上风机自重较小，上部结构高耸，受到风、波浪、冰、地震等海洋环境荷载作用，风机基础承受巨大的水平荷载。近年来，为了降低能源的平均成本，海上风机向着大型化方向发展，单机容量持续增加，风机整体尺寸相应增大，其承受的气动荷载、波浪荷载等也随之呈非线性迅速增加。

物理模型试验是研究海上风机结构最为直接的技术手段，开展海上风机模型实验时，风浪等海洋环境荷载的精确加载是一大技术难点。现有技术中模型试验装置的作动机构，与风机模型刚性连接，加载的位置和方向有限制，且受作动机构刚性连接的限制导致附加质量对试验结果产生较大影响，无法真实地反映模型试验装置获得结果的精确性。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种固定式海上风机模型试验装置，为此，提供了以下技术方案。

本发明提供了一种固定式海上风机模型试验装置，具有这样的特征，包括：箱体，设置在水平地面上；风机模型，包括风机基础，风机基础设置在箱体中；非接触式作动机构；以及检测机构，用于对风机模型进行实时数据采集，其中，非接触式作动机构包括旋转部和作动部，旋转部设置在水平地面上，作动部可绕风机模型旋转地设置在旋转部上，用于通过电磁作用对风机模型施加模拟载荷。

在本发明提供的固定式海上风机模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，旋转部包括固定底座、多根固定杆、至少一根立杆以及旋转底座，固定底座通过多根固定杆设置在水平地面上，旋转底座可旋转地设置在固定底座上，立杆沿竖直方向设置在旋转底座上。

在本发明提供的固定式海上风机模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，作动部包括永磁铁组件、电机、铁芯以及至少一个线圈，永磁铁组件可上下移动地设置在风机模型上，电机与线圈连接，用于产生感应电流，铁芯呈空心圆柱状，可上下移动地套设在立杆上，线圈绕设在铁芯上，用于在感应电流的作用下产生磁场，从而对永磁铁组件施加载荷。

在本发明提供的固定式海上风机模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，永磁铁的质量小于风机模型重量的5％。

在本发明提供的固定式海上风机模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，非接触式作动机构还包括控制部，控制部包括控制主机和电机驱动器，控制主机与电机驱动器连接，电机驱动器用于控制电机产生的感应电流的大小和方向。

在本发明提供的固定式海上风机模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，箱体内填充有土体，土体用于模拟海床环境，箱体内壁和土体之间依次设置有隔振减振材料和泡沫板，隔振减振材料和泡沫板用于减弱箱体的边界效应对试验的影响。

在本发明提供的固定式海上风机模型试验装置中，还可以具有这样的特征：其中，风机模型包括风机主体和法兰盘，风机主体包括塔筒、叶片、机舱以及轮毂，机舱可拆卸地设置在塔筒的顶端，叶片通过轮毂可拆卸地与机舱连接，法兰盘用于可拆卸地连接风机主体和风机基础。