[发明专利]风力机多场参数同步监测系统

摘要

本发明公开了一种风力机多场参数同步监测系统，系统包括测试台架、风力机发电机组、流场监测分系统、旋转体结构动力学参数监测分系统、非旋转体结构动力学参数监测分系统、发电机输出参数监测分系统和触发集成控制分系统；流场监测分系统向测试台架的气流入口端喷入烟雾，实现叶片叶尖流场和叶尖振动位移的同步关联性监测；旋转体结构动力学参数监测分系统采集风力机上叶片的加速度信号和应变信号并进行经换；非旋转体结构动力学参数监测分系统实现风力机上固定部位的加速度或应变信号的经换，触发集成控制分系统实现各个分系统的工作时序控制。本发明能够实现风力机流场参数、结构动力学参数、发电机输出参数的同步监测，为多种场参数之间的关联性分析提供测试系统支撑。

主权项

1.风力机多场参数同步监测系统，其特征在于，该系统包括：测试台架、风力机发电机组、流场监测分系统、旋转体结构动力学参数监测分系统、非旋转体结构动力学参数监测分系统、发电机输出参数监测分系统和触发集成控制分系统；所述测试台架为风洞，所述风力机发电机组位于风洞的气流出口端，所述流场监测分系统向风洞气流入口端喷入烟雾，并监测叶片叶尖部位流场，同步监测叶片叶尖的振动位移，实现叶片叶尖流场和叶尖振动位移的同步关联性监测；所述旋转体结构动力学参数监测分系统采集风力机发电机组上叶片的加速度信号或应变信号，将加速度信号或应变信号经换为对应部件的模态振型、共振频率、阻尼、阻尼比和应力值；所述非旋转体结构动力学参数监测分系统采集风力机发电机组上固定部位的加速度或应变信号，除直接采集到的加速度信号、应变信号，将加速度信号和应变信号经换为对应部件的模态振型、共振频率、阻尼、阻尼比和应力值；所述发电机输出参数监测分系统记录风力机发电机组的输出电流、电压、电功率和电频率；所述触发集成控制分系统实现各个分系统的工作时序控制；所述测试台架包括风洞(1)和支撑架(2)；所述风洞(1)固定连接在支撑架(2)上；所述风洞(1)为直流式风洞，风洞(1)为风力发电机组提供均匀稳定的来流风速以驱动风力机叶片运转，风洞(1)所提供风速的大小由洞体内部的轴流式风机变频工作实现；所述风力机发电机组包括塔筒(26)、叶片(21)、发电机(23)和尾舵(24)；所述发电机(23)固定连接在塔筒(26)的顶端，发电机(23)的两端分别与叶片(21)和尾舵(24)连接；所述旋转体结构动力学参数监测分系统包括无线信号接受器(38)、旋转体结构动力学参数监测控制电脑(37)、无线信号发射器(25)、加速度传感器(39)和漆包线(40)；加速度传感器(39)通过漆包线(40)与无线信号发射器(25)中的数据线接口(43)连接，无线信号发射器(25)不仅可将所采集到的加速度信号或应变值信号以无线信号的方式传递给无线信号接受器(38)，风力机的叶片(21)在旋转过程中，叶片(21)受到气动力和离心力复合作用发生振动效应，振动效应的产生使叶片表面所分布的加速度传感器(39)产生电脉冲信号，电脉冲信号通过漆包线(40)和数据线接口(43)传递给无线信号发射器(25)；无线信号发射器(25)通过螺栓(42)与风力机的轮毂(44)实现固接，并随轮毂(44)和风力机的叶片(21)实现同步旋转；无线信号发射器(25)发出的无线信号通过无线信号接受器(38)接收，并通过数据线传递给旋转体结构动力学参数监测控制电脑(37)；所述流场监测分系统包括烟雾发生器(4)、流场信号监测控制电脑显示器(8)、流场信号监测控制电脑主机箱(9)、高速信号采集器(10)、高频流场摄相机(11)和激光发生器(20)；所述非旋转体结构动力学参数监测分系统包括非旋转体结构动力学参数监测控制电脑(36)、数据卡集成箱(35)、数据采集卡(30)、三向加速度传感器Ⅰ(22)、三向加速度传感器Ⅱ(27)和三向加速度传感器Ⅲ(28)；所述发电机输出参数监测分系统负责发电机输出电流、电压、电功率和电频率上述四种发电机实时输出参数的监测，发电机输出参数监测分系统包括发电机输出信号监测控制电脑(46)、发电机输出信号采集器(47)和恒温负载箱(48)；所述触发集成控制分系统包括同步触发器Ⅰ(6)、同步触发器Ⅱ(12)、同步触发器Ⅲ(14)、同步触发器Ⅳ(19)、触发控制电脑(18)、延时触发器Ⅰ(13)、延时触发器Ⅱ(15)、延时触发器Ⅲ(16)、延时触发器Ⅳ(17)和延时触发器Ⅴ(45)。