風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置包括實驗臺、待測偏航減速器、驅動電機、陪試減速器、加載電機、檢測單元、控制單元及測試分析單元?？刂茊卧刂乞寗与姍C和加載電機的頻率，模擬待測偏航減速器驅動運行和加載運行的實際工作狀況；檢測單元檢測待測偏航減速器在該模擬條件下的各項性能參數，為測試分析單元提供性能分析數據；測試分析單元分析待測偏航減速器的工作性能。本實用新型風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置為立式安裝，其可真實模擬偏航減速器實際工作狀況，并可測試、分析偏航減速器各項性能參數，可以提高偏航減速器性能測試的準確性，為待測偏航減速器的性能優(yōu)化和實際運用提供有力的數據支持。
【專利說明】風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置
【【技術領域】】
[0001]本實用新型涉及風力發(fā)電偏航系統(tǒng)，特別是涉及一種測試偏航減速器性能的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置。
【【背景技術】】
[0002]風能是一種可再生的清潔能源，其因空氣流動做功而給人類提供了一種可利用的能量，因此被廣泛應用于發(fā)電行業(yè)。提高風能利用效率、改善風電質量、降低風電成本是發(fā)展風力發(fā)電技術的前提條件，而偏航系統(tǒng)是風力發(fā)電機組必不可少的組成系統(tǒng)之一，它可以使風電機組充分利用風能，提高風能利用效率以及提高風力發(fā)電機的安全可靠性。偏航系統(tǒng)的主要作用有兩個，其一是與風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)相互配合，使風力發(fā)電機組的風輪始終處于迎風狀態(tài)，充分利用風能，提高風力發(fā)電機組的發(fā)電效率。其二是提供必要的鎖緊力矩，以保證風電機組的安全運行。偏航系統(tǒng)的原理是通過風傳感器檢測風向、風速等信息，然后將檢測到的風向、風速信號傳送到微處理器，微處理器計算出風向信號與機艙位置的夾角，從而確定是否需要調整機艙方向以及朝哪個方向調整能盡快對準風向。當需要調整方向時，微處理器發(fā)出一定的信號給偏航減速機構，偏航減速器在驅動電機30的作用下，傳動扭矩以調整機艙的方向，達到對準風向的目的。由此可見，偏航減速機構的性能直接關系整個風電機組的工作性能。現有技術條件下，主要是通過搭建仿真模擬裝置對偏航減速機構進行性能研究，通過在仿真模擬實驗裝置上確定偏航減速器的各種性能參數，以達到更好的對風。
[0003]對于仿真模擬試驗，其主要是通過改變電動機的頻率來改變電動機的轉速，從而實現通過電動機控制偏航減速器的驅動運行和加載運行，以模擬偏航減速器的運行狀況，使偏航減速器可以根據發(fā)電機的轉速及風速的變化而變化輸出相應的轉矩。因此，仿真模擬試驗中需要對電機轉矩進行適當的控制。目前，現有的仿真模擬試驗裝置主要有兩種，一種是臥式安裝，一種是立式安裝。臥式安裝的仿真模擬試驗裝置雖然結構簡單，易于實施，但因偏航減速器實際工作為立式安裝，其無法模擬偏航減速器的實際工作狀態(tài)，其試驗的準確性不高。且該臥式安裝的仿真模擬試驗裝置的檢測項目局限于溫度測試和噪音測試，其實用性不高。對于立式安裝的仿真模擬試驗裝置，雖然其可以模擬偏航減速器的實際工作狀態(tài)，但其缺乏具體的試驗裝置結構及試驗方法，尤其是對于偏航減速器的噪聲、震動、功率、扭矩、效率等重要檢測項目缺乏具體的試驗方法，從而無法真正試驗偏航減速器的工作性能。
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【發(fā)明內容】
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[0004]本實用新型旨在解決上述問題，而提供一種可模擬偏航減速器實際工作狀況，并可測試、分析偏航減速器各項性能參數，以提高偏航減速器性能測試的準確性，為待測偏航減速器的性能優(yōu)化和實際運用提供支持的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置。
[0005]為解決上述問題，本實用新型提供了一種風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，該仿真模擬實驗裝置包括待測偏航減速器、驅動電機、加載電機、陪試減速器、檢測單元、控制單元、測試分析單元，所述待測偏航減速器設于實驗臺上，其輸入端與驅動電機連接，其輸出端通過過輪與陪試減速器的輸出端連接；所述驅動電機與控制單元及待測偏航減速器連接；所述陪試減速器設于實驗臺上，其輸入端與加載電機連接，其輸出端通過過輪與待測偏航減速器的輸出端連接；所述加載電機與控制單元及陪試減速器連接；所述檢測單元設于待測偏航減速器及驅動電機上，并與測試分析單元連接，檢測待測偏航減速器的性能參數；所述控制單元與驅動電機及加載電機的輸入端連接，控制驅動電機和加載電機的頻率，模擬待測偏航減速器實際工作狀況；所述測試分析單元與檢測單元連接，分析測試待測偏航減速器的工作性能；該仿真模擬實驗裝置通過控制單元控制驅動電機和加載電機的轉矩，模擬偏航減速器實際工作條件，并通過檢測單元檢測偏航減速器在該模擬條件下的各項性能參數，最后通過測試分析單元分析所述待測偏航減速器的工作性能。
[0006]所述實驗臺由實驗基板、設于實驗基板上的實驗支架及設于實驗支架端口的支撐板依次對合連接而成，所述實驗基板與水平地面固接，所述支撐板上設有待測偏航減速器連接孔、過輪連接孔、陪試減速器連接孔。
[0007]所述待測偏航減速器呈立式設置于所述待測偏航減速器連接孔上，并向下延伸至待測偏航減速器連接孔內；所述陪試減速器呈立式設置于所述陪試減速器連接孔上，并向下延伸至陪試減速器連接孔內；所述待測偏航減速器的輸出端與所述陪試減速器的輸出端之間通過設于過輪連接孔內的過輪連接。
[0008]所述檢測單元包括偏航編碼器、溫度傳感器、扭矩傳感器和加速度傳感器，所述偏航編碼器設于所述驅動電機的輸出軸上，所述溫度傳感器設于被測偏航減速器的表面和/或內部，所述扭矩傳感器設于待測偏航減速器的輸入軸和/或輸出軸上，所述加速度傳感器設于待測偏航減速器需檢測震動的部位，所述偏航編碼器、溫度傳感器、扭矩傳感器和加速度傳感器分別與測試分析單元連接。
[0009]所述待測偏航減速器的性能參數包括偏航減速器的噪聲、震動、功率、扭矩、傳動效率、殼體溫度、殼內油溫。
`[0010]所述控制單元為單片機，其可根據風向和風速對偏航減速器的影響而變化輸出電信號，控制加載電機和驅動電機的頻率。
[0011]所述加載電機的轉矩與驅動電機的轉矩方向相反。
[0012]所述驅動電機為異步電機，所述陪試減速器與待測偏航減速器結構相同。
[0013]本實用新型通過控制單元控制驅動電機和加載電機的轉矩，模擬待測偏航減速器的實際工作條件，并通過檢測單元檢測待測偏航減速器在模擬條件下的各項性能參數，從而通過測試分析單元可分析出待測偏航減速器的實際工作性能。本實用新型的仿真模擬實驗裝置可提高偏航減速器性能測試的準確性、實用性和安全性，且具有操作簡單，易于實施的特點。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0014]圖1是本實用新型的連接框圖。
[0015]圖2是本實用新型的結構示意圖。【【具體實施方式】】
[0016]下列實施例是對本實用新型的進一步解釋和補充，對本實用新型不構成任何限制。
[0017]如圖1所示，本實用新型的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置包括實驗臺
10、驅動電機30、待測偏航減速器20、加載電機60、陪試減速器50、檢測單元80、控制單元70、測試分析單元90，實驗臺10用于搭載驅動電機30、待測偏航減速器20、加載電機60、陪試減速器50，驅動電機30用于驅動待測偏航減速器20，模擬待測偏航減速器20的驅動運行狀況，所述加載電機60用于驅動陪試減速器50，通過陪試減速器50給待測偏航減速器20提供反向轉矩，模擬待測偏航減速器20的加載運行狀況，所述檢測單元80用于檢測被側減速器的輸入輸出轉矩、轉速、功率、傳動效率、殼體溫度、振動及油溫等各項參數，所述測試分析單元90用于測試分析待測偏航減速器20的工作性能。
[0018]具體地說，如圖2所示，所述實驗臺10由實驗基板11、實驗支架12及支撐板13依次連接而成。所述實驗基板11為板狀體，由于仿真模擬試驗裝置結構龐大，為提高穩(wěn)定性，所述實驗基板11固定于水平地面上。所述實驗支架12為上端開口的缸狀體，其下端固定于實驗基板11上。所述實驗支架12的底部中央設有過輪連接孔位，用于安裝過輪40。所述支撐板13為平面板狀體，其固接在實驗支架12的上端口，與實驗支架12形成一個密封的腔體。所述支撐板13上設有三個通孔，依次為待測偏航減速器連接孔、過輪連接孔、陪試減速器連接孔。
[0019]所述待測偏航減速器20是需進行仿真模擬實驗測試性能的偏航減速器，其可為公知的任意型號的偏航減速器，其通過輸出端的齒輪輸出扭矩。所述待測偏航減速器20呈立式安裝于所述待測偏航減速器連接孔上，其軸線與支撐板13的水平面垂直。該待測偏航減速器20輸出端的齒輪設于連接孔內，即位于支撐板13與實驗支架12形成的腔體內，該輸出端的齒輪通過過輪40與陪試減速器50的輸出端連接。所述待測偏航減速器20的輸入端與驅動電機30連接，由驅動電機30驅動待測偏航減速器20轉動，以模擬待測偏航減速器20在實際工作條件下的加載運行狀況。所述陪試減速器50呈立式安裝于所述陪試減速器連接孔上，為減少實驗設備的制備難度，本實施例中，所述陪試減速器50選用偏航減速器，其可為與待測偏航減速器20同型號的偏航減速器，也可為其他任意公知的偏航減速器。所述陪試減速器50輸出端的齒輪設于陪試減速器連接孔內，其通過過輪40與待測偏航減速器20的輸出端連接。所述過輪40設于支撐板13與實驗支架12形成的腔體內，該過輪40為設有齒輪軸的齒輪，其齒輪軸分別安裝于支撐板13及實驗支架12底部的過輪連接孔內，且在連接孔與該齒輪軸之間分別設有軸承，在齒輪軸的安裝端部分別設有軸承端蓋，所述軸承端蓋分別與支撐板13及實驗支架12密封連接，使腔體內部與外界密封隔離。所述過輪40分別與待測偏航減速器20的輸出端齒輪及陪試減速器50輸出端齒輪嚙合，用于傳遞扭矩。所述陪試減 速器50的輸入端與加載電機60連接，由加載電機60驅動陪試減速器50轉動，并通過過輪40給待測偏航減速器20施加反向扭矩，以模擬待測偏航減速器20在實際工作條件下的加載運行狀態(tài)。
[0020]所述加載電機60為異步電機，其輸入端與控制單元70連接，由控制單元70控制加載電機60的頻率來控制其轉矩，以模擬被測偏航減速器在實際工作中所受的反向轉矩。所述驅動電機30為異步電機，其輸入端與控制單元70連接，由控制單元70控制驅動電機30的頻率來控制其轉矩，使之可以隨加載電機60的轉矩變化而進行相應的變化，以模擬驅動電機30隨風速變化而變化輸出相應的轉矩給待測偏航減速器20，為待測偏航減速器20搭建一個與實際工作條件相符的仿真模擬實驗條件。所述控制單元70可為任意公知的載有風向和風速模型的智能單片機，其具有完整的迎風對風分析運算功能，其可根據風向和風速對偏航減速器的影響而變化輸出電信號，從而控制加載電機60和驅動電機30的頻率，使得加載電機60可以模擬風速的變化，驅動電機30可以根據風速的變化而為待測偏航減速器20提供相應的轉矩輸出，模擬待測偏航減速器20的實際工作條件。
[0021]為檢測待測偏航減速器20的各項性能參數，如偏航減速器的噪聲、震動、功率、扭矩、效率、壓力、殼體溫度及油溫等，在待測偏航減速器20及驅動電機30上設有相應的檢測單元80。本實施例中，所述檢測單元80包括偏航編碼器、溫度傳感器、扭矩傳感器和加速度傳感器，其分別與測試分析單元90連接，為測試分析單元90提供性能參數輸入，由測試分析單元90進行相應的性能數據分析。所述偏航編碼器可為公知的偏航編碼器，其設于驅動電機30的輸出軸上，用于計算偏航角度。所述溫度傳感器包括殼體溫度傳感器和油溫傳感器，其均可為公知的溫度傳感器。所述殼體溫度傳感器設于待測偏航減速器20表面，用于測試待測偏航減速器20的殼體溫度。所述油溫傳感器設于待測偏航減速器20內部，用于測試待測偏航減速器20內部的油溫。所述加速度傳感器設于待測偏航減速器20需要檢測震動的部位，用于測試待測偏航減速器20的震動，其可為公知的加速度傳感器。所述扭矩傳感器設于待測偏航減速器20的輸入軸和/或輸出軸上，本例中，其設于待測偏航減速器20的輸入軸上，用于檢測待測偏航減速器20的扭矩。所述檢測單元80與測試分析單元90連接，為測試分析單元90提供性能分析用數據。所述測試分析單元90為載有測試分析軟件的測試分析模塊，其可以根據檢測單元80提供的性能參數數據，對待測偏航減速器20進行性能分析，如輸出功率分析、傳動效率分析、噪音分析、振動性能分析、使用壽命分析等，從而為實際研究提供數據支持，利于人們找出待測偏航減速器20的性能缺陷，從而對其進行針對性的優(yōu)化，提高偏航減速器的全面性能。所述測試分析單元90可為公知的測試分析單元90，具有性能參數記錄、分析、顯示和打印輸出的功能，所述分析軟件可為公知的分析軟件。
[0022]藉此，本實用新型通過控制單元70控制驅動電機30和加載電機60的頻率，模擬待測偏航減速器20驅動運行和加載運行的實際工作狀況，并通過檢測單元80檢測待測偏航減速器20在該模擬條件下的各項性能參數，最后通過測試分析單元90分析待測偏航減速器的工作性能，以提高偏航減速器測試性能的準確性，為待測偏航減速器的性能優(yōu)化和實際運用提供有力的數據支持。
[0023]盡管通過以上實施例對本實用新型進行了揭示，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，在不偏離本實用新型構思的條件下，對以上各構件所做的變形、替換等均將落入本實用新型的權利要求范圍內。
【權利要求】
1.一種風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，該仿真模擬實驗裝置包括: 設于實驗臺(10)上的待測偏航減速器(20)，其輸入端與驅動電機(30)連接，其輸出端通過過輪(40)與陪試減速器(50)的輸出端連接； 驅動電機(30)，其與控制單元(70)及待測偏航減速器(20)連接； 設于實驗臺(10 )上的陪試減速器(50 )，其輸入端與加載電機(60 )連接，其輸出端通過過輪(40)與待測偏航減速器(20)的輸出端連接； 加載電機(60)，其與控制單元(70)及陪試減速器(50)連接； 檢測單元(80)，其設于待測偏航減速器(20)及驅動電機(30)上，并與測試分析單元(90)連接，檢測待測偏航減速器(20)的性能參數； 控制單元(70 )，其分別與驅動電機(30 )及加載電機(60 )的輸入端連接，控制驅動電機(30)和加載電機(60)的頻率，模擬待測偏航減速器(20)實際工作狀況； 測試分析單元(90 )，其與檢測單元(80 )連接，分析測試待測偏航減速器(20 )的工作性倉泛; 該仿真模擬實驗裝置通過控制單元(70 )控制驅動電機(30 )和加載電機(60 )的轉矩，模擬偏航減速器實際工作條件，并通過檢測單元(80)檢測偏航減速器(20)在該模擬條件下的各項性能參數，最后通過測試分析單元(90)分析所述待測偏航減速器(20)的工作性倉泛。
2.如權利要求1所述的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，所述實驗臺(10)由實驗基板(11)、設于實驗基板(11)上的實驗支架(12)及設于實驗支架(12)端口的支撐板(13)依次對合連接而成，所述實驗基板(11)與水平地面固接，所述支撐板(13)上設有待測偏航減速器連接孔、過輪連接孔、陪試減速器連接孔。
3.如權利要求2所述的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，所述待測偏航減速器(20)呈立式設置于所述待測偏航減速器連接孔上，并向下延伸至待測偏航減速器連接孔內；所述陪試減速器(50)呈立式設置于所述陪試減速器連接孔上，并向下延伸至陪試減速器連接孔內；所述待測偏航減速器(20)的輸出端與所述陪試減速器(50)的輸出端之間通過設于過輪連接孔內的過輪(40 )連接。
4.如權利要求1所述的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，所述檢測單元(80)包括偏航編碼器、溫度傳感器、扭矩傳感器和加速度傳感器，所述偏航編碼器設于所述驅動電機(30)的輸出軸上，所述溫度傳感器設于被測偏航減速器的表面和/或內部，所述扭矩傳感器設于待測偏航減速器(20)的輸入軸和/或輸出軸上，所述加速度傳感器設于待測偏航減速器(20)需檢測震動的部位，所述偏航編碼器、溫度傳感器、扭矩傳感器和加速度傳感器分別與測試分析單元(90)連接。
5.如權利要求1所述的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，所述待測偏航減速器(20)的性能參數包括偏航減速器的噪聲、震動、功率、扭矩、傳動效率、殼體溫度、殼內油溫。
6.如權利要求5所述的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，所述控制單元(70)為單片機，其可根據風向和風速對偏航減速器的影響而變化輸出電信號，控制加載電機(60)和驅動電機(30)的頻率。
7.如權利要求1所述的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，所述加載電機(60)的轉矩與驅動電機(30)的轉矩方向相反。
8.如權利要求1所述的風力發(fā)電偏航減速器的仿真模擬實驗裝置，其特征在于，所述驅動電機(30)為異步電機 ，所述陪試減速器(50)與待測偏航減速器(20)結構相同。
【文檔編號】G01M15/00GK203534818SQ201320393904
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權日:2013年7月4日
【發(fā)明者】鄭旭 申請人:銀川威力減速器有限公司