风机偏航试验装置的制作方法

本发明涉及一种风机偏航试验装置。

背景技术：

1、水平轴风力发电机组的偏航控制系统是一种能够根据控制和安全需要，采用主动偏航或被动偏航方式，驱动机舱旋转动作并带动机组的风轮轴绕塔架垂直中心线旋转的机构。偏航系统主要由控制柜、偏航驱动机构、回转支撑、制动装置、位置传感器等组成，其控制执行机构主要包括偏航驱动器、偏航电机、偏航制动器、偏航位置传感器等装置。偏航系统的主要作用在于当风速矢量的方向变化时，风向标信号反映出风机与主风向之间发生偏离，机组会根据风向标传递的信号控制偏航驱动装置转动机舱，从而使风机始终对准主风向，以使风轮捕获最大的风能，同时在偏航的过程中偏航制动器始终保持一定的阻尼力矩，以减少风机在偏航过程中承受的冲击载荷。

2、现阶段，很多科研团队都对风电机组的偏航控制系统进行了深入的研究，也取得了诸多的研究成果，但对风电机组偏航控制系统试验模型的完善仍有一定的探索空间。由于风电场建设环境以及风电机组所处运行工况的的复杂性，且风速风向等环境参数时刻处于频繁的变化状态，具有很大的随机性，因而对风电机组的偏航控制策略提出了更高的技术要求。风机偏航控制系统作为一个随动系统，要求能在规定的风速范围内实现机组实时的准确对风，而风电机组自身重量过大，在风向出现瞬时变化时，风电机组只能实现非连续性偏转，使得机组在大部分运行工况下，叶轮与主风向之间仍存在一定的偏差角度，极大地影响了机组的风能利用效率

技术实现思路

1、本发明提出了一种风机偏航试验装置，能在试验环境下模拟风电机组偏航控制系统的持续性偏航状态，提供量化的试验数据，通过监测风机电阻刷形成的回路检测电流的变化值，以到达检验风机旋转的偏航对风角度是否正确的目的，从而完善风电机组的偏航控制系统设计，并提供一定的设计验证思路，以实现风电机组风能捕获效益的最大化。

2、根据本发明实施例，提供一种风机偏航试验装置，包括：风向标；吹风机，所述吹风机提供风向能够改变的风吹动所述风向标；第一检测系统，其从所述风向标的转动中测量出风向改变角；风机模型；电机，所述通过传动系统驱动所述风机模型转动；第二检测系统，其检测所述风机模型的旋转的角度；控制系统，其根据所述风向改变角对所述电机进行控制以调整所述风机模型旋转的角度。

3、在一些示例中，所述吹风机设置在试验台上，所述实验台上具有环形轨道，所述吹风机能够沿着所述环形轨道运动以改变风向。

4、在一些示例中，所述传动系统包括：支撑台，其固定安装在试验台上；第一轴承座，其固定安装在所述支承台上；第二轴承座，其安装在所述试验台上；第三轴承座，其固定安装在所述支撑台上；第四轴承座，其固定安装在所述试验台上；第一轴，其两端分别安装在所述第一轴承座和所述第二轴承座上，能绕轴线转动；第二轴，其两端分别安装在所述第三轴承座和所述第四轴承座上，能绕轴线转动；第一齿轮，其安装在所述第一轴靠近所述第二轴承座的一端；锥齿轮组，其连接所述电机与所述第一轴靠近所述第一轴承座的另一端；第二齿轮，其安装在所述第二轴靠近所述第四轴承座的一端，并与所述第一齿轮啮合；第三齿轮，其安装在所述第二轴靠近所述第三轴承座的另一端；以及第四齿轮，其安装在所述风机模型上并与所述第三齿轮啮合。

5、在一些示例中，所述风机模型安装在旋转底座上。

6、在一些示例中，所述风机模型的旋转轴安装在所述第四齿轮上，与所述第四齿轮同步转动；所述第四齿轮安装在承重块上，与所述承重块同步转动；所述旋转轴拧入所述承重块中，并穿过旋转底座盖一直伸入所述旋转底座内，所述旋转底座内具有限制所述旋转轴只能沿轴线转动的推力轴承和大轴承。

7、在一些示例中，所述旋转底座盖与旋转底座之间具有密封垫。

8、在一些示例中，所述旋转底座盖与所述旋转轴之间具有密封圈。

9、在一些示例中，所述第一测量系统包括风向标电阻柱和风向标电滑环，所述风向标插入所述风向标电阻柱中，所述风向标能够沿轴线自由转动，所述风向标电阻刷的上端安装在所述风向标上，与所述风向标一起转动，所述风向标电阻刷的下端与所述风向标电滑环接触，所述风向标转动时，所述风向标电阻刷的下端与所述风向标电滑环产生相对滑动，将所述风向标电滑环的导线、所述风向标电阻刷的导线接在回路中，通过测量回路电流计算出风向改变角。

10、在一些示例中，所述第二测量系统包括风机电阻柱和风机电滑环，所述风机电阻柱安装在所述第二轴上，所述风机电阻柱与所述第二轴同步转动，所述风机电滑环固定在所述风机电阻柱的端部，所述风机电阻刷的下端固定安装在所述支撑台上，所述风机电阻刷的上端接触风机电滑环的表面，在所述风机电阻柱转动时，所述风机电阻刷的上端与所述风机电滑环产生相对滑动，将所述风机电滑环的导线、所述风机电阻刷的导线接在回路中，通过测量回路电流计算出所述风机模型旋转的角度。

技术特征：

1.一种风机偏航试验装置，其特征在于，包括：风向标；吹风机，所述吹风机提供风向能够改变的风吹动所述风向标；第一检测系统，其从所述风向标的转动中测量出风向改变角；风机模型；电机，所述通过传动系统驱动所述风机模型转动；第二检测系统，其检测所述风机模型的旋转的角度；控制系统，其根据所述风向改变角对所述电机进行控制以调整所述风机模型旋转的角度。

2.根据权利要求1所述的风机偏航试验装置，其特征在于，所述吹风机设置在试验台上，所述实验台上具有环形轨道，所述吹风机能够沿着所述环形轨道运动以改变风向。

3.根据权利要求2所述的风机偏航试验装置，其特征在于，所述传动系统包括：

4.根据权利要求3所述的风机偏航试验装置，其特征在于，所述风机模型安装在旋转底座上。

5.根据权利要求4所述的风机偏航试验装置，其特征在于，所述风机模型的旋转轴安装在所述第四齿轮上，与所述第四齿轮同步转动；所述第四齿轮安装在承重块上，与所述承重块同步转动；所述旋转轴拧入所述承重块中，并穿过旋转底座盖一直伸入所述旋转底座内，所述旋转底座内具有限制所述旋转轴只能沿轴线转动的推力轴承和大轴承。

6.根据权利要求5所述的风机偏航试验装置，其特征在于，所述旋转底座盖与旋转底座之间具有密封垫。

7.根据权利要求5所述的风机偏航试验装置，其特征在于，所述旋转底座盖与所述旋转轴之间具有密封圈。

8.根据权利要求1所述的风机偏航试验装置，其特征在于，所述第一测量系统包括风向标电阻柱和风向标电滑环，所述风向标插入所述风向标电阻柱中，所述风向标能够沿轴线自由转动，所述风向标电阻刷的上端安装在所述风向标上，与所述风向标一起转动，所述风向标电阻刷的下端与所述风向标电滑环接触，所述风向标转动时，所述风向标电阻刷的下端与所述风向标电滑环产生相对滑动，将所述风向标电滑环的导线、所述风向标电阻刷的导线接在回路中，通过测量回路电流计算出风向改变角。

9.根据权利要求3所述的风机偏航试验装置，其特征在于，所述第二测量系统包括风机电阻柱和风机电滑环，所述风机电阻柱安装在所述第二轴上，所述风机电阻柱与所述第二轴同步转动，所述风机电滑环固定在所述风机电阻柱的端部，所述风机电阻刷的下端固定安装在所述支撑台上，所述风机电阻刷的上端接触风机电滑环的表面，在所述风机电阻柱转动时，所述风机电阻刷的上端与所述风机电滑环产生相对滑动，将所述风机电滑环的导线、所述风机电阻刷的导线接在回路中，通过测量回路电流计算出所述风机模型旋转的角度。

技术总结
本发明公开了一种风机偏航试验装置，包括：风向标(8)；吹风机(12)，所述吹风机(12)提供风向能够改变的风吹动所述风向标(8)；第一检测系统，其从所述风向标(8)的转动中测量出风向改变角；风机模型(6)；电机(2)，所述通过传动系统驱动所述风机模型(6)转动；第二检测系统，其检测所述风机模型(6)的旋转的角度；控制系统，其根据所述风向改变角对所述电机(2)进行控制以调整所述风机模型(6)旋转的角度。本发明可以检验风机旋转的偏航对风角度是否正确。

技术研发人员：吴凡,郭光华,刘继涛,杨腾,阳小林
受保护的技术使用者：湖北能源集团新能源发展有限公司检修分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17