一种在役风电叶片刚度测量装置的制作方法

本技术属于风电叶片寿命监测，尤其涉及一种在役风电叶片刚度测量装置。

背景技术：

1、风电叶片是风电机组将风能转化为机械能的重要部件之一，其主要材料为复合材料，造价成本占机组成本的20％以上。大功率机组需要更大的风轮扫风面积，这意味着风电叶片尺寸的增大，因而风轮需要相应的匹配大型叶片，如此风电叶片在使用期间承受的刚度也越来越大，对风电叶片的刚性性带来严峻的挑战。大量的风电叶片在长期服役过程中，刚度等性能会逐渐退化，当刚度退化到一定程度时在随机风载荷尤其极端风载荷的作用下叶片容易发生变形过大甚至折断故障，进而或撞击塔筒引起倒塔、机组烧毁等严重事故，因此监测在役风电叶片的刚度是十分必要的。

2、然而，现有技术中的风电叶片运行状态监测方法，主要包括通过在塔筒和叶片表面分别安装微波测距雷达的收发天线和无源反射面，根据信号的往返时间差测得风叶片与塔筒的距离，进而推算出叶片的刚度，但在叶片表面安装传感器高空作业量大、安装不牢靠、信号干扰大，因此该方法无法真正应用到叶片刚度监测现场。再有就是，通过人工高空作业在叶片表面粘贴应变片，同时采用吊车侧拉的方式在叶片上施加弯矩，从而测得叶片的刚度，但由于高昂的费用和安全问题难以大范围使用。现有的设备在检测在役叶片时不但需要人工高空作业时辅助，而且大都体积庞大、安装拆卸极其不便。

3、为此，我们提出一种在役风电叶片刚度测量装置。

技术实现思路

1、根据以上现有技术中的不足，本
技术实现要素：
要解决的技术问题是：提供一种在役风电叶片刚度测量装置，用以解决现有的检测设备在检测时人工辅助操作较多以及体积庞大、安装拆卸极其不便的问题。

2、为了实现以上目的，本实用新型内容采用如下技术方案：

3、一种在役风电叶片刚度测量装置，包括上部固定组件、下部固定组件、转轴支撑组件、载荷施加组件、气囊和测量组件，所述上部固定组件的两侧通过螺栓与下部固定组件的两侧连接；所述转轴支撑组件对称设在上、下部固定组件、的两侧，转轴支撑组件通过轴承与其内侧设有的转轴转动连接；所述气囊与上、下部固定组件、的表面固定；所述载荷施加组件与转轴转动连接，载荷施加组件以转轴为界限分为两部分；其中，气囊的上表面与载荷施加组件的一端接触，检测组件与载荷施加组件的另一端铰接。

4、进一步地，为了避免上部固定组件与下部固定组件固定时，由于作用力过大导致上部固定组件以及下部固定组件对叶片的表面造成损伤，所述上部固定组件的内侧设有第一缓冲组件，下部固定组件的内侧设有第二缓冲组件，第一缓冲组件以及二缓冲组件与上、下部固定组件、的内部固定连接。

5、进一步地，为了使得上部固定组件与下部固定组件适用于不同截面尺寸的风机叶片，所述螺栓与上部固定组件的连接处设有恢复力弹簧，恢复力弹簧套接在螺栓的外侧。

6、进一步地，为了使得载荷施加组件能够产生不同的压力，所述气囊采用分段式充气气囊，且分段式气囊之间通过压力阀连通，气囊的进气孔与其底部设有充气泵连接。

7、进一步地，所述的载荷施加组件包括第一力臂、第二力臂和套筒，所述套筒套接在转轴的外侧，第一力臂与气囊接触的位置设有万向球头连接件，万向球头连接件与气囊的顶部固定，所述第二力臂的底部设有腰型连接件，腰型连接件内设有转轴，其中转轴与检测组件铰接。

8、进一步地，所述为了防止在检测时检测组件由于受理较大对叶片的表面造成损伤，所述检测组件与叶片的接触面为平面；因此，检测组件优选多面体结构，且检测组件的每个面均设有压力传感器，压力传感器采用远程无线压力传感器；与此同时，检测组件上与叶片表面垂直的两个面上设有激光角度测量仪。

9、综上所述，由于采用了上述技术方案，实用新型内容的有益技术效果是：

10、一种在役风电叶片刚度测量装置在工作时，气囊快速充气使得载荷施加组件对叶片施加压力，整个的装置在安装时只需要通过螺栓即可实现上、下部固定组件固定，因此固定也相对比较的方便；与此同时，由于气囊的设置使得整个装置不需要较大的体积就可实现对叶片表面压力的施加，而且气囊的设置也极大的减轻了整个装置的质量。

技术特征：

1.一种在役风电叶片刚度测量装置，包括上部固定组件(1)、下部固定组件(2)、转轴支撑组件(6)、载荷施加组件(8)、气囊(9)和检测组件(13)，其特征在于：所述上部固定组件(1)的两侧通过螺栓(3)与下部固定组件(2)的两侧连接；所述转轴支撑组件(6)对称设在上部固定组件(1)、下部固定组件(2)的两侧，转轴支撑组件(6)通过轴承与其内侧设有的转轴(7)转动连接；所述气囊(9)与上部固定组件(1)、下部固定组件(2)的表面固定；所述载荷施加组件(8)与转轴(7)转动连接，载荷施加组件(8)以转轴(7)为界限分为两部分；其中，气囊(9)的上表面与载荷施加组件(8)的一端接触，检测组件(13)与载荷施加组件(8)的另一端铰接。

2.根据权利要求1所述的一种在役风电叶片刚度测量装置，其特征在于：所述上部固定组件(1)的内侧设有第一缓冲组件(4)，下部固定组件(2)的内侧设有第二缓冲组件(5)，第一缓冲组件(4)以及第二缓冲组件(5)与上部固定组件(1)、下部固定组件(2)的内部固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种在役风电叶片刚度测量装置，其特征在于：所述螺栓(3)与上部固定组件(1)的连接处设有恢复力弹簧(16)，恢复力弹簧(16)套接在螺栓(3)的外侧。

4.根据权利要求1所述的一种在役风电叶片刚度测量装置，其特征在于：所述气囊(9)采用分段式充气气囊，且分段式气囊之间通过压力阀连通，气囊(9)的进气孔与其底部设有充气泵(19)连接。

5.根据权利要求1所述的一种在役风电叶片刚度测量装置，其特征在于：所述的载荷施加组件(8)包括第一力臂(10)、第二力臂(11)和套筒(18)，所述套筒(18)套接在转轴(7)的外侧，第一力臂(10)与气囊(9)接触的位置设有万向球头连接件(17)，万向球头连接件(17)与气囊(9)的顶部固定，所述第二力臂(11)的底部设有腰型连接件(12)，腰型连接件(12)内设有转轴，其中转轴与检测组件(13)铰接。

6.根据权利要求1所述的一种在役风电叶片刚度测量装置，其特征在于：所述检测组件(13)与叶片的接触面为平面，检测组件(13)采用多面体结构，且检测组件(13)的每个面均设有压力传感器(15)，压力传感器(15)采用远程无线压力传感器。

7.根据权利要求1、5任意一项所述的一种在役风电叶片刚度测量装置，其特征在于：所述检测组件(13)上与叶片表面垂直的两个面上设有激光角度测量仪(14)。

技术总结
本技术属于风电叶片寿命监测技术领域，尤其涉及一种在役风电叶片刚度测量装置。包括上部固定组件、下部固定组件、转轴支撑组件、载荷施加组件、气囊和测量组件，所述上部固定组件的两侧通过螺栓与下部固定组件的两侧连接；所述转轴支撑组件对称设在上、下部固定组件、的两侧，转轴支撑组件通过轴承与其内侧设有的转轴转动连接；所述气囊与上、下部固定组件、的表面固定；所述载荷施加组件与转轴转动连接，载荷施加组件以转轴为界限分为两部分；其中，气囊的上表面与载荷施加组件的一端接触，检测组件与载荷施加组件的另一端铰接。本技术是一种结构相对简单、安装方便质量较轻的在役风电叶片刚度测量装置。

技术研发人员：曾世龙,郭虎全,甄福兴
受保护的技术使用者：甘肃省特种设备检验检测研究院
技术研发日：20240308
技术公布日：2024/11/11