一种双馈式风力发电机组轴系振动测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种风力发电机组轴系振动测试装置，具体涉及一种双馈式风力发电机组轴系振动测试装置。
【背景技术】
[0002]双馈式风力发电机组的传动系统是风力发电机的核心部分，其传动系统包括:风机叶片与轮毂总成，齿轮箱，发电机与主轴承总成。双馈式风力发电机组工作时，轴系受到环境、自身结构参数和机电耦合作用导致轴系容易产生弯曲振动和扭转振动。当弯曲振动和扭转振动的幅值过大、频率与风力发电机的模态频率接近时，容易导致风力发电机发生结构失效。
[0003]在风场开展双馈式风力发电机组轴系振动特性实验测试难度大、成本高。因此，此类实验通常在室内进行开。研制适合于室内环境的双馈式风力发电机组轴系的振动特性试验装置成为了一个亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、性能可靠、易于操控、成本低、适用于室内环境使用的双馈式风力发电机组轴系振动测试装置。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0006]一种双馈式风力发电机组轴系振动测试装置，包括变频器、电动机、齿轮箱、发电机和模拟负载，所述变频器与电动机相连，所述发电机与模拟负载相连，所述电动机的输出轴依次通过第一联轴器、可调偏心飞轮、转速转矩传感器与齿轮箱的输入轴相连，所述齿轮箱的输出轴依次通过旋转编码器、第二联轴器与发电机的输入轴相连，所述齿轮箱的外壳上安装有加速度传感器，所述转速转矩传感器、旋转编码器和加速度传感器与一控制器相连。
[0007]上述的测试装置，优选的，所述可调偏心飞轮包括飞轮本体和配重块，所述配重块通过螺钉可拆卸的连接于飞轮本体的外圆周面上。
[0008]上述的测试装置，优选的，所述旋转编码器与齿轮箱的输出轴同轴设置。
[0009]上述的测试装置，优选的，所述旋转编码器为每转输出脉冲数量大于等于60个的旋转编码器。
[0010]上述的测试装置，优选的，所述加速度传感器为三轴加速度传感器。
[0011]上述的测试装置，优选的，所述加速度传感器安装于齿轮箱输出轴侧的端盖上。
[0012]上述的测试装置，优选的，所述模拟负载为电阻式负载系统。
[0013]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:本实用新型双馈式风力发电机组轴系振动测试装置可以测试不同转速、不同负载转矩和不同扰动力矩的工况下双馈式风力发电机组轴系的振动特性。其结构简单、性能可靠、易于操控、成本低，并且适用于室内环境使用。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型双馈式风力发电机组轴系振动测试装置的结构示意图。
[0015]图2为本实用新型中可调偏心飞轮的局部剖视结构示意图。
[0016]图例说明:
[0017]1、变频器；2、电动机；3、齿轮箱；4、发电机；5、模拟负载；6、第一联轴器；7、可调偏心飞轮；71、飞轮本体；72、配重块；73、螺钉；8、转速转矩传感器；9、旋转编码器；10、第二联轴器；11、加速度传感器；12、控制器。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0019]如图1所示，本实用新型双馈式风力发电机组轴系振动测试装置，包括变频器1、电动机2、齿轮箱3、发电机4和模拟负载5，变频器I与电动机2相连，发电机4与模拟负载5相连，电动机2的输出轴依次通过第一联轴器6、可调偏心飞轮7、转速转矩传感器8与齿轮箱3的输入轴相连，齿轮箱3的输出轴依次通过旋转编码器9、第二联轴器10与发电机4的输入轴相连，齿轮箱3的外壳上安装有加速度传感器11，加速度传感器11采用现有的三轴加速度传感器，可以同时检测齿轮箱3水平方向、垂直方向和轴向的振动。转速转矩传感器8、旋转编码器9和加速度传感器11与一控制器12相连。
[0020]本测试装置中，通过改变变频器I的输出频率可实现电动机2转速的调节，从而实现双馈式风力发电机组工作时因环境风速变化导致的发电机轴转速波动；通过调节可调偏心飞轮7的偏心质量，不仅可以模拟双馈式风力发电机组工作时外界环境给齿轮箱3输入轴施加的偏心力矩，而且还可以模拟不同型号双馈式风力发电机组作用在齿轮箱3输入轴上的转动惯量；发电机4通过模拟负载5可实现加载。根据转速转矩传感器8检测的转速和转矩，可计算获得齿轮箱3输入轴的工作功率，实现齿轮箱3输入轴工作功率的测试；根据加速度传感器11检测的加速度，可计算获得轴系的弯曲振动特性；根据旋转编码器9检测的数据，可计算获得轴系的扭转振动特性。
[0021]本实施例中，如图2所示，可调偏心飞轮7包括飞轮本体71和配重块72，配重块72通过螺钉73可拆卸的连接于飞轮本体71的外圆周面上，通过更换具有不同重量的配重块72，可以实现可调偏心飞轮7偏心力矩的改变。
[0022]本实施例中，旋转编码器9与齿轮箱3的输出轴同轴设置，旋转编码器9为每转输出脉冲数量大于等于60个的旋转编码器。加速度传感器11安装于齿轮箱3输出轴侧的端盖上。模拟负载5为电阻式负载系统，电阻式负载系统为现有技术，在此不再赘述。
[0023]本测试装置在不同工况下的测试方法如下:
[0024]轴系不同转速下双馈式风力发电机轴系振动测试方法:保持配重块72的质量和模拟负载5的大小不变。先将变频器I的工作频率设置第一频率，启动电动机2，当试验系统轴系转速稳定后，控制器12读取转速转矩传感器8、加速度传感器11和旋转编码器9的输出信号，通过计算转速转矩传感器8的转速信号和转矩信号获得齿轮箱3输入轴的功率，通过分析加速度传感器11的振动信号获取轴系的弯曲振动特性，通过分析旋转编码器9的输出信号获取轴系的扭转振动特性。测试完成后，改变变频器I的工作频率至第二频率，重复上述过程，即可获取轴系不同转速下双馈式风力发电机轴系振动特性。
[0025]轴系不同负载转矩下双馈式风力发电机轴系振动测试方法:保持配重块72的质量和变频器I的工作频率不变。启动电动机2，先将模拟负载5的加载功率设置为第一功率，当试验系统轴系转速稳定后，控制器12读取转速转矩传感器8、加速度传感器11、旋转编码器9的输出信号，通过计算转速转矩传感器8的转速信号和转矩信号获得齿轮箱3输入轴的功率，通过分析加速度传感器11的振动信号获取轴系的弯曲振动特性，通过分析旋转编码器9的输出信号获取轴系的扭转振动特性。测试完成后，改变模拟负载5的加载功率至第二功率，重复上述过程，即可获取轴系不同负载转矩下双馈式风力发电机轴系振动特性。
[0026]轴系不同扰动力矩下双馈式风力发电机轴系振动测试方法:保持变频器I的工作频率和模拟负载5的大小不变。先将第一重量的配重块72安装到飞轮本体71上，启动电动机2，当试验系统轴系转速稳定后，控制器12读取转速转矩传感器8、加速度传感器11、旋转编码器9的输出信号，通过计算转速转矩传感器8的转速信号和转矩信号获得齿轮箱3输入轴的功率，通过分析加速度传感器11的振动信号获取轴系的弯曲振动特性，通过分析旋转编码器9的输出信号获取轴系的扭转振动特性。试验系统停机后，将第二重量的配重块72安装到飞轮本体71上，重复上述过程，即可获取不同扰动力矩下双馈式风力发电机轴系振动特性。
[0027]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种双馈式风力发电机组轴系振动测试装置，其特征在于:包括变频器(1)、电动机(2)、齿轮箱(3)、发电机(4)和模拟负载(5)，所述变频器(I)与电动机(2)相连，所述发电机(4)与模拟负载(5)相连，所述电动机(2)的输出轴依次通过第一联轴器(6)、可调偏心飞轮(7)、转速转矩传感器(8)与齿轮箱(3)的输入轴相连，所述齿轮箱(3)的输出轴依次通过旋转编码器(9)、第二联轴器(10)与发电机(4)的输入轴相连，所述齿轮箱(3)的外壳上安装有加速度传感器(11)，所述转速转矩传感器(8 )、旋转编码器(9 )和加速度传感器(11)与一控制器(12)相连。2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述可调偏心飞轮(7)包括飞轮本体(71)和配重块(72)，所述配重块(72)通过螺钉(73)可拆卸的连接于飞轮本体(71)的外圆周面上。3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述旋转编码器(9)与齿轮箱(3)的输出轴同轴设置。4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述旋转编码器(9)为每转输出脉冲数量大于等于60个的旋转编码器。5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述加速度传感器(11)为三轴加速度传感器。6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述加速度传感器(11)安装于齿轮箱(3)输出轴侧的端盖上。7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于:所述模拟负载(5)为电阻式负载系统。
【专利摘要】本实用新型公开了一种双馈式风力发电机组轴系振动测试装置，包括变频器、电动机、齿轮箱、发电机和模拟负载，变频器与电动机相连，发电机与模拟负载相连，电动机的输出轴依次通过第一联轴器、可调偏心飞轮、转速转矩传感器与齿轮箱的输入轴相连，齿轮箱的输出轴依次通过旋转编码器、第二联轴器与发电机的输入轴相连，齿轮箱的外壳上安装有加速度传感器，转速转矩传感器、旋转编码器和加速度传感器与一控制器相连。本实用新型具有结构简单、性能可靠、易于操控、成本低、适用于室内环境使用等优点。
【IPC分类】G01M7/02
【公开号】CN204740114
【申请号】CN201520452498
【发明人】黄中华, 谢雅
【申请人】湖南工程学院
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月29日