一种风力发电机组整机地面测试系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机组整机地面测试的技术领域，尤其是指一种风力发电机组整机地面测试系统。


背景技术：

2.目前风力发电机组发展已经超越10mw，国外已有12mw的机组完成吊装，国内风电整机厂家也陆续开发出8
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10mw机组，风力发电机组整体往海上、大容量等方向路线发展，在这种情况下，整机的可靠性尤为重要，需要通过整机地面测试，将问题尽量排除，提高整机的寿命。按照目前整机容量与整机重量的关系，功率为8mw的整机质量约300t左右(因各风力发电机组整机厂家技术路线不同，相同功率的机组重量在一个范围内)。
3.风力发电机组整机重量的不断提高，对整机测试带来很大困难，按照目前风力发电机组整机测试方法，底部采用偏航连接的方式固定风力发电机组，通过外接动力源(原动机)的方式，提供给测试风力发电机组转速和转矩，模拟风力发电机组发电。通过在动力源与测试风力发电机组之间连接大型万向连轴器，使用大型万向连轴器传递扭矩进而测试风力发电机组传动链轴向拉力，这就要求连轴器承受扭矩为12500kn
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m(按照测试风电机组8500kw折算到连轴器的扭矩)。目前国内能生产大型万向连轴器的厂家少之又少，并且造价非常高，以8mw风力发电机组测试的连轴器为例，长度尺寸超过5米，重量达超过50t，造价超过300万，且安装这种大型万向连轴器，要求对中精度较高，否则固定螺栓因对孔偏差无法安装，为风力发电机组整机地面测试带来了极大的难度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风力发电机组整机地面测试系统，能够有效解决现有测试系统安装难、成本高的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种风力发电机组整机地面测试系统，包括测试平台、待测机组、偏航支撑工装及无轴向力的柔性连轴装置，所述待测机组有两台，该两台待测机组通过两个偏航支撑工装对称装于测试平台上，且该两台待测机组互为动力源，所述偏航支撑工装使待测机组的传动链呈水平状态，所述无轴向力的柔性连轴装置设于两台待测机组之间，并分别通过其两端的连接法兰与两台待测机组刚性连接，通过柔性连轴装置将一台待测机组提供的动力传输到另一台机待测机组上，实现模拟测试待测机组的发电能力。
6.进一步，所述柔性连轴装置包括第一连轴盘、第二连轴盘及用于连接两个连轴盘的柔性连接绳，所述第一连轴盘的外径大于第二连轴盘的外径，且该两个连轴盘分别与两台待测机组通过高强双头螺柱刚性连接。
7.进一步，所述第一连轴盘包括第一环形底盘、第一连接法兰、第一内圆筒、第一内圆筒加强筋板、第一外圆筒、第一外圆筒加强筋板和第一吊耳；所述第一环形底盘的外径大于第一连接法兰的外径，两者分别焊接于第一内圆筒的两端；所述第一连接法兰的外侧通
过高强双头螺柱与待测机组的轮毂相连接；所述第一内圆筒的外周面并位于第一环形底盘和第一连接法兰之间均布有多个用于加强其刚度的第一内圆筒加强筋板；所述第一外圆筒的外径大于第二连轴盘的外径，并焊接于第一环形底盘的外边缘处，其靠近第二连轴盘一侧的内周面上均布有多个用于加强其刚度的第一外圆筒加强筋板，并在该侧内周面上均布有多个第一吊耳，所述第一吊耳的数量与第二连轴盘的第二吊耳的数量相同，且一一对应，第一吊耳和第二吊耳通过柔性连接绳柔性连接。
8.进一步，所述第二连轴盘包括第二环形底盘、第二连接法兰、第二内圆筒、第二内圆筒加强筋板、第二外圆筒、第二外圆筒加强筋板和第二吊耳；所述第二环形底盘的外径大于第二连接法兰的外径，两者分别焊接于第二内圆筒的两端；所述第二连接法兰通过高强双头螺柱与待测机组的轮毂相连接；所述第二内圆筒的外周面并位于第二环形底盘和第二连接法兰之间均布有多个用于加强其刚度的第二内圆筒加强筋板；所述第二外圆筒焊接于第二环形底盘的边缘处，其外径小于第一连轴盘的外径，其内周面上均布有多个用于加强其刚度的第二外圆筒加强筋板，其外周面沿其圆周均布有多个第二吊耳，所述第二吊耳的数量与第一连轴盘的第一吊耳的数量相同，且一一对应，第二吊耳和第一吊耳通过柔性连接绳柔性连接。
9.进一步，所述柔性连接绳为超高分子量聚乙烯缆绳。
10.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
11.1、本实用新型的测试系统具有结构简单、安装方便的优点，可以一次安装两台机组，且两台机组互为电动机作为原动机进行测试，极大的提高了工作效率；同时通过验证机组设计的符合性，使机组更安全、可靠。
12.2、本实用新型的无轴向力的柔性连轴装置，允许两台机组的安装误差较大，且两个连轴器之间采用高强度缆绳柔性连接的方式，可降低两台机组的对中精度要求，并大大降低了安装难度和制造成本。
13.3、本实用新型的测试系统能够应用于功率为8500kw的机组测试，测试功率可达到8500kw。
附图说明
14.图1为本实用新型的结构示意图。
15.图2为本实用新型的柔性连轴装置的结构示意图。
16.图3为本实用新型的柔性连轴装置的主视图。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
18.如图1所示，本实施例所述的风力发电机组整机地面测试系统，包括测试平台1、待测机组2、偏航支撑工装3和无轴向力的柔性连轴装置；所述待测机组2有两台，该两台待测机组2通过两个偏航支撑工装3对称装于测试平台1上，且每个待测机组2是通过其底部的偏航机构6与偏航支撑工装3相连接，两台待测机组2互为动力源，通过偏航支撑工装3防止待测机组2受到倾覆力矩发生翻转，并使待测机组2的传动链呈水平状态；所述无轴向力的柔性连轴装置设于两台待测机组2之间，并分别通过其两端的连接法兰与两台待测机组2刚性
连接，通过柔性连轴装置将一台待测机组提供的动力传输到另一台机待测机组上，实现模拟测试待测机组的发电能力。
19.如图2、图3所示，所述柔性连轴装置包括第一连轴盘4、第二连轴盘5及用于连接两个连轴盘的柔性连接绳(图中未画出)，所述柔性连接绳为超高分子量聚乙烯缆绳，直径为φ20mm；其中，所述第一连轴盘4可采用q345的钢材焊接制成，当环境温度低于
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20℃的条件下时，需采用q345d以上的钢材焊接，整个的外径尺寸为5000mm，包括有第一环形底盘401、第一连接法兰402、第一内圆筒403、第一内圆筒加强筋板404、第一外圆筒405、第一外圆筒加强筋板406和第一吊耳407，所述第一环形底盘401的外径大于第一连接法兰402的外径，两者分别焊接于第一内圆筒403的两端，所述第一连接法兰402的外侧通过高强双头螺柱与待测机组2的轮毂相连接，所述第一内圆筒403的外周面并位于第一环形底盘401和第一连接法兰402之间均布有多个用于加强其刚度的第一内圆筒加强筋板404，且第一内圆筒403上还设置有观察孔，所述第一外圆筒405的外径大于第二连轴盘5的外径，并焊接于第一环形底盘401的外边缘处，其靠近第二连轴盘5一侧的内周面上均布有多个用于加强其刚度的第一外圆筒加强筋板406，并在该侧内周面的边缘处均布有多个第一吊耳407；所述第二连轴盘5的外径尺寸为4500mm，包括有第二环形底盘501、第二连接法兰502、第二内圆筒503、第二内圆筒加强筋板504、第二外圆筒505、第二外圆筒加强筋板(图中未示出)和第二吊耳507，所述第二环形底盘501的外径大于第二连接法兰502的外径，两者分别焊接于第二内圆筒503的两端，所述第二连接法兰502通过高强双头螺柱与测试机组2的轮毂相连接，所述第二内圆筒503的外周面并位于第二环形底盘501和第二连接法兰502之间均布有多个用于加强其刚度的第二内圆筒加强筋板504，且第二内圆筒503上还设置有观察孔，所述第二外圆筒505焊接于第二环形底盘501的边缘处，其外径小于第一连轴盘4的外径，其内周面上均布有多个用于加强其刚度的第二外圆筒加强筋板，其外周面沿其圆周均布有多个第二吊耳507，所述第二吊耳507的数量与第一吊耳407的数量相同，且一一对应，每个第一吊耳407和对应的第二吊耳507之间的径向间距大于等于190mm，将一一对应的第一吊耳407和第二吊耳507通过柔性连接绳柔性连接。
20.使用ansys仿真软件进行柔性连轴装置的模拟计算，通过将力传递方式由平行传动链方向，转为垂直于传动链的径向力，将轴向力转换为径向力，根据测试系统的最大测试功率15mw，转速7r/min，代入公式t＝9550p/n，其中t表示转矩，p表示功率，n表示转速，由最大测试功率计算得到测试转矩为21967kn*m，进而通过仿真计算得到柔性连轴装置的切向力为8786.82kn，柔性连轴装置的吊耳的径向力为97.29kn，两个对应的第一吊耳和第二吊耳之间的单根柔性连接绳的受力为79.85kn；将柔性连轴装置使用ansys软件进行网格建模，根据上述参数测出其最大应力为257mpa，满足材料强度要求。
21.本实施例也提供了上述风力发电机组整机地面测试系统的测试过程，具体如下，
22.测前准备：
23.对低速轴静止状态的待测机组进行2小时的静态清洗，同时启动待测机组润滑冷却系统，通过滤芯对油液进行过滤，清洗后使用油品清洁度测试仪对油液进行采样检测，确保润滑油清洁度合格，合格标准为润滑油清洁度为17/15/12；然后对空载运行状态时的待测机组进行行2小时的动态清洗，同时启动待测机组润滑冷却系统，通过滤芯对油液进行过滤，清洗后使用油品清洁度测试仪对油液进行采样检测，确保润滑油清洁度合格，合格标准
为润滑油清洁度为17/15/12。
24.空载测试：
25.空载试验启动时，首先将其中一个待测机组的发电机以50rpm转速启动，然后检查待测机组的传动链状态，检查是否有干涉异响、振动的异常情况，检查发电机转速、主轴转速、发电机空载电压、各温度测量点的数据是否正常并记录，检查柔性连轴装置的柔性连接绳是否处于拉紧状态，合格后以50rpm步长提升转速，并提升至额定转速；在每个空载转速测试点停留3分钟，并记录冷态空载电压，查看冷态空载电压参考值，当额定转速下空载电压与参考值偏差不超过
±
10v即为合格。
26.升速加载测试：
27.先拖动待测机组至并网转速，并网后再升到额定转速，然后再逐步增加功率；其中并网加载以1％的额定转矩步长逐步进行功率的增加，加载过程中监测待测机组的电压、电流、功率、功率因数、频率、转速、温度、振动的各项传感器数据是否正常。
28.温升试验：
29.加载测试完成后保持待测机组在额定转速、额定功率下运行，直至待测机组各发电机、齿轮箱、变频器部件温度达到稳定状态，在1小时内测试待机机组同一部件温度变化不超过2℃，此时温升达到稳定，并满足要求，完成后，拖动待测机组停止转动。
30.功率曲线测试：
31.先将待测机组的转速提升至加载点的转速，再进行加载，通过待测机组转矩给定输出至另一个待测机组目标功率，记录各转速下不同待测机组对应的有功功率，并绘制转速
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功率曲线。
32.测后检查：
33.测试完成后，再次对待测机组的齿轮油取样测试。采用油品清洁度检测仪对油液进行检测，清洁度至少满足17/15/12即合格。测试完成后，用内窥镜对齿轮箱内部情况进行检查。
34.以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。