风力发电机组风洞试验装置的制作方法

1.本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组风洞试验装置。


背景技术：

2.随着风电装机容量的快速发展，目前主流风电机组采用单风轮水平轴形式，且朝着大型化发展，但随着风电机组大型化发展，其核心关键技术受到诸多限制，迫切需要发展新形式高效风能转换装置。
3.串列式双风轮结构形式以其高效率、关键核心设备成熟受到重视。尤其是两风轮具有独立传动解耦的串列式双风轮，其两风轮能在各自最高效区运行，机组效率较高，成为产业研究热点。但是新型串列式双风轮风电机组研发过程中，必不可少的环节就是缩比模型的风洞实验，现有双风轮风洞实验缩比模型结构简单，未实现传动上的解耦，难以真实反映双风轮机组特性。
4.进一步，相关技术中，在做风洞试验时，无法实现对叶片的变桨控制，因此叶片只能在一种角度下进行试验，若要改变角度需要停止试验，单独对叶片角度调整，导致试验复杂，不易操作。


技术实现要素：

5.本发明的核心在于在试验平台上增加自动变桨部件，从而可以实现自动控制叶片变桨。
6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种风力发电机组风洞试验装置，包括：
7.固定台，
8.第一风轮，所述第一风轮通过第一安装座设置于所述固定台上；
9.第一转矩检测装置，所述第一转矩检测装置设置于所述固定台，并与所述第一风轮的输出轴传动连接；
10.第一发电机，所述第一发电机设置于所述固定台，并与所述第一转矩检测装置传动连接；以及
11.第一自动变桨组件，所述第一自动变桨组件设置于所述固定台，并与所述第一风轮的变桨部件传动连接，用于控制所述第一风轮变桨。
12.本发明的风力发电机组风洞试验装置至少具有以下技术效果：通过设置第一自动变桨组件对第一风轮变桨控制，从而在进行风洞试验的时候，无需更换第一风轮，即可通过对第一风轮的变桨部件传递动力的方式实现对第一风轮的变桨操作，简化了试验操作的操作步骤，可以等效模拟真实风轮风电机组气动特性。提高风轮风电机组的设计效率与准确性，为风轮机组提供开发验证及性能验证，具有良好的应用前景。
13.可选的，所述固定台包括立柱和固定于所述立柱顶端的平台，所述第一风轮、第一安装座、第一转矩检测装置、第一发电机以及第一自动变桨组件安装于所述平台上。
14.可选的，所述第一自动变桨组件包括：推杆、滑台、驱动组件以及位移测量组件；
15.所述推杆连接所述第一风轮的变桨部件，所述滑台与所述推杆固定连接，所述驱动组件与所述滑台传动连接，以驱动所述滑台往复移动；
16.所述位移测量组件与所述滑台连接，用于测量所述滑台的位移量。
17.可选的，所述驱动组件包括驱动电机和与所述驱动电机连接的螺杆，所述螺杆旋合于所述滑台，所述驱动电机与所述平台固定连接；
18.所述驱动电机用于驱动所述螺杆旋转，所述螺杆的旋转能够驱动所述滑台移动。
19.可选的，所述滑台的前后两端分别设置有一个限位开关，滑台触碰任一所述限位开关时，所述驱动电机关闭。
20.可选的，所述位移测量组件包括夹块、滑块以及位移传感器，所述夹块固定于所述滑台，并夹持所述滑块，所述滑块与所述位移传感器滑动配合，所述位移传感器用于测量所述滑块的位移量；
21.所述位移传感器的长度方向平行于所述推杆的移动方向。
22.可选的，所述第一风轮的输出轴上设置有第一齿轮，所述第一转矩检测装置上设置有第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。
23.可选的，所述第一安装座的数量为两个，所述第一齿轮位于两个所述第一安装座之间。
24.可选的，所述第一风轮的输出轴为中空轴，所述推杆穿设于所述输出轴内，并与所述输出轴滑动配合。
25.可选的，所述风力发电机组风洞试验装置还包括：
26.第二风轮，所述第二风轮通过第二安装座设置于所述平台上；
27.第二转矩检测装置，所述第二转矩检测装置设置于所述平台，并与所述第二风轮的输出轴传动连接；
28.第二发电机，所述第二发电机设置于所述平台，并与所述第二转矩检测装置传动连接；以及
29.第二自动变桨组件，所述第二自动变桨组件设置于所述平台，并与所述第二风轮的变桨部件传动连接，用于控制所述第二风轮变桨；
30.所述第一风轮的旋转轴线与所述第二风轮的的旋转轴线共线，且所述第一风轮位于所述第二风轮的前方。
31.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
32.图1是本发明一实施例的风力发电机组风洞试验装置的立体示意图；
33.图2是本发明一实施例的风力发电机组风洞试验装置的俯视示意图；
34.图3是本发明一实施例的风力发电机组风洞试验装置的主视示意图。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考
附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.参阅图1
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图3，本实施方式提供一种风力发电机组风洞试验装置，包括：固定台10，第一风轮20，第一转矩检测装置22，第一发电机23以及第一自动变桨组件。
37.其中，第一风轮20通过第一安装座21设置于固定台10上，第一转矩检测装置22设置于固定台10，并与第一风轮20的输出轴201传动连接，第一转矩检测装置22用于检测第一风轮20所输出的转矩。
38.第一发电机23设置于固定台10，并与第一转矩检测装置22传动连接，第一发电机23用于利用第一转矩检测装置22传递的转矩将机械能转化为电能。并且，可以通过控制第一发电机23的功率，而调节第一风轮20的转速。
39.第一自动变桨组件设置于固定台10，并与第一风轮20的变桨部件传动连接，用于控制第一风轮20变桨。第一风轮20具有变桨功能，其变桨方式可以通过第一自动变桨组件实现自动控制。第一风轮20的变桨部件属于第一风轮20的内部结构，不同的风轮的变桨部件可以是不同的，变桨原理也可以是不同的，而无论那种变桨方式，都需要通过对其传递动力来实现，这里的动力可以是转矩、推力等不同方式，其只要能够实现风轮的变桨即可。对于变桨的具体原理不是本方案中首要改进内容，因此不予具体介绍，本领域技术人员可以现有的变桨方案实施。
40.上述方案中，通过设置第一自动变桨组件对第一风轮20变桨控制，从而在进行风洞试验的时候，无需更换第一风轮20，即可通过对第一风轮20的变桨部件传递动力的方式实现对第一风轮20的变桨操作，简化了试验操作的操作步骤，可以等效模拟真实风轮风电机组气动特性。提高风轮风电机组的设计效率与准确性，为风轮机组提供开发验证及性能验证，具有良好的应用前景。
41.在一些实施例中，固定台10包括立柱11和固定于立柱11顶端的平台12，第一风轮20、第一安装座21、第一转矩检测装置22、第一发电机23以及第一自动变桨组件安装于平台12上。
42.平台12可以为长方形平板状，立柱11为圆柱状。
43.在一些实施例中，第一自动变桨组件包括：推杆30、滑台31、驱动组件以及位移测量组件；其中，推杆30连接第一风轮20的变桨部件，滑台31与推杆30固定连接，驱动组件与滑台31传动连接，以驱动滑台31往复移动；因此，变桨的控制可以通过驱动组件输出动力，然后传递至滑台31，滑台31再传递至推杆30，推杆30传递至第一风轮20的变桨部件。可见本实施例对变桨部件传递动力的形式为推力。
44.位移测量组件与滑台31连接，用于测量滑台31的位移量，通过测量滑台31的位移量能够计算出变桨的幅度，从而控制变桨幅度的大小。
45.在一些实施例中，驱动组件包括驱动电机32和与驱动电机32连接的螺杆33，螺杆33旋合于滑台31，驱动电机32与平台12固定连接；驱动电机32用于驱动螺杆33旋转，螺杆33的旋转能够驱动滑台31移动。因此，驱动组件和滑台31之间采用螺杆驱动，这种驱动方式能够准确的控制驱动量，从而精确的控制滑台31的位移量。
46.在一些实施例中，滑台31的前后两端分别设置有一个限位开关34，滑台31触碰任一限位开关34时，驱动电机32关闭。限位开关34起到限制滑台31的位移量的作用，使滑台31始终在设定的范围内往复移动，一旦超出该范围，即控制驱动电机32停止工作。
47.在一些实施例中，位移测量组件包括夹块40、滑块41以及位移传感器42，夹块40固定于滑台31，并夹持滑块41，使夹块40、滑台31以及滑块41相对固定，三者可以同步移动。
48.其中，滑块41与位移传感器42滑动配合，位移传感器42用于测量滑块41的位移量；位移传感器42能够检测滑块41的滑动距离，从而确定滑台31的位移量。
49.位移传感器42的长度方向平行于推杆30的移动方向。
50.在一些实施例中，第一风轮20的输出轴201上设置有第一齿轮24，第一转矩检测装置22上设置有第二齿轮25，第一齿轮24与第二齿轮25啮合。也就是说，第一转矩检测装置22和第一风轮20的输出轴201之间通过齿轮传动连接，可以通过第一齿轮24与第二齿轮25的尺寸调节传动比。
51.在一些实施例中，第一安装座21的数量为两个，第一齿轮24位于两个第一安装座21之间。两个第一安装座21均为轴承安装座，第一风轮20的输出轴201与轴承安装座的轴承内圈过盈配合，轴承能够减小摩擦，减小转矩的损失。
52.另外，通过设置两个第一安装座21，能提高第一风轮20的安装稳定性和第一齿轮24的安装稳定性，有利于试验的正常进行。
53.在一些实施例中，第一风轮20的输出轴201为中空轴，推杆30穿设于输出轴201内，并与输出轴201滑动配合。推杆30可以与输出轴201之间设置间隙，从而在输出轴201状转动时，推杆30不跟随转动，使得推杆30只能沿第一风轮20的旋转轴方向往复移动。
54.在一些实施例中，风力发电机组风洞试验装置还包括：第二风轮50，第二转矩检测装置52，第二发电机53以及第二自动变桨组件。
55.其中，第二风轮50通过第二安装座51设置于平台12上；第二转矩检测装置52设置于平台12，并与第二风轮50的输出轴501传动连接；第二发电机53设置于平台12，并与第二转矩检测装置52传动连接；第二自动变桨组件设置于平台12，并与第二风轮50的变桨部件传动连接，用于控制第二风轮50变桨。
56.第一风轮20的旋转轴线与第二风轮50的的旋转轴线共线，且第一风轮20位于第二风轮50的前方。
57.由此，平台12上同时设置了两风轮，可以同时进行风洞试验。第二风轮50的相关检测部件和设置方式可以完全等同于第一风轮20的相关检测部件和设置方式，因此对于第二转矩检测装置52，第二发电机53以及第二自动变桨组件的具体内容不在具体展开介绍，本领域技术人员可以根据上文介绍和图1
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图3的示意内容实施对这些部件的设置。
58.其中，第二风轮50的叶片的直径可以小于第一风轮20的叶片直径。
59.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
60.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
61.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
63.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
64.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。