风电叶片疲劳测试系统的制作方法

1.本发明涉及一种风电叶片疲劳测试系统。


背景技术：

2.随着风力发电机组大功率化趋势，从内在方面驱动风电叶片的大型化发展。疲劳测试是大型叶片型式验证的关键环节。疲劳测试期间需实时监控叶片各截面位置应变、位移等数据，通过实时反馈的应变数据计算叶片疲劳测试弯矩是否达到目标弯矩值，当测试弯矩值与目标弯矩偏差过大时就需要通过调整激振设备的振动频率或振幅来达到目标弯矩。目前调整方式是根据实时应变与理论应变对比后手动调整激振器控制软件的频率或振幅，调试过程周期较长且精确度低。由于疲劳测试一般是24小时不间断测试，因此就需要保证监控电脑前必须有测试人员实时监控并调试频率及振幅。
3.现有的叶片共振疲劳测试系统通常采用的方法有以下几种：1.旋转离心式，其缺点是：加载过程中叶片振幅几乎不能调节，偏心质量块降低叶片测试系统固有频率；往复惯性式，其缺点是：惯性附加力增加电机额外功率，往复质量块降低叶片测试系统固有频率；液压式，其缺点是：发热严重，元器件疲劳寿命较短，成本较高。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中风电叶片疲劳测试系统调试周期长，测试设备及方法存在的缺陷，提供一种能够解决上述问题的风电叶片疲劳测试系统。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.一种风电叶片疲劳测试系统，其特点在于，其包括：
7.驱动系统，所述驱动系统包括夹具、伺服电机和牵引绳滚筒装置，所述夹具套于叶片上，所述伺服电机驱动所述牵引绳滚筒装置转动，所述牵引绳滚筒装置内的牵引绳系于所述夹具上；
8.应变监测系统，所述应变监测系统包括多组应变片和应变测试仪，所述应变片贴于所述叶片上，所述应变测试仪用于获取所述应变片的测量数据；
9.控制器，所述控制器与所述应变测试仪通信连接，并控制所述伺服电机的运动状态。
10.较佳地，所述风电叶片疲劳测试系统还包括测距仪，用于检测所述叶片的振幅，所述测距仪与所述控制器通信连接。
11.较佳地，所述风电叶片疲劳测试系统还包括传感器采集系统，所述传感器采集系统包括温湿度传感器、测风仪，所述温湿度传感器、所述测风仪与所述控制器通信连接。
12.较佳地，所述驱动系统还包括定滑轮，所述伺服电机、所述牵引绳滚筒装置以及所述定滑轮固定在工作台上，所述牵引绳穿过所述定滑轮连接于所述夹具。
13.较佳地，每一组所述驱动系统包括两个所述伺服电机和两个所述牵引绳滚筒装置，所述夹具的下方具有一排连接孔，两根所述牵引绳分别系于所述夹具下方的两侧的所
述连接孔上。
14.较佳地，所述风电叶片疲劳测试系统包括多组驱动系统，多个所述夹具分别套于所述叶片的不同位置。
15.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
16.本发明的积极进步效果在于：利用本系统能够根据应变监测系统检测的应变数据，实时调节伺服电机的转动量、转速等运动状态，从而使测试所需应变值符合设定要求，提高了测试的效率与准确性。
附图说明
17.图1为本发明优选实施例中风电叶片疲劳测试系统与叶片相连接的结构示意图。
18.图2为本发明优选实施例中风电叶片疲劳测试系统的原理图。
19.图3为本发明优选实施例中驱动系统的结构示意图。
20.附图标记说明：
21.叶片10
22.驱动系统100
23.夹具110
24.连接孔111
25.伺服电机120
26.牵引绳滚筒装置130
27.牵引绳131
28.定滑轮140
29.应变监测系统200
30.应变片210
31.控制器300
32.测距仪400
33.传感器采集系统500
具体实施方式
34.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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。
36.图1和图2示出了一种风电叶片疲劳测试系统，其包括：驱动系统100、应变监测系统200和控制器300。驱动系统100包括夹具110、伺服电机120和牵引绳滚筒装置130。夹具110套于叶片10上，伺服电机120驱动牵引绳滚筒装置130转动，牵引绳滚筒装置130内的牵引绳131系于夹具110上。应变监测系统200包括多组应变片210和应变测试仪(图中未示
出)，应变片210贴于叶片10上，应变测试仪用于获取应变片210的测量数据。控制器300与应变测试仪通信连接，并控制伺服电机120的运动状态。
37.进行风电叶片疲劳测试时，首先将贴好应变片210，一般贴于最大弦长截面、叶根截面从圆形过渡至翼形区域、不同种结构材料的搭接过渡区域或结构设计时的危险截面，ps面主梁、ss面主梁、ps面后缘、ss面后缘、叶片前缘等位置。将夹具110套于叶片10上，连接伺服电机120和牵引绳滚筒装置130。夹具110主要用于保护叶片10，避免牵引绳131直接系于叶片10上导致叶片10受损。通过控制器300设定好伺服电机120初始的转速、转动量、正反向转动周期，启动伺服电机120，通过牵引绳131拉动叶片10上下振动。通过应变测试仪检测风电叶片10在初始设定值下的应变量并将数据传送给控制器300，控制器300将实际应变值与目标应变值相比较，并调整伺服电机120的转速、转动量、正反向转动周期。经过反复的检测、调整，最终使得叶片10实际应变值与目标应变值偏差小于2％，此时可认为已调整到位，可以进行持续性动态测试。利用本系统能够实现振动应变自动调整，缩短调试时间，稳定应变曲线。而且还能够自动记录振动次数，并在停机重启时能累加记录振动次数。
38.为了保证测试的准确性与安全性，风电叶片疲劳测试系统还包括测距仪400，用于检测叶片10的振幅，测距仪400与控制器300通信连接。当叶片10振幅小于或超出预设值，控制器300会报警并作出相应的应急措施。
39.另外，疲劳测试还与温度、湿度、风速等因素密切相关，本方案中，风电叶片疲劳测试系统还包括传感器采集系统500，传感器采集系统500包括温湿度传感器(图中未示出)、测风仪(图中未示出)，温湿度传感器、测风仪与控制器300通信连接。通过增加温度、湿度、风速等数据能够进一步提高动态测试的准确性。
40.本方案中，驱动系统100还包括定滑轮140，伺服电机120、牵引绳滚筒装置130以及定滑轮140固定在工作台上，牵引绳131穿过定滑轮140连接于夹具110。利用定滑轮140装置能够在不改变伺服电机120、牵引绳滚筒装置130位置的情况下，对任何位置的夹具110进行牵引驱动，从而提高了系统的通用性，降低了测试的人工劳动强度。
41.如图3所示，每一组驱动系统100包括两个伺服电机120和两个牵引绳滚筒装置130，夹具110的下方具有一排连接孔111，两根牵引绳131分别系于夹具110下方的两侧的连接孔111上。用两根牵引绳131进行驱动，一方面可以增大牵引力，另一方面能够避免单根牵引绳131导致叶片10发生扭转。
42.为了更好地模拟叶片10在真实工况下的运动状态，风电叶片疲劳测试系统包括多组驱动系统100，多个夹具110分别套于叶片10的不同位置。
43.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。