一种风力发电机叶片的疲劳测试方法技术

本发明专利技术涉及一种风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，包括以下步骤：将待测试的叶片通过连接法兰与轮毂连接在一起，轮毂固定在支座上，随后进行静态载荷测试；将带有变频器的电机通过减速机与偏心轮相联结，从而组合成激振载荷加载装置，将激振载荷加载装置固定在叶片上，使叶片发生共振，获得叶片振动的次数，若叶片在要求的振动次数内不发生破坏，则叶片具有足够的疲劳强度。本发明专利技术的优点是：提高了叶片测试效率、降低了试验测试周期；空间占用不大，测试用的设备较小；降低了试验测试成本，电力成本要求较少；实验地点可以移动，不用占用固定的场地。

Fatigue testing method of wind turbine blade

The fatigue test method of the invention relates to a wind turbine blade, characterized by comprising the following steps: the blade to be tested by a connecting flange is connected with the hub together, the hub is fixed on the pedestal, followed by static load test; the electric machine with frequency converter through a speed reducer connected with the eccentric wheel, which combined into vibration loading device, the vibration loading device is fixed on the blade, the blade resonance occurs, the number of the blade vibration, if the leaf is not destroyed in the required number of vibration, the blade has enough fatigue strength. The advantages of the invention are: to improve the blade test efficiency and reduce test cycle; the space occupied is small, testing equipment for the smaller; reduces the test cost, requires less power cost; the experimental sites can be moved without occupying fixed site.

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机叶片的疲劳测试方法
本专利技术涉及一种风力发电机叶片的疲劳测试方法。
技术介绍
随着社会经济的迅猛发展，人们对能源的需求与日俱增，由此带来的环境污染也日益加重。风能是一种清洁的可再生能源，因而风力发电机越来越受到世界各国的关注和应用。叶片是利用风能带动发电机旋转的关键介质，叶片的强度直接影响着风力发电机的安全性能。风力发电机叶片对于风力发电机来说非常重要。对风力发电机叶片进行疲劳测试是风力发电机评估的必要过程。目前，疲劳强度常用有限元方法来模拟分析，但经常误差较大。疲劳实验测试经常被应用于评估叶片疲劳强度。现有的疲劳测试方法有很多的不足：1、空间要求大，在中小型风力发电机中根本不适用；2、测试设备比较贵；3、需要固定场地，不可移动；4、电动机功率要求比较高；5、耗电比较多；6、测试时间比较长。
技术实现思路
本专利技术的目的是能够更加简便和快速地测试叶片疲劳性能。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、将待测试的叶片通过连接法兰与轮毂连接在一起，轮毂固定在支座上；第二步、对叶片进行静态载荷测试，从而得到加载载荷与叶片位移之间的对应关系；第三步、将带有变频器的电机通过减速机与偏心轮相联结，从而组合成激振载荷加载装置，将激振载荷加载装置固定在叶片上；第四步、确定测试周期，获得测试周期内的循环次数，通过材料的SN曲线得到当前循环次数下的当量载荷作为测试目标载荷，根据第二步得到的加载载荷与叶片位移之间的对应关系，得到与测试目标载荷对应的叶片位移；第五步、电机通过减速机驱动偏心轮旋转，偏心轮的旋转速度为激振载荷的激振频率，使得激振频率接近叶片的固有频率，使叶片发生共振，调整变频器的频率，使叶片共振时的振动位移接近第四步得到的叶片位移，并保持不变；第六步、根据偏心轮的激振频率以及实际的测试周期得到叶片振动的次数，若叶片在要求的振动次数内不发生破坏，则叶片具有足够的疲劳强度。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、提高了叶片测试效率、降低了试验测试周期；2、空间占用不大，测试用的设备较小；3、降低了试验测试成本，电力成本要求较少；4、实验地点可以移动，不用占用固定的场地。附图说明图1是本专利技术叶片测试台的整体布局图；图2是本专利技术专利的测试流程图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本专利技术首先利用共振原理来对激振载荷进行放大，节省功率输入。其次，采用增大疲劳测试载荷的方式来缩短测试周期，节省测试时间。再次，通过静态拉力测试得到测试载荷和位移之间的关系，使疲劳测试实验中可通过直接测量位移来得到测试载荷。最后，记录叶片测试载荷的次数，跟叶片设计寿命时间内计算的载荷次数进行比对，就能得到叶片的疲劳寿命。结合图1及图2，具体而言，本专利技术提供的一种风力发电机叶片的疲劳测试方法，包括以下步骤：第一步、将轮毂2、连接法兰和待测试的叶片1连接在一起，连接方式与风轮实际完全一样。轮毂2与支座3固定在一起。第二步、叶片1固定好后，进行静态载荷测试，测试后就可以得到加载载荷与叶片位移之间的对应关系。第三步、将带有变频器的电机通过减速机与偏心轮相联结，从而组合成激振载荷加载装置4，激振载荷加载装置4通过固定装置固定在叶片1上。叶片1本身的固有频率相对较高，电动机、减速机和偏心轮装在叶片1上后，就改变了叶片1的质量分布，导致叶片1整体固有频率大幅下降，而具体下降的幅度与电动机、减速机和偏心轮的总体质量及位置有关。实际测试时，先确认一个初步的测试周期，再得到测试周期内的循环次数。通过材料的SN曲线得到当前循环次数下的当量载荷作为测试目标载荷。根据第二步得到的加载载荷与叶片位移之间的对应关系，得到与测试目标载荷对应的叶片位移。启动电机，通过变频器可改变电机输入电流的频率，引起电机转速发生变化，而偏心轮的旋转速度相应变化。偏心轮作为激振载荷，其旋转速度即为激振载荷的激振频率。当偏心轮转动后产生的激振频率接近叶片1固有频率时，将发生共振，叶片1振动幅度大幅增加。此时，微调变频器的频率，使叶片1的振动位移接近测试目标载荷对应的叶片位移，并保持不变。第五步、通过变频器的频率、电机性能、减速机减速比等计算，可以得到偏心轮的激振频率，记录实际的测试周期即可得到叶片1振动的次数。当叶片在要求的次数内不发生破坏，那么叶片就具有足够的疲劳强度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、将待测试的叶片(1)通过连接法兰与轮毂(2)连接在一起，轮毂(2)固定在支座(3)上；第二步、对叶片(1)进行静态载荷测试，从而得到加载载荷与叶片位移之间的对应关系；第三步、将带有变频器的电机通过减速机与偏心轮相联结，从而组合成激振载荷加载装置(4)，将激振载荷加载装置(4)固定在叶片(1)上；第四步、确定测试周期，获得测试周期内的循环次数，通过材料的SN曲线得到当前循环次数下的当量载荷作为测试目标载荷，根据第二步得到的加载载荷与叶片位移之间的对应关系，得到与测试目标载荷对应的叶片位移；第五步、电机通过减速机驱动偏心轮旋转，偏心轮的旋转速度为激振载荷的激振频率，使得激振频率接近叶片(1)的固有频率，使叶片(1)发生共振，调整变频器的频率，使叶片(1)共振时的振动位移接近第四步得到的叶片位移，并保持不变；第六步、根据偏心轮的激振频率以及实际的测试周期得到叶片(1)振动的次数，若叶片(1)在要求的振动次数内不发生破坏，则叶片(1)具有足够的疲劳强度。

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机叶片的疲劳测试方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、将待测试的叶片(1)通过连接法兰与轮毂(2)连接在一起，轮毂(2)固定在支座(3)上；第二步、对叶片(1)进行静态载荷测试，从而得到加载载荷与叶片位移之间的对应关系；第三步、将带有变频器的电机通过减速机与偏心轮相联结，从而组合成激振载荷加载装置(4)，将激振载荷加载装置(4)固定在叶片(1)上；第四步、确定测试周期，获得测试周期内的循环次数，通过材料的SN曲线得到当前循环次数下的当量载荷作...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱文雯，蒋作平，刘金鹏，周绍君，
申请(专利权)人：上海致远绿色能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31