用于机舱测试平台的测量装置的校准的方法以及机舱测试平台制造方法及图纸

用于校准机舱测试平台（6）的测量装置（15）的方法，其中，能够通过所述测量装置（15）测量施加到安装在机舱（7）内的发电机（9）上的扭矩，其特征在于：对至少一台测力装置（19，23）借助力参考标准进行校准，然后将至少一台已校准的测力装置（19，23）如此布置在测量装置（15）中，使得能够借助至少一台已校准的测力装置（19，23）测量沿给定的力作用方向作用于已校准的测力装置（19，23）上的力，以及由此能够确定施加到测量装置（15）上的并且起作用的力所产生的扭矩，从而能够将测量装置（15）的扭矩测量的测量结果溯源到力参考标准。

【技术实现步骤摘要】
用于机舱测试平台的测量装置的校准的方法以及机舱测试平台
本专利技术涉及一种用于对机舱测试平台的测量装置进行校准的方法，其中，使用该测量装置能够对下述扭矩进行测量，该扭矩施加在发电机上，该发电机布置在机舱中。
技术介绍
风力发电设备能够将风能转化为电能，一般情况下包括安装在塔架上的机舱，机舱内安装了发电机，发电机由转子通过传动器来驱动。转子一般情况下有3个转子叶片，叶片如此安装在机舱外，使得叶片能够被风力置于旋转之中，并且驱动安装在机舱中的发电机。在实际应用中，下述风力发电机是已知的，其中转子拥有基本上水平的转子轴或者轮毂，其具有径向突出的转子叶片。为了能够分别根据不同的风向使由风施加在转子叶片上的风能尽可能高效地转化为电能，其中装有发电机和转子的机舱围绕一竖直轴可旋转地支承在塔架上，使得机舱的定向能够根据适配于或者追踪所述风向。在实际应用中，也已知下述风力发电机，其中所述转子围绕一竖直轴可旋转地支承，并且能够与分别存在的风向无关地置于旋转之中，使得无需针对相应的风向进行追踪和适配。就风力发电机而言，机舱中通常所使用的发动机和传动器都能够达到非常高的风能转电能的转化效率，大约为95%或更高。对于新型风力发电机的涉及和机舱的构造方案来说，其中所配备的发电机和转子对于在相应的个别情况下所能够达到的效率意义重大。通常风力发电机在建成之后会运行多年，使得远远小于1%的、已经较小的功率上的差别都会跨越多年的运行持续时间而产生较大影响，并且通常也是对于开发和搭建新型风力发电机的主要评判标准。为了能对其中装有发电机的不同机舱的效率进行比较，需要使用机舱测试平台。对固定在机舱测试平台中的机舱或者安装在机舱里的发电机施加尽可能精确地预先给定的或已知的扭矩，该转矩通过扭矩发生装置产生。根据分别施加的扭矩来确定机舱的效率。对于所述效率来说，通常根据分别施加的扭矩和转速来测量特性曲线族，以便能够对不同机舱（包括机舱内装配的发电机以及必要的话也包括所需的传动器）进行尽可能客观的比较。效率测量的前提条件是对扭矩发生装置施加到发电机上的扭矩有尽可能准确的认知。为了实现这个目的，借助于测量装置对扭矩发生装置施加到发电机上的扭矩定期进行测量。测量装置通常在机舱内布置在由扭矩发生装置置于旋转之中的驱动轴和由其驱动的发电机之间。测量装置必须为此而设计并且适合于：对扭矩发生装置施加到发电机上的扭矩直至最大扭矩地以很高的精度或以尽可能小的测量不确定度进行测量；该扭矩为了测量机舱的效率的特性曲线族而施加到在机舱中的发电机上。为了能对在这样的机舱测试平台上所使用的测量装置的测量不确定度进行估计，必须对测量装置进行校准，并溯源到一参考标准。作为参考标准能够使用由相关负责机关或机构管理和执行的国家标准。在德国，例如德国联邦物理技术研究院（PTB）提供用于扭矩测量的参考标准和用于扭矩的测量的测量装置的校准的参考标准。可运输的测量装置能够在德国联邦物理技术研究院（PTB）进行现场校准，然后再运输到测试平台或者为其设置的应用地点。如已知的，这种风力发电机的效率能够随着尺寸的增加、尤其是随着转子叶片直径的增加而得到改善。为了能够接受随之变大的扭矩并将其转化成电能，必须使机舱的机械负载能力适配于变大的扭矩，由此发电机和传动器通常也会更大、更重。对于转矩的测量分别所使用的测量装置（该转矩根据预期在运行期间并且因此也为了测量的目的施加在这个机舱上）因此必须在执行测量的过程中能够承受越来越大的机械荷载，并且都必须能够可靠而且以极高的精度测量越来越大的最大扭矩。所以，这些测量装置在很多情况下都不再能够运输，不再能通过与参考标准进行直接的对比来进行校准。然而，为了仍然能够对这些测量装置进行校准和对其测量不确定度进行估计，在实际应用中已知的是：制造可运输的、首先通过与参考标准的对比而校准的转移接收器（Transferaufnehmer），以便随后运输到所涉及的机舱测试平台和那里存在的测量装置处，以便在现场对测量装置进行校准。通过每一校准过程和每一校准级，以此种方式校准的测量装置的总体得到的测量不确定度增加。目前以此为出发点：使用转移接收器的直接校准在参考标准处的测量不确定度约为0.5%；在此基础上，使用转移接收器对安装在机舱测试平台上的测量装置进行校准所导致的、所述测量装置的测量不确定度约为2%左右。利用实际应用中已知的校准方法而得到的约2%的测量不确定度（用于测量扭矩发生装置施加到发电机上的扭矩）限制了所涉及的机舱测试平台的精度，并且因此也只能对在机舱测试平台上测量的机舱的效率提供具有约2%不确定度的测量结果和结论。所以，这样的机舱测试平台不能对各个机舱的效率进行足够准确的测量，以便能得出具有说服力的、不同机舱的效率之间的差别。
技术实现思路
本专利技术的任务是，如此构造机舱测试平台的测量装置的校准方法，从而利用最简单的方法而达到尽可能小的、测量装置的测量不确定度。根据本专利技术地由此解决这个任务：借助力参考标准对于至少一台测力装置进行校准，然后将至少一台已校准的测力装置如此布置在测量装置上，使得能够借助至少一台已校准的测力装置能够测量沿给定的力作用方向作用于已校准的测力装置上的力，以及由此能够测量施加到测量装置上的并且产生所述作用力的扭矩，从而能够将测量装置的扭矩测量的结果溯源到力参考标准。本专利技术利用下述认识，测力装置通常具有较小的构造形式，并且具有比扭矩测量装置更小的测量不确定度，该扭矩测量装置具有类似大小的测量范围。对于扭矩测量装置来说，当扭矩明显大于1MNm，特别是直至20MNm时，将其运输到参考标准进行校准，然后再重新运回并安装到机舱测试平台上，从经济角度看已不具意义；而测力装置来说（利用该测力装置能够测量超过1MN、直至20MN的力）能够容易地运输到参考标准处进行校准，然后再重新运回机舱测试平台。已知有多种不同的结构可能性，以便由一台并且优选由多台测力装置来制造测量装置，该测量装置用于测量扭矩。为此，仅一个合适的、用于向测力装置施加力的杠杆臂必须被设定，并且尽可能精确地已知。所需的长度测量能够借助校准过的长度测量仪非常精准地进行。因此，由一台或多台测力装置组成的、用于扭矩的扭矩测量装置的测量不确定度基本上是由所使用的测力装置的测量不确定度决定的。已经示出，利用以合适的方式、由多台直接通过与参考标准进行对比来校准的测力装置所组成的、用于扭矩的测量装置能够实现远远小于1%、甚至小于0.1%的测量不确定度。以这种方式能够实现下述机舱测试平台，利用所述机舱测试平台能够以明显小于1%的测量不确定度检测或者测量待检测的机舱的效率。根据本专利技术的构思的一种有利的构造方案设置的是，借助力参考标准来校准至少一台应变测量装置，然后这至少一台已校准的应变测量装置被如此布置在测量装置中，从而借助至少一台已校准的应变测量装置对测量装置的变形进行测量，该变形由于施加到测量装置上的扭矩而产生，并能够通过已校准的应变测量装置对施加到测量装置上的扭矩进行测量，从而能够将测量装置的测量结果溯源到力参考标准。已校准的应变测量装置能够布置在例如测量装置的杠杆臂或活节处，它们由于扭矩作用在测量装置上而变形，以便能够借助已校准的应变测量装置对分别所配属的杠杆臂或活节的变形进行测量。应变测量装置能够如此与测力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于校准机舱测试平台（6）的测量装置（15）的方法，其中，能够通过所述测量装置（15）测量施加到安装在机舱（7）内的发电机（9）上的扭矩，其特征在于：对至少一台测力装置（19，23）借助力参考标准进行校准，然后将至少一台已校准的测力装置（19，23）如此布置在测量装置（15）中，使得能够借助至少一台已校准的测力装置（19，23）测量沿给定的力作用方向作用于已校准的测力装置（19，23）上的力，以及由此能够确定施加到测量装置（15）上的并且起作用的力所产生的扭矩，从而能够将测量装置（15）的扭矩测量的测量结果溯源到力参考标准。

【技术特征摘要】
2017.05.30 DE 102017111795.41.用于校准机舱测试平台（6）的测量装置（15）的方法，其中，能够通过所述测量装置（15）测量施加到安装在机舱（7）内的发电机（9）上的扭矩，其特征在于：对至少一台测力装置（19，23）借助力参考标准进行校准，然后将至少一台已校准的测力装置（19，23）如此布置在测量装置（15）中，使得能够借助至少一台已校准的测力装置（19，23）测量沿给定的力作用方向作用于已校准的测力装置（19，23）上的力，以及由此能够确定施加到测量装置（15）上的并且起作用的力所产生的扭矩，从而能够将测量装置（15）的扭矩测量的测量结果溯源到力参考标准。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：至少一台应变测量装置借助力参考标准进行校准，然后将所述至少一台已校准的应变测量装置如此布置在测量装置（15）上，使得能够借助至少一台已校准的应变测量装置对测量装置（15）的变形进行测量，该变形由于施加到测量装置（15）上的扭矩而产生，并能够通过已校准的应变测量装置对施加到测量装置（15）上的扭矩进行确定，以便能够将测量装置（15）的测量结果溯源到力参考标准。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述应变测量装置被布置在变形元件上，该变形元件在一也作用在已校准的测力装置（19，23）上的力流中，通过测量因不期望的横向力而产生的、变形元件的变形，已校准的测力装置的精度得到改善。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于：所述测量装置（15）布置在扭矩发生装置（14）和机舱（7）的发电机（9）的转子（13）之间。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：所述测量装置（15）布置在机舱（7）的机舱壳体（8）和机舱壳体基底（11）之间，在测量装置（15）测量到的、将机舱壳体（8）施加到机舱壳体基底（11）的扭矩的基底上，通过坐标变换确定由扭矩发生装置（14）施加到机舱（7）的发电机（9）的转子（13）上的扭矩。6.根据权利要求5所述方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：D施温德，
申请(专利权)人：GTM测量有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE