基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法，首先测量计算获得实际风电塔架晃动的加速度和固有频率，然后通过直驱电机带动工装支架晃动，通过加速度传感器测量获得工装支架晃动的加速度，使工装支架的角速度变化和风电塔架的角速度保持一致，模拟风电塔架的晃动，最后通过编码器测量直驱电机的旋转角度，即可获得风电塔架晃动倾角的模拟结果。本发明专利技术具有如下有益效果：本发明专利技术可以设定直驱电机的旋转速度，控制工装支架的晃动周期和幅度，实现不同风电塔架的晃动倾角模拟；本发明专利技术还可用于风电塔架晃动监测设备的性能评估以及柔性高塔的安全性评估，保证风电塔架的运行安全。

【技术实现步骤摘要】
基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法
本专利技术涉及风力发电
，尤其是涉及一种能够模拟不同风电塔架晃动，研究风电塔架晃动对设备运行性能的影响，评估柔性风电塔架的安全性能的基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法。
技术介绍
随着我国风电开发的重心逐步向南方低风速地区转移，为了获得更好的风资源，开发更高塔架的风力发电机组逐渐成为行业热点，对于柔性高塔机组的安全问题也成为行业关注的重点。相比传统刚性塔架，柔性高塔的塔架高度更高，晃动幅度更大，晃动规律更加复杂。对于传统刚性塔架，一般通过监测塔架晃动的固有频率和加速度幅值即可实现塔架运行安全保护。而对于柔性高塔，塔架晃动的固有频率和加速度幅值不足以充分体现机组的安全状态，为了保护柔性高塔机组的运行安全，还需要对塔架晃动位移进行监测。但是，现有的风电机组塔架晃动监测手段无法精准测量塔架晃动倾角，难以实现塔架晃动位移的有效监测。因此，通过技术手段模拟风电塔架的晃动倾角，对于研究塔架晃动规律，提高风电塔架的设计水平以及塔架晃动的监测能力，保证风电塔架的安全运行具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中存在的无法精确测量塔架晃动倾角，难以实现有效监控的不足，提供了一种能够模拟不同风电塔架晃动，研究风电塔架晃动对设备运行性能的影响，评估柔性风电塔架的安全性能的基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法，风电塔架晃动倾角模拟装置包括底座，设于底座上的工装支架和直驱电机，设于工装支架上的加速度传感器，编码器，控制器和计算机；所述编码器分别与直驱电机和控制器电连接，计算机和加速度传感器均与控制器电连接，所述直驱电机与工装支架连接；包括如下步骤：(1-1)在风电塔架的顶端安装加速度传感器，测量获得风电塔架晃动的加速度，并经过计算得到风电塔架的固有频率，其中，风电塔架晃动的加速度L1表示风电塔架的高度，ω1表示风电塔架晃动的角速度，t表示时间，表示风电塔架的角加速度；(1-2)通过直驱电机带动工装支架晃动，测量获得工装支架晃动的加速度，使工装支架的角速度变化和风电塔架的角速度一致，模拟风电塔架的晃动；(1-3)通过编码器测量直驱电机的旋转角度，即可获得风电塔架晃动倾角的模拟结果。本专利技术首先测量计算获得实际风电塔架晃动的加速度和固有频率，然后通过直驱电机带动工装支架晃动，通过加速度传感器测量获得工装支架晃动的加速度，使工装支架的角速度变化和风电塔架的角速度保持一致，模拟风电塔架的晃动，最后通过编码器测量直驱电机的旋转角度，即可获得风电塔架晃动倾角的模拟结果。作为优选，步骤(1-2)的具体步骤如下：(2-1)计算机对控制器进行编程，设定直驱电机的旋转速度，输出的控制信号经编码器转换后输入直驱电机，控制直驱电机以设定的旋转速度往复旋转，直驱电机的转子带动工装支架晃动；(2-2)通过设于工装支架顶端的加速度传感器测量获得工装支架晃动的加速度和固有频率，其中，工装支架晃动的加速度L2表示工装支架的高度，ω2表示工装支架晃动的角速度，表示工装支架的角加速度；(2-3)改变设定的直驱电机的旋转速度，使工装支架晃动的角速度变化与风电塔架一致，模拟风电塔架的晃动；根据加速度关系式可知，若要使工装支架晃动的角速度变化与风电塔架一致，则工装支架晃动的固有频率应等于风电塔架晃动的固有频率，同时，工装支架与风电塔架的加速度之比应等于工装支架与风电塔架的高度比，即作为优选，所述工装支架包括第一支撑架，安装板，与安装板固定连接的第二支撑架；所述第二支撑架套接于第一支撑架上。作为优选，所述第一支撑架和第二支撑架上均设有若干个安装孔；第一支撑架上的安装孔和第二支撑架上的安装孔相匹配；能够通过安装孔调节工装支架的高度，实现不同高度的风电塔架的模拟。作为优选，第一支撑架和第二支撑架均为管状结构。作为优选，还包括安装在工装支架上的倾角传感器，倾角传感器与控制器电连接；还包括如下步骤：(3-1)工装支架晃动时，通过倾角传感器测量获得工装支架晃动的倾角；(3-2)将测量得到的倾角结果与编码器获得的风电塔架晃动倾角的模拟结果进行对比；(3-3)以编码器获得的风电塔架晃动倾角的模拟结果为参考，对倾角传感器的测量精度进行测试和校准；能够实现倾角传感器精度的测试和校准。因此，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术提供了一种简便、有效的风电塔架晃动倾角模拟方法，成本低；(2)可以设定直驱电机的旋转速度，控制工装支架的晃动周期和幅度，实现不同风电塔架的晃动倾角模拟；(3)本专利技术还可用于风电塔架晃动监测设备的性能评估以及柔性高塔的安全性评估，保证风电塔架的运行安全。附图说明图1是本专利技术的一种流程图；图2是本专利技术的风电塔架晃动倾角模拟装置的一种结构框图；图3是本专利技术的放电塔架晃动倾角的一种示意图；图4是本专利技术的工装支架的一种结构示意图。图中：底座1、工装支架2、直驱电机3、加速度传感器4、编码器5、控制器6、计算机7、螺栓8、第一支撑架21、安装板22、第二支撑架23、安装孔24。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术做进一步描述：如图1所示的实施例是一种基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法，如图2所示，风电塔架晃动倾角模拟装置包括底座1，设于底座上的工装支架2和直驱电机3，设于工装支架上的加速度传感器4，安装在工装支架上的倾角传感器，编码器5，控制器6和计算机7；所述编码器分别与直驱电机和控制器电连接，计算机、倾角传感器和加速度传感器均与控制器电连接，所述直驱电机采用螺栓或焊接的方式与工装支架连接；如图4所示，工装支架包括第一支撑架21，安装板22，与安装板固定连接的第二支撑架23；所述第二支撑架套接于第一支撑架上；第一支撑架和第二支撑架上均设有若干个安装孔24；安装板上设有螺纹安装孔，可作为设备安装平台，加速度传感器通过螺安装孔安装在安装板上，第一支撑架上的安装孔和第二支撑架上的安装孔相匹配；第一支撑架和第二支撑架均为管状结构；控制器为工业PLC控制器，具备可编程功能，可控制直驱电机驱动工装支架模拟不同频率和幅度的风电塔架晃动；具备多种数据通讯和采集模块的扩展能力，可读取编码器反馈的电机旋转角度，也可连接传感器，测量获得工装支架及其上端平面固定设备的状态数据。本实施例中，2.5MW风电机组机舱重量179t，风电塔架总重231t，风电塔架高度100m，机舱总长15.7m，重心位置在塔架轴线前方1.3m；根据风电机组的重量和尺寸参数，安装板长160mm，安装板的安装平面距直驱电机的转子轴线的高度为1020mm，第一支撑架重量为2.2kg，安装板在安装加速度传感器及配重质量块等附件后的总重量为1.7kg，重心位置在第一支撑架轴线前方约13mm处；工装支架的重量和尺寸比例与风电机组相同；直驱电机通过螺栓8固定在底座的安装槽道上；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法，其特征在于，风电塔架晃动倾角模拟装置包括底座(1)，设于底座上的工装支架(2)和直驱电机(3)，设于工装支架上的加速度传感器(4)，编码器(5)，控制器(6)和计算机(7)；所述编码器分别与直驱电机和控制器电连接，计算机和加速度传感器均与控制器电连接，所述直驱电机与工装支架连接；包括如下步骤：/n(1-1)在风电塔架的顶端安装加速度传感器，测量获得风电塔架晃动的加速度，并经过计算得到风电塔架的固有频率，其中，风电塔架晃动的加速度

【技术特征摘要】
1.一种基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法，其特征在于，风电塔架晃动倾角模拟装置包括底座(1)，设于底座上的工装支架(2)和直驱电机(3)，设于工装支架上的加速度传感器(4)，编码器(5)，控制器(6)和计算机(7)；所述编码器分别与直驱电机和控制器电连接，计算机和加速度传感器均与控制器电连接，所述直驱电机与工装支架连接；包括如下步骤：
(1-1)在风电塔架的顶端安装加速度传感器，测量获得风电塔架晃动的加速度，并经过计算得到风电塔架的固有频率，其中，风电塔架晃动的加速度L1表示风电塔架的高度，ω1表示风电塔架晃动的角速度，t表示时间，表示风电塔架的角加速度；
(1-2)通过直驱电机带动工装支架晃动，测量获得工装支架晃动的加速度，使工装支架的角速度变化和风电塔架的角速度一致，模拟风电塔架的晃动；
(1-3)通过编码器测量直驱电机的旋转角度，即可获得风电塔架晃动倾角的模拟结果。


2.根据权利要求1所述的基于风电塔架晃动倾角模拟装置的模拟方法，其特征在于，步骤(1-2)的具体步骤如下：
(2-1)计算机对控制器进行编程，设定直驱电机的旋转速度，输出的控制信号经编码器转换后输入直驱电机，控制直驱电机以设定的旋转速度往复旋转，直驱电机的转子带动工装支架晃动；
(2-2)通过设于工装支架顶端的加速度传感器测量获得工装支架晃动的加速度和固有频率，其中，工装支架晃动的加速度L2表示工装支架的高度，ω2表示工装支架晃动的角速度，表示工装支架的角加速度；
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗勇水，曹梦楠，卓沛骏，艾真伟，汤光浩，
申请(专利权)人：浙江运达风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33