基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统及风电机组技术方案

本发明专利技术公开了一种基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统及风电机组，属于风电机组领域，用于安装在待测的风电机组上，包括通过通讯连接的塔底测试单元、塔顶测试单元、机舱测试单元和轮毂测试单元，还包括与机舱测试单元连接的机舱激光雷达，所述塔底塔底测试单元还包括CPU和存储媒介。本发明专利技术使用机舱激光雷达作为气象采集传感器，基于统一的平台，在每通道低成本基础上提供标准配置的信号调理、实时分析和网络兼容，以避免外部条件对测量工程的制约。在气象数据采集中摆脱了对测风塔的依赖，在保证测试系统稳定的基础上提供最大灵活性和经济性，并节省测试成本和缩短测试周期。

Wind turbine load test system and wind turbine based on Integrated Measurement Engineering

【技术实现步骤摘要】
基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统及风电机组
本专利技术涉及风电机组领域，特别是涉及一种基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统及风电机组。
技术介绍
载荷测试是风电机组的关键检测项目之一，一般在新研制的风电机组首台下线时实施，测试结果用以验证成品与仿真设计的吻合程度，是评估风电机组安全性能的一种方法。载荷测试系统是用来实施风电机组载荷测试的一套检测装置。按照IEC及相关国标的要求，载荷测试需要采集多种类型的信号数据，包括关键结构件的应变信号、风电机组自身运行的状态信号，以及外部环境中风速、风向、气压和温湿度等气象信号。在现有技术中，针对载荷测试系统的气象信号采集单元大都是基于安装测风塔或使用地面激光雷达设计的，无论采用哪种方式都涉及到在风电机组附近临时占地租用问题，且安装测风塔还涉及到破土施工，这些都极大的增加了检测成本和施工周期。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够整合多类型信号数据采集并保证同步传输、存储质量的经济的基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统及风电机组。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统，用于安装在待测的风电机组上，包括通过通讯连接的塔底测试单元、塔顶测试单元、机舱测试单元和轮毂测试单元，还包括与机舱测试单元连接的机舱激光雷达，其中：所述塔底测试单元用于安装在风电机组的塔底平台上并采集塔底应变信号和机组状态信号；所述塔顶测试单元用于安装在风电机组的塔顶平台上并采集塔顶应变信号；所述机舱测试单元用于安装在风电机组的机舱内并用于采集气象信号；所述机舱激光雷达作为气象信号中风速和风向测量的传感器，用于安装在风电机组的机舱顶部外面；所述轮毂测试单元用于安装在风电机组的轮毂内并采集风机叶片的应变信号；所述塔底测试单元还包括CPU和存储媒介，所述CPU和存储媒介用于接收上述各测试单元的采集数据和数据整合存储。进一步地，所述塔底测试单元包括第一数据采集仪器、信号调理模块、输入输出卡件、CPU和存储媒介，所述第一数据采集仪器用于采集塔底应变信号和机组状态信号。进一步地，所述塔顶测试单元包括第二数据采集仪器、信号调理模块和输入输出卡件，所述第二数据采集仪器用于采集塔顶应变信号。进一步地，所述机舱测试单元包括第三数据采集仪器、信号调理模块和输入输出卡件，所述第三数据采集仪器用于采集气象信号。进一步地，所述轮毂测试单元包括第四数据采集仪器、信号调理模块和输入输出卡件，所述第四数据采集仪器用于采集风机叶片的应变信号。进一步地，所述机舱激光雷达包括光学探头、控制处理单元和三脚支架，所述机舱激光雷达测量的风速和风向信号以模拟量实时输出至塔顶测试单元。进一步地，各数据采集仪器通过CAN通讯连接方式形成并联结构的拓扑总线：以轮毂测试单元为起始端，经滑环至机舱测试单元的输入端，再从机舱测试单元的输出端至塔顶测试单元的输入端，再从塔顶测试单元的输出端至塔底测试单元的输入端为至，再通过以太网与CPU和存储媒介连接。进一步地，还包括主供电源，所述主供电源先接入塔底测试单元，再从塔底测试单元分出一路接入塔顶测试单元，再从塔顶测试单元分出一路接入机舱测试单元，最后从机舱测试单元分出一路经滑环接入轮毂测试单元，形成串联电路；所述塔底测试单元设有主供电源的总开关。进一步地，所述塔底测试单元的信号通道包括两组GM40型应变调理模块输入通道、六路模拟量输入通道、八路数字量输入通道、四路增量编码器输入通道、四路模拟量输出通道。进一步地，所述塔顶测试单元的信号通道包括三组GM40型应变调理模块输入通道和五路模拟量输入通道。进一步地，所述机舱测试单元的信号通道包括六路模拟量输入通道、两路pt100电阻输入通道。进一步地，所述轮毂测试单元的信号通道包括九组GM40型应变调理模块输入通道。进一步地，所述塔底测试单元所采集信号包括两个应变信号和六个机组状态信号，分别是：塔底俯仰弯矩、塔底倾覆弯矩、、发电功率、机舱位置角度、变桨角度、并网状态、可利用状态。进一步地，所述塔顶测试单元所采集信号包括三个应变信号，分别是：塔顶俯仰弯矩、塔顶倾覆弯矩、塔顶扭矩。进一步地，所述机舱测试单元所采集信号包括五个气象信号，分别是：风速、风向、气压、温度、湿度。进一步地，所述轮毂测试单元所采集信号包括六个应变信号，分别是：三个叶片的摆振弯矩和挥舞弯矩。进一步地，所述CPU和存储媒介为工业PC。另一方面，提供一种风电机组，包括所述的基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术使用机舱激光雷达作为气象信号采集单元的传感器之一，收集风速和风向数据，通过整合测量工程的方法来实现对载荷测试多种类型信号的同步传输和存储，形成一套不受到外部条件制约的稳定性更高更经济的载荷测试系统。附图说明上述仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术的基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统的结构安装示意图；图2是本专利技术的基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统的各单元的连接关系示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域技术人员。本专利技术提供一种基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统的实施例，如图1、图2所示，用于安装在待测的风电机组上，包括通过通讯连接的塔底测试单元S1、塔顶测试单元S2、机舱测试单元S3和轮毂测试单元S4，还包括与机舱测试单元S3连接的机舱激光雷达S31，其中：塔底测试单元S1用于安装在风电机组的塔底平台上并采集塔底应变信号和机组状态信号；塔顶测试单元S2用于安装在风电机组的塔顶平台上并采集塔顶应变信号；机舱测试单元S3用于安装在风电机组的机舱内并用于采集气象信号；所述机舱激光雷达作为气象信号中风速和风向测量的传感器，用于安装在风电机组的机舱顶部外面；轮毂测试单元S4用于安装在风电机组的轮毂内并采集风机叶片的应变信号；塔底测试单元S1还包括CPU和存储媒介，所述CPU和存储媒介用于接收上述各测试单元的采集数据和数据整合存储。本专利技术的系统能在不受外部条件制约的情况下采集所需的多种类型信号数据，包括关键结构件的应变信号、风电机组的状态信号和自然环境的气象信号，可保证测试质量并提高经济性。其中：塔底测试单元S1包括第一数据采集仪器、信号调理模块、输入输出卡件、CPU和存储媒介，第一数据采集仪器用于采集塔底应变信号和机组状态信号；塔顶测试单元S2包括第二数据采集仪器、信号调理模块和输入输出卡件，第二数据采集仪器用于采集塔顶应变信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统，其特征在于，用于安装在待测的风电机组上，包括通过通讯连接的塔底测试单元、塔顶测试单元、机舱测试单元和轮毂测试单元，还包括与机舱测试单元连接的机舱激光雷达，其中：/n所述塔底测试单元用于安装在风电机组的塔底平台上并采集塔底应变信号和机组状态信号；/n所述塔顶测试单元用于安装在风电机组的塔顶平台上并采集塔顶应变信号；/n所述机舱测试单元用于安装在风电机组的机舱内并用于采集气象信号；所述机舱激光雷达作为气象信号中风速和风向测量的传感器，用于安装在风电机组的机舱顶部外面；/n所述轮毂测试单元用于安装在风电机组的轮毂内并采集风机叶片的应变信号；/n所述塔底测试单元还包括CPU和存储媒介，所述CPU和存储媒介用于接收上述各测试单元的采集数据和数据整合存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统，其特征在于，用于安装在待测的风电机组上，包括通过通讯连接的塔底测试单元、塔顶测试单元、机舱测试单元和轮毂测试单元，还包括与机舱测试单元连接的机舱激光雷达，其中：
所述塔底测试单元用于安装在风电机组的塔底平台上并采集塔底应变信号和机组状态信号；
所述塔顶测试单元用于安装在风电机组的塔顶平台上并采集塔顶应变信号；
所述机舱测试单元用于安装在风电机组的机舱内并用于采集气象信号；所述机舱激光雷达作为气象信号中风速和风向测量的传感器，用于安装在风电机组的机舱顶部外面；
所述轮毂测试单元用于安装在风电机组的轮毂内并采集风机叶片的应变信号；
所述塔底测试单元还包括CPU和存储媒介，所述CPU和存储媒介用于接收上述各测试单元的采集数据和数据整合存储。


2.根据权利要求1所述的基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统，其特征在于，所述机舱激光雷达包括光学探头、控制处理单元和三脚支架，所述机舱激光雷达测量的风速和风向信号以模拟量实时输出至塔顶测试单元。


3.根据权利要求1或2所述的基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统，其特征在于，所述塔底测试单元包括第一数据采集仪器、信号调理模块、输入输出卡件、CPU和存储媒介，所述第一数据采集仪器用于采集塔底应变信号和机组状态信号；
和/或，所述塔顶测试单元包括第二数据采集仪器、信号调理模块和输入输出卡件，所述第二数据采集仪器用于采集塔顶应变信号；
和/或，所述机舱测试单元包括第三数据采集仪器、信号调理模块和输入输出卡件，所述第三数据采集仪器用于采集气象信号；
和/或，所述轮毂测试单元包括第四数据采集仪器、信号调理模块和输入输出卡件，所述第四数据采集仪器用于采集风机叶片的应变信号。


4.根据权利要求2所述的基于整合测量工程的风电机组载荷测试系统，其特征在于，各数据采集仪器通过CAN通讯连接方式形成并联结构的拓扑总线：以轮毂测试单元为起始端，经滑环至机舱测试单元的输入端，再从机舱测试单元的输出端至塔顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜雯，袁凌，潘磊，王晓丹，姜德旭，李彦平，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11