本发明专利技术公开了一种风电机组载荷测量装置，包括一悬臂杆及设置在悬臂杆长度方向上的纵向位移检测头，所述悬臂杆的固定端设置在悬臂安装座上，悬空端设有纵向基准面，所述的纵向位移检测头固定在检测头安装座上且其检测端与悬臂杆上的纵向基准面之间设有测量间隙，所述的悬臂安装座及检测头安装座均固定在风电机组的载荷检测面上，所述的悬臂安装座与检测头安装座之间还设有安装定位装置。本发明专利技术的风电机组载荷测量装置具有安装简单、维护方便且测量结果准确度高的优点，可以大幅提升风电机组运行的安全性及可靠性，具有很高的实用价值。值。值。
【技术实现步骤摘要】
一种风电机组载荷测量装置
[0001]本专利技术涉及风电机组机械载荷测量
，具体涉及一种风电机组载荷测量装置。
技术介绍
[0002]风电机组塔架或者叶片在持续的交变载荷作用下，如果所承受的载荷超过其相应的疲劳极限就会产生疲劳失效，进而使发生折断。因此风电机组载荷测试是机组开发的重要环节。其重要性体现在两方面：一是能提高机组全生命周期运行的可靠性，二是可通过实施检测数字化，对机组设计进行优化，进一步降低机组开发成本，并为复杂地形应用提供技术支撑。根据标准GB/T 37257
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2018/IEC 61400
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13:2015规定，风电机组载荷测试项目主要包括塔架载荷以及叶片载荷测量。通常是在塔中、塔顶、叶片根部等部位安装应变片并组全桥对载荷信号进行采集，测量测试区域的应变大小。
[0003]利用应变片对风电机组载荷测量优缺点并存，优点是应变片体积小便于携带，属于接触式的受力测量。然而缺点也十分明显，主要缺点为：1、安装繁琐。一组应变片的安装涉及到选点、打磨、划线、粘贴、焊线等诸多环节。以上环节稍有不慎都会对载荷测量结果产生一定的影响。2、维护不易。应变片安装完成之后通常会依次覆盖上防潮胶、防火泥和锡箔胶带，后续若需对应变片进行更换，则需将其表面所有覆盖物清除，该过程耗时耗力。3、应变片测点应变测量区域较小，受载时并不能确保测量区域产生了与之相当的形变，具有一定的不确定性，从而使测量结果产生偏差。公开日为2020年12月25日，公开号为CN212228366U的中国专利文件公开了一种风电机组载荷测试装置；包括控制设备、不间断电源、三组第一应变计、三组第二应变计和三组第三应变计，所述控制设备和不间断电源安装在轮毂上，每组所述第一应变计分别安装在叶片外侧壁底部、叶片外侧壁中部和叶片外侧壁顶部，每组所述第二应变计分别安装在叶片内侧壁底部、叶片内侧壁中部和叶片内侧壁顶部，每组所述第三应变计分别安装在叶片内侧壁底部、叶片内侧壁中部和叶片内侧壁顶部。该装置通过设置第一应变计、第二应变计和第三应变计，能够实时监测叶片载荷状态，提前在特大事故出现之前就对故障征兆进行预警，指导检测人员进行叶片的更换和维修，避免特大故障的发生。但该装置采用应变片对风电机组载荷进行测量，存在安装繁琐、维护不易且应变片测点应变测量区域小，受载时不能确保测量区域产生与之相当的形变，从而使测量结果产生较大偏差的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是为解决现有技术风电机组载荷测量装置存在安装繁琐、维护不易且应变片测点应变测量区域小，受载时不能确保测量区域产生与之相当的形变，从而使测量结果产生较大偏差的问题，提供一种风电机组载荷测量装置，具有安装简单、维护方便且测量结果准确度高的优点。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种风电机组载荷测量装置，
包括一悬臂杆及设置在悬臂杆长度方向上的纵向位移检测头， 所述悬臂杆的固定端设置在悬臂安装座上，悬臂杆的悬空端设有纵向基准面， 所述的纵向位移检测头固定在检测头安装座上，纵向位移检测头靠近悬臂杆的悬空端且纵向位移检测头的检测端与悬臂杆上的纵向基准面之间设有测量间隙，所述的悬臂安装座及检测头安装座均固定在风电机组的载荷检测面上且所述悬臂杆与载荷检测面呈平行状，所述的悬臂安装座与检测头安装座之间还设有安装定位装置。
[0006]本专利技术的风电机组载荷测量装置包括纵向位移检测头及悬臂杆，纵向位移检测头固定在检测头安装座上，悬臂杆的固定端固定在悬臂安装座上，检测头安装座及悬臂安装座均安装在需要进行测量的载荷检测面（通常是在塔中、塔顶、叶片根部等部位）上，悬臂杆横向设置且与纵向位移检测头位于同一轴线上，纵向位移检测头的检测端与悬臂杆的悬空端之间设有微小的测量间隙。
[0007]本专利技术的测量原理是将应变测量转换为位移测量，使测量精度大幅提高，测量结果更为准确可靠。测量时将载荷测量装置安装于内壁（载荷检测面）上，设悬臂杆的固定端（与悬臂安装座连接的一端）至纵向位移检测头带信号线的一端的原始距离为L，而纵向位移检测头的检测端与悬臂杆上的纵向基准面之间存在一微小间隙，记为l，当载荷检测面受到交变载荷产生形变时，微小间隙l的大小发生变化，则
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l/L就反应了载荷测量装置的安装区域受载时产生的应变大小。由于本专利技术的载荷测量装置引入了跨度较长的悬臂杆系统，与应变片相比，测量区域的跨度很大，因此可以最大限度地减少现有技术中测量区域发生形变的不确定性对测量造成的影响，从而大大提高测量的准确性。考虑到检测头安装座及悬臂安装座固定到载荷检测面上后，可能对载荷检测面受载时的应变产生影响（即被检测头安装座及悬臂安装座固定的载荷检测面其形变可能相应减小），因此这里的原始距离L可以根据实际情况加以修正，以提高测量的准确性。另外，在安装维护上，本专利技术的载荷测量装置结构简单，安装方便，只需分别将检测头安装座及悬臂安装座固定在载荷检测面（叶片或者塔架内壁）上即可。此外，后续若需对载荷测量装置进行检测校准或者进行更换，只需将其中的纵向位移检测头部分整个拆下即可，其他部件可保持不变。这样，本专利技术解决了现有技术风电机组载荷测量装置存在安装繁琐、维护不易且测量结果偏差较大的问题，具有安装简单、维护方便且测量结果准确度高的优点。
[0008]作为优选，安装定位装置包括对称设置在悬臂安装座和检测头安装座左右两侧的吊耳及定位杆，所述的吊耳上设有定位孔，所述的定位杆穿设在定位孔内，两侧的定位杆与悬臂杆平行且与悬臂杆在同一平面上，吊耳上还设有用于固定定位杆的紧定螺钉；所述的纵向位移检测头内设有光电测距模块及温度测量模块。安装定位装置可以确保悬臂安装座和检测头安装座之间的相对位置精确，使安装时出现安装误差最小化，从而提高测量准确性。在载荷测量装置安装时，定位杆插入检测头安装座及悬臂安装座上的吊耳并通过紧定螺钉固定，从而限制二者的运动自由度，避免纵向位移检测头与悬臂杆在安装过程中二者轴线产生水平或竖直方向上的倾斜错位，在载荷测量装置安装完毕之后，拆除两根定位杆以避免对位移测量造成影响。
[0009]本方案的纵向位移检测头采用光电测距模块并设有温度测量模块，测量时光电测距模块发出红外线，并感应经悬臂杆上的纵向基准面上反射回来的红外线，温度测量模块可对环境温度直接进行测量。当载荷检测面受到交变载荷产生形变时，微小间隙l的大小发
生变化。与此同时，纵向位移检测头上感应反射回来的红外线光强也发生变化，并将此光强变化信号经信号线传输至载荷测量装置内部的单片机，之后单片机再根据温度测量模块测得的实时温度以及悬臂杆材料的热膨胀系数换算出真实的位移变化量
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l，最终由
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l/L经单片机计算得出载荷测量装置安装区域受载时产生的应变大小，这样可以进一步提高测量精度。
[0010]作为优选，检测头安装座包括底板及竖直设置在底板上的检测头安装板， 所述的吊耳设置在检测头安装板的左右两端，所述的检测头安装板上设有螺孔，所述的纵向位移检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种风电机组载荷测量装置，其特征在于，包括一悬臂杆（1）及设置在悬臂杆长度方向上的纵向位移检测头（2）， 所述悬臂杆的固定端设置在悬臂安装座（3）上，悬臂杆的悬空端设有纵向基准面（4）， 所述的纵向位移检测头固定在检测头安装座（5）上，纵向位移检测头靠近悬臂杆的悬空端且纵向位移检测头的检测端与悬臂杆上的纵向基准面之间设有测量间隙，所述的悬臂安装座及检测头安装座均固定在风电机组的载荷检测面（6）上且所述悬臂杆与载荷检测面呈平行状，所述的悬臂安装座与检测头安装座之间还设有安装定位装置。2.根据权利要求1所述的风电机组载荷测量装置，其特征在于，所述的安装定位装置包括对称设置在悬臂安装座和检测头安装座左右两侧的吊耳（7）及定位杆（8），所述的吊耳上设有定位孔，所述的定位杆穿设在定位孔内，两侧的定位杆与悬臂杆平行且与悬臂杆在同一平面上，吊耳上还设有用于固定定位杆的紧定螺钉（9）；所述的纵向位移检测头内设有光电测距模块及温度测量模块。3.根据权利要求2所述的风电机组载荷测量装置，其特征在于，所述检测头安装座包括底板及竖直设置在底板上的检测头安装板， 所述的吊耳设置在检测头安装板的左右两端，所述的检测头安装板上设有螺孔，所述的纵向位移检测头螺接在检测头安装板上， 纵向位移检测头与检测头安装板之间设有紧固螺母（10）， 检测头安装座及悬臂安装座的底面均设有多组梯形槽（11），检测头安装座及悬臂安装座均通过胶水粘接在风电机组的载荷检测面上。4.根据权利要求3所述的风电机组载荷测量装置，其特征在于，所述的悬臂杆为圆柱体且采用具有较低的热膨胀系数的铬合金材料，悬臂杆的一端设有螺纹，悬臂安装座上设有螺孔，所述的悬臂杆与悬臂安装座螺接，设置在悬臂杆的悬空端的纵向基准面为圆形，纵向基准面的直径大于悬臂杆的直径，所述的纵向基准面为平面。5.根据权利要求1所述的风电机组载荷测量装置，其特征在于，所述的载荷测量装置还包括横向位移检测头（12）及竖向位移检测头（...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙勇，余清清，杨辉，金华斌，
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：
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