一种水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法技术

一种水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，步骤为：改造常规水平轴风力机叶轮气动性能实验系统；在计算机内预设实验参数；将改造后的实验系统安装到低速风洞的实验段内，连接和调试系统,满足要求后编制实验大纲；开启风洞，将实验风速调整到叶轮的设计额定风速，开展自我学习；由计算机对学习内容进行分析，建立叶轮的动力特性与控制参数的匹配关系；重复学习过程，直到控制参数达到优秀的衡量标准，计算机内控制软件完成对叶轮动力特性的掌握；按照编制好的实验大纲，采用自我学习过程中掌握的控制参数开展水平轴风力机叶轮气动性能实验，直至完成实验大纲中所有风速下的实验；由计算机对实验数据进行处理，建立叶轮的动态负载能力性能曲线。动态负载能力性能曲线。动态负载能力性能曲线。

【技术实现步骤摘要】
一种水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法


[0001]本专利技术属于风力机实验
，特别是涉及一种水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法。

技术介绍

[0002]目前，水平轴风力机发电技术虽然已经相当成熟，但成熟的技术依然离不开超前的设计和精准的实验测试方法。以水平轴风力机叶轮气动性能实验为例，实验一般在低速风洞中进行，与实际应用较为类似，具有缩比的外形设计以及完善的动力检测和加载系统。
[0003]然而，常规的水平轴风力机叶轮气动性能实验系统存在加载装置与叶轮动力输出同步性较差的问题，容易导致风力机叶轮转速调节存在过余加载或加载量不及时的情况，进而造成风力机叶轮的停车点数据无法精准测量，严重时甚至出现叶轮飞车事故，进而造成整个实验系统的不均衡振动破坏，从而产生不可挽回的经济损失。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，以常规的水平轴风力机叶轮气动性能实验系统为基础，通过对常规系统的改造以及功能扩展，有效满足了水平轴风力机叶轮的自动精准测量。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一：建立一套常规的水平轴风力机叶轮气动性能实验系统，对常规系统进行改造，增设反光贴、光电转速计、动态采集仪、电流控制器及计算机；将反光贴贴装到常规系统中的主轴表面，保证光电转速计的激光束准确照射到反光贴；将光电转速计和常规系统中的扭矩仪的信号输出端接入动态采集仪，将动态采集仪的信号输出端接入计算机，在计算机内安装有具有自我学习功能的控制软件；将常规系统中的加载器的信号输入端接入电流控制器，将电流控制器的信号输入端接入计算机；
[0007]步骤二：在计算机内进行实验参数的预设，实验参数包括升/减速率、电流控制器最大电流给定步长、电流控制器最大电流给定步长的控制误差、刹车高限转速加速度、最高安全转速、最高安全扭矩及采集激发稳定时间；
[0008]步骤三：将改造后的实验系统安装到低速风洞的实验段内，完成系统的连接和调试，保证信号接收正常、无跳动、精度符合设计要求，随后进行实验大纲的编制；
[0009]步骤四：开启风洞，将实验风速调整到叶轮的设计额定风速，计算机内的控制软件开启自我学习，学习的内容包括加载器的预设加载量参数与主轴的升/减速率的关系、主轴的转速随时间的变化趋势、主轴的扭矩随时间的变化趋势；当叶轮在加载器的加载下停止转动，且风洞停车后，自我学习停止；
[0010]步骤五：由计算机对学习内容进行分析，建立叶轮的动力特性与控制参数的匹配关系，而控制参数的优秀衡量标准为：叶轮的转速或主轴的升/减速率为匀速变化，即加速
度的大小不变；
[0011]步骤六：重复步骤四和步骤五，多次开展自我学习过程，直到控制参数达到优秀的衡量标准，此时计算机内的控制软件完成对叶轮动力特性的掌握；
[0012]步骤七：按照编制好的实验大纲，采用自我学习过程中掌握的控制参数开展水平轴风力机叶轮气动性能实验，直至完成实验大纲中所有风速下的实验；
[0013]步骤八：由计算机对实验数据进行处理，建立叶轮的动态负载能力性能曲线。
[0014]本专利技术的有益效果：
[0015]本专利技术的水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，采用了自动控制模式，实现了等梯度或等间距加载，数据的获取更加准确，与叶轮转速变化可实现同步，有效提高了实验数据的测量精度，并且具备可重复性。
[0016]本专利技术的水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，对叶轮转速及加速度进行检测并实时加以控制，有效避免叶轮出现飞车事故，同时也可以得到叶轮在加速过程中的主轴的扭矩变化数据，从而对主轴的强度设计提供了参考依据。
[0017]本专利技术的水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，通过计算机内的控制软件实现了自我学习，通过多次的自我学习过程，可以快速使控制参数达到优秀的衡量标准，从而完成对叶轮动力特性的掌握，能够快速适应不同水平轴风力机叶轮气动性能实验要求。
[0018]本专利技术的水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，可以实现测量和加载的微控制，有效拓宽了叶轮的实验转速范围，不仅可以提高水平轴风力机的叶轮拐点转速，也可以测量到拐点后的转速点数据，有利于分析评价水平轴风力机叶轮的气动性能。
附图说明
[0019]图1为经本专利技术改造后的实验系统的结构示意图；
[0020]图2为实施例中在三次学习中获取的转速控制曲线；
[0021]图3为实施例中建立的叶轮动态负载能力性能曲线；
[0022]图中，1—反光贴，2—光电转速计，3—动态采集仪，4—电流控制器，5—计算机，6—主轴，7—扭矩仪，8—加载器，9—叶轮。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0024]一种水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，包括如下步骤：
[0025]步骤一：建立一套常规的水平轴风力机叶轮气动性能实验系统，对常规系统进行改造，增设反光贴1、光电转速计2、动态采集仪3、电流控制器4及计算机5；将反光贴1贴装到常规系统中的主轴6表面，保证光电转速计2的激光束准确照射到反光贴1；将光电转速计2和常规系统中的扭矩仪7的信号输出端接入动态采集仪3，将动态采集仪3的信号输出端接入计算机5，在计算机5内安装有具有自我学习功能的控制软件；将常规系统中的加载器8的信号输入端接入电流控制器4，将电流控制器4的信号输入端接入计算机5；改造后的实验系统如图1所示。
[0026]本实施例中，光电转速计2的信号输出频率为15KHz，当主轴6的最高限速为4000转/min时，光电转速计2可以测量主轴6的转速的动态变化；电流控制器4的输出电流值为0
‑
3A；控制输入电压为0
‑
5V；动态采集仪3的采集频率为1MHz，动态采集仪3采用8通道数字型；扭矩仪7的最大扭矩测量值为2Nm，扭矩仪7的信号输出频率为15KHz；加载器8的最大加载量为3Nm，加载器8采用电流控制型。
[0027]步骤二：在计算机5内进行实验参数的预设，实验参数包括升/减速率、电流控制器最大电流给定步长、电流控制器最大电流给定步长的控制误差、刹车高限转速加速度、最高安全转速、最高安全扭矩及采集激发稳定时间；其中，升/减速率的定义为：转速单位时间内的提升量或减少量；电流控制器最大电流给定步长的定义为：(最大转速
‑
最小转速)/平均转速
×
100％。
[0028]本实施例中，升/减速率为
±
1n/ms，电流控制器最大电流给定步长为200mA，电流控制器最大电流给定步长的控制误差为5％，刹车高限转速加速度为300n/s2，最高安全转速为4000rpm，最高安全扭矩为2Nm，采集激发稳定时间为10ms。
[0029]步骤三：将改造后的实验系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水平轴风力机叶轮自动精准测量实验方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：建立一套常规的水平轴风力机叶轮气动性能实验系统，对常规系统进行改造，增设反光贴、光电转速计、动态采集仪、电流控制器及计算机；将反光贴贴装到常规系统中的主轴表面，保证光电转速计的激光束准确照射到反光贴；将光电转速计和常规系统中的扭矩仪的信号输出端接入动态采集仪，将动态采集仪的信号输出端接入计算机，在计算机内安装有具有自我学习功能的控制软件；将常规系统中的加载器的信号输入端接入电流控制器，将电流控制器的信号输入端接入计算机；步骤二：在计算机内进行实验参数的预设，实验参数包括升/减速率、电流控制器最大电流给定步长、电流控制器最大电流给定步长的控制误差、刹车高限转速加速度、最高安全转速、最高安全扭矩及采集激发稳定时间；步骤三：将改造后的实验系统安装到低速风洞的实验段内，完成系统的连接和调试，保证信号接收正常、无跳动、精度符合...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国文，吴子旭，李广超，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：