用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法和测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的测试装置和方法、一种用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法以及一种测试装置的用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段和/或同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的应用。测试装置包括：用于将第一转子叶片或转子叶片段固定在其上的第一适配器元件；用于将第二转子叶片或转子叶片段固定在其上的第二适配器元件；承载结构，第一和第二适配器元件围绕共同的转动轴线可转动地固定在承载结构上；激励装置，其构成为，将静态和/或周期性载荷施加到第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上，其中第一适配器元件和第二适配器元件相互连接。适配器元件相互连接。适配器元件相互连接。

【技术实现步骤摘要】
用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法和测试装置


[0001]本专利技术涉及一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的测试装置、一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的方法、一种用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的方法以及一种测试装置的用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段和/或同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的应用。

技术介绍

[0002]随着标称功率的增加，风能设施越来越大的趋势也引起转子叶片越来越大或越来越长。随着大小或长度的增加，大型风能设施的转子叶片也承受更大的静态和动态载荷。
[0003]在研发风能设施的转子叶片时，除了对转子叶片进行建模之外，通常还需要测试，所述测试包括在静态(极端)载荷以及周期性或动态疲劳载荷下的测试。在此，转子叶片通常在测试台上进行测试，以便能够确定：其疲劳强度和/或其余特性是否足以满足预期的使用寿命。转子叶片的检查尤其也有助于：能够测试在叶片中使用的材料及其连接是否安全、可靠和能承重(例如用于制造叶片的(纤维)层是否不会分离(意即不会发生分层)，或者翼梁带是否具有足够的承重能力)和/或叶片在重复和/或极端的载荷下是否不会断裂。
[0004]在使用并且尤其是批量生产转子叶片之前进行的所述测试能够显著延迟实施新型转子叶片的设计并且增加成本。另一挑战是，测试装置在实现和运行方面也很昂贵，这同样增加了转子叶片和风能设施的成本。尤其，目前可用的测试台不适合于测试具有大于70m、80m、90m或100m的长度的转子叶片。扩建目前的测试台以用于测试具有大于70m、80m、90m或100m的长度的转子叶片将导致——如果确实可实现——极高的投资成本，这将使实施的经济性受到质疑。US 8,677,827 B2描述了多轴自由度叶片测试系统，所述多轴自由度叶片测试系统利用对基座的激励，以便能够实现更有效的风能设施叶片的疲劳测试。然而，其它改进方案也是期望的。
[0005]德国专利和商标局在本申请的优先权申请中检索到了以下现有技术：DE 10 2016 117 647A1，DE 10 2018 218 515A1，US 8 677 827 B2。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的在于，尤其对于具有大于70m、80m、90m或100m的长度的转子叶片，减少或消除现有的缺点和/或提供一种改进的解决方案和/或用于更广泛的应用领域的解决方案。本专利技术的目的尤其在于，提供一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的改进的测试装置、一种用于同时测试风轮设施(风能设施)的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的改进的方法、一种用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段的改进的方法以及一种测试装置用于测试风能设施的转子叶片和/或转子叶片段和/或同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的应用。
[0007]根据本专利技术，所述目的通过用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的测试装置来实现，所述测试装置包括：用于将第一转子叶片或转子叶片段固定在其上的第一适配器元件；用于将第二转子叶片或转子叶片段固定在其上的第二适配器元件；承载结构，第一适配器元件和第二适配器元件固定在所述承载结构上；激励装置，所述激励装置构成为，将静态和/或周期性载荷施加到第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上，其中第一适配器元件和第二适配器元件相互连接。
[0008]如还描述的那样，承载结构优选设置在基座上，所述基座也能够称为测试平台。
[0009]两个转子叶片和/或转子叶片段固定在两个适配器元件上，而这两个适配器元件又相互连接并且与承载结构尤其以铰接的方式连接。因此，所述测试装置能够实现：尤其经由其法兰与适配器元件的连接和适配器元件相互的连接，两个转子叶片和/或转子叶片段相互固定在一起，并且将它们一起测试。在此描述的布置也能够被称为两个转子叶片的“背对背布置”(尤其在一排中)。
[0010]在测试运行中，通过两个转子叶片和/或转子叶片段的相互设置以及它们相互的固定，因此在承载结构和/或基座中出现的大部分载荷仅还以垂直力和/或水平力的形式存在，而不再以弯曲力矩的形式存在。
[0011]在此，转子叶片能够借助优选同步的、固有频率振荡以及准静态的极端载荷对疲劳进行测试。
[0012]借助在此描述的解决方案，室内测试(例如在大厅)和室外测试(例如在露天)都是可行的。此外，混合形式也是可行的，其中仅一部分的测试结构，例如测试装置完全或部分地被覆盖和/或被保护防止气候影响。
[0013]在测试具有大于70m、大于80m、大于90m或大于100m的长度的转子叶片时，能够测试整个转子叶片或转子叶片段，其中转子叶片段优选包括转子叶片的总长度的30％至99％的区域，优选至少60％或至少80％的区域，尤其从叶片根部开始的区域。测试转子叶片段具有以下优点：能够减少整个测试结构的尺寸以及转子叶片段的挠度(尤其在尖端处)，这引起所需的大厅高度较低(除非测试在室外进行)，并且引起所需的激励能量较低，因为空气阻尼要低得多，进而也能够使用不那么贵的激励装置。
[0014]当在下文中谈及一个或多个转子叶片时，同样也相应地适用于一个或多个转子叶片段。
[0015]转子叶片和/或转子叶片段的纵轴线在此理解为叶片轴线，所述叶片轴线在与叶片法兰平面正交的方向上伸展穿过环形叶片法兰的中心。
[0016]通过将转子叶片相互连接，在测试时、尤其在疲劳测试时在两个转子叶片之间、尤其在它们的法兰端部处出现的弯曲力矩能够绝大部分地被抵消或者使其“短路”，并且不必再经由承载结构引出。这能够实现承载结构的绝大部分无力矩的支承，因为基本上仅还必须传递垂直力和/或水平力，并且将所出现的、要传递的和引入基座中的弯曲力矩减少到最小或至少显著减少。以这种方式能够将对于测试台所需的测试硬件和所需的基座减少到最小，这同样表示明显更少的投资成本。
[0017]因此，在此描述的解决方案能够实现测试装置，所述测试装置明显低成本地实施，进而表示明显更低的投资成本。因此，在此描述的测试装置的投资成本仅为大约10％
‑
20％，并且从规划直至调试的时间仅为在基于常规的测试方法的测试装置中的投资成本和
所需的时间的50％。
[0018]本专利技术尤其基于以下认知：至今为止的将转子叶片借助叶片法兰固定在刚性钢或(钢筋)混凝土结构上的测试结构表示测试台始终以全部法兰弯曲力矩承受载荷。所述弯曲力矩结合周期性疲劳载荷经由承载结构引出到基座中要求非常大规模的构造与高的投资成本(部分地具有每个测试台建设成本在1500
‑
2000万欧元之间)以及长的建设时间。
[0019]测试装置优选构成为，沿不同的方向测试转子叶片和/或转子叶片段，尤其沿冲击方向(在设施运行时在风向上的变形/载荷，也称为“拍打方向”)和/或沿枢转方向(在(风能设施的)转子平面中的变形/载荷)，也称为“超前
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于同时测试风能设施的两个转子叶片和/或两个转子叶片段的测试装置，所述测试装置包括：
‑
用于将第一转子叶片或转子叶片段固定在其上的第一适配器元件；
‑
用于将第二转子叶片或转子叶片段固定在其上的第二适配器元件；
‑
承载结构，所述第一适配器元件和第二适配器元件固定在所述承载结构上；
‑
激励装置，所述激励装置构成为，将静态和/或周期性载荷施加到所述第一和/或第二转子叶片或转子叶片段上，
‑
其中所述第一适配器元件和所述第二适配器元件相互连接。2.根据上一项权利要求所述的测试装置，其特征在于，所述第一适配器元件和所述第二适配器元件围绕共同的转动轴线可转动地固定在所述承载结构上，其中优选地，所述共同的转动轴线与在测试运行中固定在所述第一和/或第二适配器元件上的转子叶片和/或转子叶片段的纵轴线基本上正交地定向，和/或其中优选地，所述共同的转动轴线水平或竖直地定向，和/或其中优选地，所述共同的转动轴线可调节地构成，尤其在水平的位置和竖直的位置之间可调节地构成。3.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，所述承载结构构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由所述承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由所述承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。4.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，所述测试装置包括基座，其中所述基座构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由所述承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由所述承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。5.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，在承载结构和基座之间的联接件构成为用于吸收横向力和弯曲力矩，所述横向力尤其是竖直力和/或水平力，其中能够由所述承载结构吸收的以kNm为单位的弯曲力矩与能够由所述承载结构吸收的以kN为单位的横向力的比优选为最大15、尤其为最大10、最大5或最大3.5。6.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，所述第一适配器元件和所述第二适配器元件相互形成0
°
至40
°
的角度(α)，尤其是0
°
至10
°
的角度，和/或其特征在于，所述第一适配器元件与垂直线形成0
°
至20
°
的角度(β
a
)，尤其是0
°
至5
°
的角度，和/或所述第二适配器元件与垂直线形成0
°
至20
°
的角度(β
b
)，尤其是0
°
至5
°
的角度。7.根据上述权利要求中至少一项所述的测试装置，其特征在于，所述第一转子叶片或转子叶片段的纵轴线(L)与所述第二转子叶片或转子叶片段的纵轴线(L)相互形成180
°
至140
°
的角度(γ)，尤其是180
°
至170
°
的角度，和/或其特征在于，所述第一转子叶片或转子叶片段的纵轴线(L)与水平线形成0
°
至20
°
的角度(δ
a
)，尤其是0
°
至5
°
的角度，和/或所述第二转子叶片或转子叶片段的纵轴线(L)与水平线形成0
°
至20
°
的角度(δ

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：