【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于疲劳测试风力涡轮机叶片的测试布置结构，其中，风力涡轮机叶片的第一部段被附接到固定装置，并且其中，风力涡轮机叶片的第二部段被附接到激励装置，其中，该激励装置包括致动器和耦接装置，该耦接装置在接合状态下将该第二部段耦接到该致动器，从而允许该致动器在至少一个方向上对该第二部段施加力。另外，本专利技术涉及一种用于疲劳测试风力涡轮机叶片的方法。
技术介绍
1、一种用于风力涡轮机叶片的疲劳测试的常用方法是激发风力涡轮机叶片的振荡，以模拟叶片在长时间内的磨损。通常，待测试的叶片以其基部安装到固定装置，并且近似沿水平方向远离该固定装置延伸。然后，与第一部段隔开的第二部段由基于地面的激励器或由安装到叶片本身的激励器来激励。
2、当使用基于地面的激励器时，激励器行程长度等于叶片行程长度。大多数致动器在一定行程长度下最高效，例如液压装置和电动马达。例如，液压装置被设计成每个行程泵送一定量的油，并且电动马达在特定旋转速度下最高效，该旋转速度可被转化成特定频率和轴半径下的行程长度。
3、为了追求最佳的叶片疲劳测试条件，有一种趋势趋向于在相对靠近叶片根部的激励器位置处的激励器行程较小。如果这种短行程要使用连续旋转的马达来实现，则叶片将需要以相当小的半径耦接到马达轴。
4、该问题的一种已知解决方案是使用经由齿轮箱耦接到马达的推杆，其中，该马达被控制成周期性地反转其旋转方向，并且因此反转齿轮箱的方向，从而导致有限的行程深度，即使当推杆被安装在相当大的半径处时也是如此。这种激励装置例如在以下网页上公开，即
5、“https://www.rd-as.com/blade-test-equipment/”；以及“https://blaest.com/blaest-developed-a-new-electro-mechanical-exciter-fo r-fatigue-testing/”。
6、这种方法有两个明显的缺点。一方面，对齿轮箱和马达反转的需要导致马达和齿轮箱的惯性对振荡的相对强的影响，这又可能显著地影响叶片的本征频率。这可能会对叶片测试期间的参数确定具有负面影响，并且还可能会降低测试的效率，因为其可能导致偏共振激励，从而降低激励的效率。另一方面，马达和齿轮箱的反转可能会在马达和齿轮箱上造成相对高的应变，尤其是当叶片靠近根部被激励时，这可能需要大的力来激励叶片。这可能会导致相对昂贵的激励器和/或需要将激励器放置得比理想的情况更远离根部。
技术实现思路
1、本专利技术是基于如下问题，即：提供一种用于疲劳测试风力涡轮机叶片的测试布置结构，该测试布置结构避免了先前论述的问题，并且因此尤其是允许叶片的靠近其根部的激励，同时仍使用相对简单且廉价的激励装置。
2、该问题通过最初论述的测试布置结构来解决，其中，耦接装置被设计成在激励装置的操作期间，当满足脱离条件时，自动脱离，由此使致动器与第二部段分离，并且当满足接合条件时，自动返回到接合状态。
3、在本专利技术的过程中，发现前面论述的问题主要是由例如马达的致动器被耦接到风力涡轮机叶片同时第二部段的移动方向反转而引起的。在现有技术的激励器中，叶片移动的这种反转直接对应于致动器和可选地使用的齿轮箱的移动的反转。因此，致动器的惯性和潜在的齿轮箱的惯性可能会影响叶片的本征频率，并且在反转期间可能需要大的扭矩，尤其是在偏共振激励情况下。
4、为了避免这些问题，提出当满足脱离条件时，尤其是在叶片的移动反转时，选择性地使致动器、例如电动马达和可选地使用的齿轮箱与测试的风力涡轮机叶片分离。因此，例如变为可以更靠近叶片的根部执行激励，而不必增加激励器的功率，或者与不执行这种分离的情况下相比，在相同的激励位置处使用更小规模的激励器。
5、固定装置和激励装置的组合可被认为是用于风力涡轮机叶片的测试装置。激励装置的基部优选地安装在相对于固定装置的固定位置。例如，该基部和固定装置两者都可安装到测试厅的地板。然后，致动器例如可相对于基部移动激励装置的至少一个部件，以激发叶片的振荡。该部件例如可被固定到叶片，并且当满足脱离条件时，其可通过耦接装置与致动器分离。
6、脱离条件和/或接合条件的满足可与第二部段的振荡的相位和/或与第二部段的偏转相关。例如，可能的是，一旦偏转超过某个阈值，就满足脱离条件，并且一旦偏转下降到低于该阈值或另一阈值，就可满足接合条件。
7、例如，还可以测量或预测叶片的移动。因此，第二部段的振荡的相位可直接与时间相关，并且脱离条件和/或接合条件的满足可简单地取决于时间。例如，可以控制致动器以第一移动方向移动一定量的时间，并且随后反转方向。由于将发生方向反转的时间是已知的，因此可在该时间之前执行脱离。例如，这种受控脱离可通过离合器来执行，该离合器由控制单元例如基于时间、测量的相位和/或偏转、马达的角位置等来致动。
8、然而，如下文将更详细论述的，还可以按照如下方式来设计耦接装置内的机械耦接，即：使得在一定偏转时的自动脱离是该机械设计的直接结果，并且因此不需要专用的电子控制。下面将描述这种机械设计的示例。
9、耦接装置可包括由致动器驱动的轮和接触元件，尤其是板，该接触元件在接合状态下接触该轮，并且该接触元件被附接到第二部段。该轮可直接连接到致动器，或者其可例如经由齿轮箱来连接到致动器。
10、该轮和接触元件之间的连接可以是摩擦连接。例如，该轮和/或接触元件的表面可涂覆有橡胶或另一种高摩擦材料，以增加摩擦。可替代地，例如将可以使用嵌齿轮作为与接触元件啮合的轮，该接触元件例如可以是或包括齿条，并且因此提供与该轮的形状配合。该轮尤其是可由用作致动器的旋转马达直接驱动或者经由齿轮箱驱动。
11、当该轮通过致动器转动而耦接装置处于接合状态时，该轮和接触元件之间的摩擦连接或形状配合将使接触元件相对于该轮移位。由于接触元件的有限尺寸，一旦接触元件相对于该轮移位超过一定距离，就会失去该轮与接触元件之间的接合。因此，接触元件从初始位置移动大于特定阈值的距离将导致脱离条件的满足，并且因此导致耦接装置的自动脱离，因为在这种情况下，接触元件以及因此第二部段将与致动器分离。
12、在最简单的情况下，接触元件和第二部段之间将存在刚性连接，例如通过推杆。如果该轮以如下方式布置，即使得其在叶片的中性位置接触接触元件，则一旦叶片的偏转超过特定阈值，并且因此在给定的振荡幅度下处于特定相位，耦接装置将自动脱离。另一方面，叶片在其振荡期间将始终返回到其中性位置，并且因此，一旦偏转充分接近于零，该轮就将与接触元件重新接合。
13、在许多情况下，当接触元件利用柔性连接段、例如利用线来连接到第二部段时，例如当连接段基本上竖直延伸时，也将导致接触元件的相同行为，因为连接段将始终被接触元件本身和/或安装在接触元件下方的镇重物的重量拉紧。即使当柔性连接段以一定角度延伸时，也可实现先前论述的行为，例如通过使用如稍后论述的足够的镇重物。
14、耦接装本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.用于疲劳测试风力涡轮机叶片(2)的测试布置结构，其中，所述风力涡轮机叶片(2)的第一部段(3)被附接到固定装置(4)，并且其中，所述风力涡轮机叶片(2)的第二部段(5)被附接到激励装置(6)，其中，所述激励装置(6)包括致动器(7)和耦接装置(8)，所述耦接装置(8)在接合状态(9)下将所述第二部段(5)耦接到所述致动器(7)，从而允许所述致动器(7)沿至少一个方向对所述第二部段(5)施加力，其特征在于，所述耦接装置(8)被设计成在所述激励装置(6)的操作期间，当满足脱离条件时，自动脱离，由此使所述致动器(7)与所述第二部段(5)分离，并且当满足接合条件时，自动返回到所述接合状态(9)。
2.根据权利要求1所述的测试布置结构，其特征在于，所述脱离条件和/或所述接合条件的满足与所述第二部段(5)的振荡的相位和/或与所述第二部段(5)的偏转(10、11)相关。
3.根据权利要求1或2所述的测试布置结构，其特征在于，所述耦接装置(6)包括由所述致动器(7)驱动的轮(12)和接触元件(13)，尤其是板，所述接触元件(13)在所述接合状态(9)下接触所述轮(12
4.根据权利要求3所述的测试布置结构，其特征在于，所述耦接装置(6)包括止动件(18)，所述止动件(18)尤其是形成为另一轮，所述止动件(18)在径向方向上与所述轮隔开，其中，优选地，所述接触元件在所述接合状态下接触所述轮(12)和所述止动件(18)两者。
5.根据权利要求3或4所述的测试布置结构，其特征在于，所述接触元件(13)为尤其是平坦的板，其中，所述接触元件(13)与所述第二部段之间的连接由连接段(14)形成或包括连接段(14)，所述连接段(14)具有小于所述板的厚度的最大直径。
6.根据权利要求5所述的测试布置结构，其特征在于，所述连接段(14)由绳或线形成。
7.根据权利要求5或6所述的测试布置结构，其特征在于，所述连接段(14)与竖直方向成角度延伸。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的测试布置结构，其特征在于，所述耦接装置(8)包括另一致动器(22)，所述另一致动器(22)被设计和布置成使所述轮(12)在接触位置与脱离位置之间移动，所述接触位置用于在所述耦接装置(8)的所述接合状态下接触所述接触元件(13)，在所述脱离位置，所述轮(12)与所述接触元件(13)分离。
9.根据权利要求8所述的测试布置结构，其特征在于，所述激励装置(6)包括由附加的致动器(7)驱动的附加的轮(30)以及附加的另一致动器(33)，所述附加的另一致动器(33)被设计和布置成使所述附加的轮(30)在用于接触所述接触元件(13)的接触位置与脱离位置之间移动，在所述脱离位置，所述附加的轮(30)与所述耦接装置(8)分离，其中，控制单元(15)被设计成以如下方式控制所述另一致动器(22)和所述附加的另一致动器(33)，即：使得在所述激励装置(6)的操作期间的给定时间，当所述附加的轮(30)处于所述脱离位置时，所述轮(12)仅处于所述接触位置，并且反之亦然。
10.根据权利要求3至9中任一项所述的测试布置结构，其特征在于，镇重物(16)经由另一连接段(17)、尤其是经由绳或线来附接到所述接触元件(13)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的测试布置结构，其特征在于，所述致动器(7)和/或所述附加的致动器(32)为旋转马达和/或机电致动器(7、32)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的测试布置结构，其特征在于，所述致动器(7)由所述控制单元(15)或控制单元(15)控制，其中，所述控制单元(15)被构造成当满足反转条件时，反转所述致动器(7)的移动方向，其中，所述耦接装置(8)被构造成在所述激励装置(6)的至少一种操作状态下在所述移动方向的反转之前自动脱离。
13.根据权利要求12所述的测试布置结构，其特征在于，所述反转条件的满足取决于由至少一个传感器(19)提供的测量数据，所述传感器(19)被设计和布置成在所述激励装置(6)的所述至少一种操作状态下监测所述耦接装置(8)的至少一个部件、尤其是所述接触元件(13)的位置和/或移动。
14.用于疲劳测试风力涡轮机叶片的方法，其中：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.用于疲劳测试风力涡轮机叶片(2)的测试布置结构，其中，所述风力涡轮机叶片(2)的第一部段(3)被附接到固定装置(4)，并且其中，所述风力涡轮机叶片(2)的第二部段(5)被附接到激励装置(6)，其中，所述激励装置(6)包括致动器(7)和耦接装置(8)，所述耦接装置(8)在接合状态(9)下将所述第二部段(5)耦接到所述致动器(7)，从而允许所述致动器(7)沿至少一个方向对所述第二部段(5)施加力，其特征在于，所述耦接装置(8)被设计成在所述激励装置(6)的操作期间，当满足脱离条件时，自动脱离，由此使所述致动器(7)与所述第二部段(5)分离，并且当满足接合条件时，自动返回到所述接合状态(9)。
2.根据权利要求1所述的测试布置结构，其特征在于，所述脱离条件和/或所述接合条件的满足与所述第二部段(5)的振荡的相位和/或与所述第二部段(5)的偏转(10、11)相关。
3.根据权利要求1或2所述的测试布置结构，其特征在于，所述耦接装置(6)包括由所述致动器(7)驱动的轮(12)和接触元件(13)，尤其是板，所述接触元件(13)在所述接合状态(9)下接触所述轮(12)，并且所述接触元件(13)被附接到所述第二部段(5)。
4.根据权利要求3所述的测试布置结构，其特征在于，所述耦接装置(6)包括止动件(18)，所述止动件(18)尤其是形成为另一轮，所述止动件(18)在径向方向上与所述轮隔开，其中，优选地，所述接触元件在所述接合状态下接触所述轮(12)和所述止动件(18)两者。
5.根据权利要求3或4所述的测试布置结构，其特征在于，所述接触元件(13)为尤其是平坦的板，其中，所述接触元件(13)与所述第二部段之间的连接由连接段(14)形成或包括连接段(14)，所述连接段(14)具有小于所述板的厚度的最大直径。
6.根据权利要求5所述的测试布置结构，其特征在于，所述连接段(14)由绳或线形成。
7.根据权利要求5或6所述的测试布置结构，其特征在于，所述连接段(14)与竖直方向成角度延伸。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的测试布置结构，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·克里斯蒂安森，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：
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