[发明专利]风力发电机叶片静力认证试验测试系统

说明书

技术领域：

本发明涉及风力发电机叶片，具体涉及该叶片静力认证试验测试系统，属测试技术领域。

背景技术：

风力发电机组的风轮叶片是风力发电机的关键部件之一，叶片的好坏直接影响风力发电机组的效率、寿命和性能。而叶片的研制、生产涉及到多个学科，是多学科的高科技产品。由于国内缺乏制造大型风机叶片的技术基础，因此在“九五”以前，我国的风力发电叶片几乎全部依赖进口。随着风电叶片技术的引进和消化，我国也开始自主设计和生产兆瓦级风电叶片风电叶片的产品化，但是风电叶片的产品化必须得到相应国际组织的认证。而风电叶片的静力认证是风电叶片认证必不可少的认证项目之一。目前，国内设计的叶片主要需要通过德国GL(船级社)或者中国船级社或中国鉴衡现场静力试验的认证。其认证的目的为：

◆确定叶片各个截面的实际刚度；

◆在110％极限载荷下，确定叶片结构的剩余强度等级；

◆在110％极限载荷下，确定叶片结构的稳定性或屈曲强度；

◆用静力试验的测试数据来对比设计计算结果，一般要求计算的叶片频率值和叶片敏感处的应变分别在±5％和±10％范围之内，只有试验测试值和设计计算值达到容许范围之内后，方能认定设计和制造的一致性，同时可以认定设计的可靠性和可行性。

静力试验主要包含以下工作内容：

◆测试风电叶片在flapwise方向和edgewise方向的第一和第二阶弯曲振动频率和阻尼；

◆在0％-40％-60％-80％-100％试验加载载荷步下，测量叶片各个加载位置的加载载荷值和叶片敏感点的应变值。

在现有叶片静力认证试验测试技术中，主要存在以下几个问题：

1.应变片没有温度自动补偿功能，不得不增加2倍应变片，组成桥式检测电路来实现温度补偿，不仅成本高，且当补偿应变片与测试应变片温度差异较大时，其补偿效果则较差。

2.由于叶片的几何尺寸很大，其长度往往在20米以上，故应变片、测力传感器与测试装置之间的连接电缆很长，至少50米，电缆内阻抗较大，检测到的应变片输出电压信号及传感器的桥工作电压(测力传感器是有源传感器)衰减大，测量精度低。

3.由于应变测点和加载载荷的测点很多，一般不少于20个点，目前最多可达70多个点，而在叶片静力试验过程中，每个加载步骤的停留时间不能够太长，目前是用静态测试应变仪进行测试，该仪器是分时扫描，导致各个测点的信号不能够实现同步采集，并使得一个测试周期的时间较长，当叶片的测点很多时，就无法进行连续不间断测试，只能够记录每个加载步骤的测试数据，不能够实时记录静力加载过程中整个叶片加载载荷和应变的连续变化过程，因而不能及时发现叶片应变突变的前兆，容易发生叶片断裂、伤人毁物的重大安全事故。

4.由于叶片自重和加载夹具的影响，在静力试验开始之前，必须对叶片进行调平，在叶片调平后，应变式测力传感器和应变片就有了初始值，而这个初始值应为实际静力试验加载的零点，如果不能够在叶片正式静力加载前，将这些初始值进行归零，则整个静力试验过程的测试值均包含了叶片调平后的初始值，而真正的测试值是应该减去该初始值的，为此，对于几万个测试数据来说，这显然增加了试验后离线数据分析的工作量，繁琐的计算花费很多时间，使得试验周期很长。

5.振动频率和阻尼测量、加载载荷及应变测量使用两套专用的测试装置分别测试，用振动试验台或锤击法和频谱分析仪测量振动频率和阻尼，用应变试验装置测量加载载荷及应变，使得测试装置繁杂，装备投资巨大；且试验的步骤繁多。

发明内容：

本发明的目的，是提供一个设计科学合理、先进实用的风电叶片静力测试系统，可以有效地就解决上述现有技术中的问题，其技术解决方案是：

本风力发电机叶片静力认证试验测试系统包括：

-试验台，用于安装受试叶片；

-试验载荷加载装置，用于向叶片施加静力试验载荷；

-多个应变式测力传感器，分别布置在叶片各个加载点与试验载荷加载装置的连接链中，用于检测加载点试验载荷的静力值；

-多个具有温度自补偿的应变片，分别粘贴在叶片的各个敏感点上，用于检测叶片在试验载荷下这些敏感点的应变值；

-桥式应变数据处理器，用于处理所有应变式测力传感器检测到的加载静力载荷值信号数据和所有应变片检测到的应变值信号数据，它包含以下功能模块：