[发明专利]模拟风力发电机轴系典型机械故障的实验机组及模拟方法

权利要求书

1.一种模拟风力发电机轴系典型机械故障的实验机组，其特征在于，包括底部固定板、直流驱动电机、模拟发电机和联轴器；底部固定板通过地脚螺栓固定于地面上，直流驱动电机通过驱动电机定位螺栓固定于底部固定板上；模拟发电机包括发电机定子和发电机转子，发电机定子通过发电机定子定位螺栓固定于底部固定板上，发电机转子上的转子轴伸出发电机定子两端之外，且转子轴上固定有轴承；轴承由轴承座支撑，轴承座固定于底部固定板上；直流驱动电机的输出轴通过联轴器连接转子轴的一端，转子轴的另一端与叶片质量不平衡调整机构连接；

叶片质量不平衡调整机构包括焊接在转子轴上的风扇法兰盘以及用来模拟风力发电机风扇的轮毂及扇叶，轮毂能够通过风扇法兰盘上的螺栓固定在转子轴上，扇叶分为质量平衡的正常扇叶组和质量不平衡的非正常扇叶组；

转子轴上固定的轴承包括偏心轴承组、正常轴承组以及一个故障轴承；偏心轴承组为数对动偏心不同的偏心轴承，正常轴承组为一对正常轴承，成对的偏心轴承以及成对的正常轴承均分设于发电机定子的两侧，且关于转子中心对称；轴承座包括轴承座上端盖、轴承座底座，轴承座上端盖通过轴承座端盖定位螺栓与轴承座底座的顶端固连，以将轴承配合于二者之间；轴承座底座的底端通过轴承座底座定位螺栓固定于底部固定板上；轴承座底座与底部固定板之间还设有垫片，垫片也通过轴承座底座定位螺栓固定于底部固定板上。

2.根据权利要求1所述的模拟风力发电机轴系典型机械故障的实验机组，其特征在于，质量不平衡的非正常扇叶组包括质量不平衡10％的扇叶组和质量不平衡20％的扇叶组。

3.根据权利要求1所述的模拟风力发电机轴系典型机械故障的实验机组，其特征在于，偏心轴承组包括一对动偏心10％的偏心轴承和一对动偏心20％的偏心轴承。

4.根据权利要求1所述的模拟风力发电机轴系典型机械故障的实验机组，其特征在于，故障轴承在制造时通过在其轴承内圈上刻缝来模拟轴承因为磨损而导致内圈或不平的情况。

5.根据权利要求1所述的模拟风力发电机轴系典型机械故障的实验机组，其特征在于，发电机定子和轴承座先整体固定于一发电机固定板上，发电机固定板再通过发电机固定板定位螺栓固定于底部固定板上；发电机固定板相对于底部固定板其上平面的平整度精度更高。

6.根据权利要求1所述的模拟风力发电机轴系典型机械故障的实验机组，其特征在于，直流驱动电机与底部固定板之间还设有驱动电机垫块，驱动电机垫块也通过驱动电机定位螺栓固定于底部固定板上。

7.根据权利要求1所述的模拟风力发电机轴系典型机械故障的实验机组，其特征在于，两个相邻的轴承座之间的转子轴上环套有轴承限位环，轴承限位环通过轴承限位环拧紧螺栓固定于转子轴上，且轴承限位环远离发电机定子的一面与对应轴承座的侧面紧抵。

8.一种利用实验机组进行机械故障模拟的方法，其特征在于，包括：

(1)气隙动偏心故障的模拟

将一对正常轴承对应的轴承座定义为轴承座A，将其中一对偏心轴对应的轴承座定义为轴承座B；先将直流驱动电机和模拟发电机安装好，模拟时，卸下两个轴承座A的轴承座端盖定位螺栓，取下对应的轴承座上端盖A；然后卸下两个轴承座B的轴承座底座定位螺栓，在轴承座B下方安装垫片，然后重新拧上这两个轴承座B的轴承座底座定位螺栓；卸下两个轴承座A的轴承座底座定位螺栓，拆除轴承座A下方的垫片，然后重新拧上这两个轴承座A的轴承座底座定位螺栓；最后装上对应的轴承座上端盖B，拧上轴承座端盖定位螺栓；

(2)叶片质量不平衡故障的模拟

将模拟发电机和直流驱动电机安装好后，将轴承座调整为默认正常轴承组情况下支撑，取出要进行安装的正常扇叶组或非正常扇叶组，通过风扇法兰盘上的螺栓将扇叶组对应安装的轮毂固定在转子轴上；

(3)轴承故障的模拟

将模拟发电机和直流驱动电机安装好后，将轴承座调节为使用正常轴承组中与故障轴承不相邻的正常轴承以及故障轴承支撑；

(4)混合故障的模拟

模拟混合故障时只需要将以上三种故障或这三种故障中的任意两两故障同步设置即可。