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专利名称：兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种疲劳试验装置，尤其是涉及一种兆瓦级风电机组叶片疲劳试
验装置。
技术背景 通过对国内外运行的风电机组树脂基复合材料叶片的失效模式统计，叶片在疲劳 载荷条件下失效，约占39%左右。叶片的疲劳失效，是叶片失效的一个主要模式。 一个典型 的风力发电机组容易受到疲劳载荷的严重影响，国内外各项叶片生产规范把叶片的最少寿 命定为20年。对于一个丽级风电机组中，在其规定的寿命使用周期内将会旋转1.5X108 次，每旋转一周都会产生与低速轴和叶片重力完全相反的力，以及由风剪切力、偏航误差、 轴倾斜、塔架阴影和湍流引起的循环的叶片平面外载荷。因此对于风力发电机组叶片设计 取决于疲劳载荷而不是极限载荷。 近年来，中国的风力发电产业几乎以"爆发"的方式高速发展，但对于叶片的疲劳 试验方法，国内还没形成一个类似IEC61400规范或GL准则的叶片设计规范与标准。对于 兆瓦级的树脂基复合材料叶片的疲劳试验技术，即需要满足国内实际叶片生产使用情况以 及叶片的工作特性，又必须符合国际叶片相关标准的疲劳寿命评估规范。对于兆瓦级风电 机组叶片的疲劳试验，需要准确的模拟叶片工作载荷、在相应的各种工作载荷条件下的位 移和较宽的工作频率。 兆瓦级风电机组叶片疲劳试验由叶片本身具有大的几何结构尺寸特征、较低的试 验工作频率范围(0. 5 5. 0Hz)、较大的试验工作位移与载荷和全天候的试验环境条件，使 得叶片整机的精确疲劳试验成为兆瓦级风电机组叶片试验技术的一个技术瓶颈。 按照国际电工委员IEC61400和规范或GL准则的叶片设计规范与标准，叶片的疲 劳试验需要进行准确的疲劳载荷、位移和叶片工作频率等3个工作参数的协调模拟与控 制。目前普遍使用的叶片疲劳试验技术是以载荷参数或者位移参数进行的，疲劳试验的工 作频率以定频的方式进行。这种疲劳试验的模拟准确精度低，模拟效果与叶片产品的实际 交变载荷情况具有较大的差距
实用新型内容
本实用新型的目的针对兆瓦级风电机组叶片疲劳工作特性，提供一种疲劳试验装 置，可以准确的模拟与控制叶片的疲劳试验的载荷、位移与试验频率的兆瓦级风电机组叶 片疲劳试验装置。 本实用新型的目的由如下技术方案实施兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置由叶 片夹持工装、关节连接接头、力传感器、大位移液压伺服加载作动器、支撑基座与疲劳试验 控制系统构成；其中所述支撑基座与所述大位移液压伺服加载作动器连接，所述大位移液 压伺服加载作动器与所述力传感器连接，所述力传感器与所述关节连接接头连接，关节连 接接头与所述叶片夹持工装连接，所述疲劳试验控制系统与所述大位移液压伺服加载作动
3器连接。 所述叶片夹持工装由上卡套、下卡套、卡套衬层与连接件构成，所述上卡套和下卡 套通过所述连接件连接，所述卡套衬层置于所述上卡套、下卡套内壁。叶片夹持工装的主要 功能就是将试验载荷准确地传递到叶片上。 上下卡套的厚度最小厚度不低于150mm。依据叶片的长度和试验加载点的位置/ 载荷确定。 卡套衬层采用厚度为2 3mm的橡胶板或工业毛毡。 所述大位移液压伺服加载作动器由低摩擦对称液压缸、液压伺服阀、液压泵站和 管线构成；所述液压伺服阀安装在所述低摩擦对称液压缸上，所述低摩擦对称液压缸通过 所述管线与所述液压泵站连接，在常温2(TC条件下，低摩擦对称液压缸11的启动压强应控 制在0. 15MPa以下。 本实用新型的优点在于本实用新型的加载位移与载荷可以与疲劳试验控制系统 形成闭环控制，准确地输出叶片疲劳试验的各种参数。可以按正弦频谱与随机频谱进行，也 可以按实际叶片的工作频谱进行。疲劳试验频率范围0 50Hz，并且可做定频的疲劳试验。 试验系统正常工作温度范围为_40°C +60°C。叶片的疲劳试验采用单点加载方式进行，试 验过程全部采用数字闭环控制。可以精确地进行各种叶片的疲劳试验。该装置结构简单，模 拟精度与效果更加接近叶片的实际工作情况。同时试验系统工作可靠性高并且通用性强。

图1为本实用新型的整体结构示意图。 图2为本实用新型大位移液压伺服加载作动器的结构示意图。叶片夹持工装1， 关节连接接头2，力传感器3，大位移液压伺服加载作动器4，支撑基座5，疲劳试验控制系统 6，上卡套7，下卡套8，卡套衬层9，连接件10，低摩擦对称液压缸11，液压伺服阀12，液压泵 站13，管线14。
具体实施方式
如图1所示，兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置由叶片夹持工装1、关节连接接头 2、力传感器3、大位移液压伺服加载作动器4、支撑基座5与疲劳试验控制系统6构成；其中 支撑基座5与大位移液压伺服加载作动器4连接，大位移液压伺服加载作动器4与力传感 器3连接，力传感器3与关节连接接头2连接，关节连接接头2与叶片夹持工装1连接，疲 劳试验控制系统6与大位移液压伺服加载作动器4连接。叶片夹持工装1由上卡套7、下 卡套8、卡套衬层9与连接件10构成，上卡套7和下卡套8通过连接件10连接，卡套衬层9 置于上卡套7、下卡套8内壁。叶片夹持工装1的主要功能就是将试验载荷准确地传递到叶 片上。上下卡套的厚度最小厚度不低于150mm。依据叶片的长度和试验加载点的位置/载 荷确定。卡套衬层9采用厚度为2 3mm的橡胶板或工业毛毡。大位移液压伺服加载作动 器4由低摩擦对称液压缸11、液压伺服阀12、液压泵站13和管线14构成；液压伺服阀12 安装在低摩擦对称液压缸11上，低摩擦对称液压缸11通过管线14与液压泵站13连接，在 常温2(TC条件下，低摩擦对称液压缸11的启动压强应控制在0. 15MPa以下。
权利要求兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置，其特征在于，其由叶片夹持工装、关节连接接头、力传感器、大位移液压伺服加载作动器、支撑基座与疲劳试验控制系统构成；其中所述支撑基座与所述大位移液压伺服加载作动器连接，所述大位移液压伺服加载作动器与所述力传感器连接，所述力传感器与所述关节连接接头连接，关节连接接头与所述叶片夹持工装连接，所述疲劳试验控制系统与所述大位移液压伺服加载作动器连接。
2. 根据权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置，其特征在于，所述 叶片夹持工装由上卡套、下卡套、卡套衬层与连接件构成，所述上卡套和下卡套通过所述连 接件连接，所述卡套衬层置于所述上卡套、下卡套内壁。
3. 根据权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置，其特征在于，上下 卡套的厚度最小厚度不低于150mm。
4. 根据权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置，其特征在于，卡套 衬层采用厚度为2 3mm的橡胶板或工业毛毡。
5. 根据权利要求1所述的一种兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置，其特征在于，所述 大位移液压伺服加载作动器由低摩擦对称液压缸、液压伺服阀、液压泵站和管线构成；所述 液压伺服阀安装在所述低摩擦对称液压缸上，所述低摩擦对称液压缸通过所述管线与所述 液压泵站连接，在常温2(TC条件下，低摩擦对称液压缸11的启动压强应控制在0. 15MPa以 下。
专利摘要本实用新型公开了一种兆瓦级风电机组叶片疲劳试验装置。其由叶片夹持工装、关节连接接头、力传感器、大位移液压伺服加载作动器、支撑基座与疲劳试验控制系统构成；优点在于本实用新型的加载位移与载荷可以与疲劳试验控制系统形成闭环控制，准确地输出叶片疲劳试验的各种参数。可以按正弦频谱与随机频谱进行，也可以按实际叶片的工作频谱进行。疲劳试验频率范围0～50Hz，并且可做定频的疲劳试验。试验系统正常工作温度范围为-40℃～+60℃。叶片的疲劳试验采用单点加载方式进行，试验过程全部采用数字闭环控制。可以精确地进行各种叶片的疲劳试验。该装置结构简单，模拟精度与效果更加接近叶片的实际工作情况。同时试验系统工作可靠性高并且通用性强。
文档编号G01N3/12GK201540229SQ200920157968
公开日2010年8月4日 申请日期2009年6月5日 优先权日2009年6月5日
发明者刘文芝, 张俊, 李娟 , 王红, 罗振 申请人:内蒙古工大博远风电装备制造有限公司