技术领域
[0001] 本
发明涉及
风力发电技术领域，尤其涉及一种变桨系统试验装置及方案。
背景技术
[0002] 变桨系统是风
电机组控制系统的核心部分之一，对风电机组安全、稳定、高效的运行具有十分重要的作用，变桨系统安装于
轮毂上，包括变桨
轴承、变桨驱动、变桨控制柜和
电池柜，其中变桨驱动包括变桨电机和变桨减速箱，变桨系统能够同时调整
发电机组的三个
叶片的变桨
角度，也能单独对每个叶片的变桨角度进行调整。风电机组变桨系统试验是通过模拟叶片对变桨轴承的回转
载荷，测试变桨电机的驱
动能力、变桨轴承的承载能力，从而对变桨系统的性能进行测评，确定变桨系统能否完成顺浆动作。
[0003] 图6为示例提供的一种
现有技术的风电机组变桨系统试验设备的结构示意图。如图6所示，现有技术的风电机组变桨系统试验设备包括底座11、筒形臂12、
钢丝绳13、
配重块14、以及
紧固件，其中，试验过程中的工作载荷由筒形臂12和配重块14配合提供。具体地，在试验前，将轮毂1安装在底座11上，将轮毂1上的变桨轴承2与筒形臂12连接，然后在筒形臂
12上缠绕
钢丝绳13，钢丝绳13的另一端连接配重块14，接通电气设备，开始试验工作。首先，启动变桨电机，带动变桨轴承2及筒形臂12同步转动，进而起升配重块14，完成负载变桨动作，在试验过程中，通过在钢丝绳13一端上加载不同数量的配重块14，以进行不同回转载荷下的变桨轴承2回转测试，观察并记录相应的试验数据，完成变桨系统试验。上述的现有技术的变桨系统试验设备和利用该变桨系统试验设备所使用的试验方法需要至少四名工人相互配合才能完成，试验设备笨重且安装及拆卸工作量大，同时由于配重块尺寸限制，还需要在距离地面三米高的
位置进行操作，存在危险性。
[0004] 因此，如何实现变桨系统试验，且能保证试验工作的安全性和方便性，同时减少工人工作量和降低试验成本，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
[0005] 为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种使用操作安全方便的变桨系统试验装置及方案。
[0006] 为此本发明公开了一种变桨系统试验装置。该变桨系统试验装置安装于变桨系统的轮毂和变桨轴承上，包括
固定板、以及安装在所述固定板上的磁粉
制动器、
增速器、
张力控制仪和
齿轮，其中：
[0007] 所述固定板可拆卸地安装在所述变桨轴承上；
[0008] 所述齿轮、所述增速器和所述磁粉制动器依次连接，所述齿轮
输出轴连接所述增速器的输入端，所述增速器的输出端连接所述磁粉制动器；
[0009] 所述齿轮可与所述变桨轴承的大
齿面啮合，用于传递转速和
扭矩；
[0010] 所述张力控制仪设置在所述磁粉制动器上，用于控制所述磁粉制动器的制动力矩。
[0011] 进一步地，在所述变桨系统试验装置中，所述固定板为钢板切割加工制成。
[0012] 进一步地，在所述变桨系统试验装置中，所述张力控制仪包括PID
控制器，所述张力控制仪通过所述PID控制器对所述磁粉制动器输出的制动力矩进行控制。
[0013] 进一步地，在所述变桨系统试验装置中，还包括
散热系统，所述散热系统包括
水箱、水
泵、
散热器、快换接头和连接件，所述散热系统与所述磁粉制动器连接，用于对所述磁粉制动器进行冷却。
[0014] 此外本发明还公开了一种用于变桨系统试验装置的试验方案，该方案包括：
[0015] 将所述轮毂和所述变桨轴承吊装到试验位置，摆放稳定后，将所述试验装置吊装到所述变桨轴承位置；
[0016] 通过所述固定板将所述试验装置固定连接在所述变桨轴承上；
[0017] 调整所述齿轮，使所述齿轮与所述变桨轴承的大齿面啮合，且啮合间隙小于等于0.1mm；
[0018] 启动变桨电机，驱动所述变桨轴承转动，带动所述齿轮和所述增速器输入端转动；
[0019] 通过所述增速器的增速作用，使所述增速器输出端转速提高，促使所述磁粉制动器内磁粉沿磁通形成回路；
[0020] 接通所述磁粉制动器的直流电源，使所述磁粉制动器对所述增速器输入端进行制动，以对所述变桨轴承产生反作用力；
[0021] 通过所述张力控制仪的所述PID控制器控制所述磁粉制动器的制动力矩，改变所述变桨轴承所承受的反作用力的大小；
[0022] 观察变桨系统运行情况，并记录不同的制动力矩作用下的相应变桨系统状态数据。
[0023] 进一步地，在所述用于变桨系统试验装置的试验方案中，还包括在所述磁粉制动器接通电源前，将所述磁粉制动器的进出水水管与所述散热系统的所述水箱连接。
[0024] 本发明的变桨系统试验装置及方案利用磁粉制动器制动的方式来代替现有的机械配重块制动方式，能够降低轮毂及变桨轴承的安装高度，从而减少高空作业，保证操作人员的人身安全，装置结构简单、占用场地小、使用安全、操作方便，能够减少工人工作量、降低试验成本，且具有很好的扩展性，适用于各种机型风机的变桨系统试验。
附图说明
[0025] 此处所说明的附图用来提供对本发明
实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0026] 图1为本发明一个实施例提供的变桨系统试验装置的结构示意图；
[0027] 图2为图1所示的变桨系统试验装置的装配示意图，其中还示出了变桨系统的轮毂和变桨轴承；
[0028] 图3为图2中S区域的放大视图；
[0029] 图4为图2所示的变桨系统试验装置的吊装示意图，其中还示出了试验装置的吊装工具；
[0030] 图5为图4的俯视图；
[0031] 图6为示例提供的一种现有技术的变桨系统试验设备的结构示意图；
[0032] 图7为用于图1所示的变桨系统试验装置的试验方案的
流程图。
具体实施方式
[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034] 以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
[0035] 图1为本发明一个实施例提供的变桨系统试验装置的结构示意图。图2为图1所示的变桨系统试验装置的装配示意图，其中还示出了变桨系统的轮毂和变桨轴承。图3为图2中S区域的放大视图。如图1、图2和图3所示，该实施例的变桨系统试验装置安装于变桨系统的轮毂1和变桨轴承2上，包括固定板3、以及安装在固定板3上的磁粉制动器6、增速器5、张力控制仪7和齿轮4，其中，固定板3可拆卸地安装在变桨轴承2上，从而将该变桨系统试验装置可拆卸地固定连接在变桨轴承2上，以完成变桨系统试验。
[0036] 具体地，齿轮4、增速器5和磁粉制动器6依次连接，齿轮4设置在固定板3的一侧，方便进行变桨系统试验时齿轮4与变桨轴承2的大齿面啮合，齿轮4通过与变桨轴承2的大齿面啮合实现转速和扭矩的传递；增速器5和磁粉制动器6设置在固定板3的另一侧，齿轮4的输出轴与增速器5的输入端连接，增速器5的输出端与磁粉制动器6连接，变桨轴承2转动带动齿轮4转动，齿轮4通过增速器5的增速作用来提高接入磁粉制动器6的转速，以降低作用于磁粉制动器6的输出扭矩，从而提高磁粉制动器6的使用寿命，同时磁粉制动器6在接通电源后，能够通过对增速器5进行制动，进而对变桨轴承2产生反作用力，以实现模拟叶片对变桨轴承2的回转载荷。
[0037] 优选地，固定板3可以由钢板切割加工制成。
[0038] 由于磁粉制动器6传递转矩的大小与激励
电流成线性关系，可以通过改变磁粉制动器6的激励电流来改变转矩值，进而改变作用于变桨轴承2的回转载荷。具体地，在磁粉制动器6上设置张力控制仪7，张力控制仪7设有PID控制器(比例-积分-导数控制器)，通过给张力控制仪7设定力矩值来控制磁粉制动器6输出的制动力矩，进而改变作用于变桨轴承2的回转载荷；张力控制仪7可以通过比较磁粉制动器6的实际输出的力矩与设定的力矩间的偏差，通过PID控制器进行计算处理，从而对磁粉制动器6实际输出的力矩进行修正，以实现偏差最小、响应最快。
[0039] 进一步地，由于磁粉制动器6允许连续滑差下使用，但随着滑差时间的增加，所产生、积累的热量越多，进而导致磁粉制动器6整体的
温度上升，为了降低磁粉制动器6内部与表面的温度，提高磁粉制动器6与内部磁粉的使用寿命和性能以及工作效率，变桨系统试验装置还包括散热系统8，散热系统8包括水箱、水泵、散热器、快换接头和连接件，散热系统8的水箱与磁粉制动器6的进出水水管连接，通过水冷方式对磁粉制动器6进行冷却。
[0040] 图4为图2所示的变桨系统试验装置的吊装示意图，其中还示出了试验装置的吊装工具。图5为图4的俯视图。如图4和图5所示，本实施例的变桨系统试验装置可以通过吊架9和吊钩10直接从地面吊装到变桨轴承2上，同时轮毂1和变桨轴承2距地面的高度可以根据实际需求设定，装配操作简单方便，且无需进行高空作业。
[0041] 以下具体介绍用于本发明实施例的变桨系统试验装置的试验方案。
[0042] 图7为用于图1所示的变桨系统试验装置的试验方案的流程图。如图7所示，用于本实施例的变桨系统试验装置的试验方案包括如下步骤：
[0043] 步骤S11，将轮毂1和变桨轴承2吊装到试验位置，摆放稳定后，将试验装置吊装到变桨轴承2位置；
[0044] 步骤S12，通过固定板3将试验装置固定连接在变桨轴承2上；
[0045] 步骤S13，调整齿轮4，使齿轮4与变桨轴承2的大齿面啮合，且啮合间隙小于等于0.1mm；
[0046] 步骤S14，启动变桨电机，驱动变桨轴承2转动，带动齿轮4和增速器5输入端转动；
[0047] 步骤S15，通过增速器5的增速作用，使增速器5输出端转速提高，促使磁粉制动器6内磁粉沿磁通形成回路；
[0048] 步骤S16，接通磁粉制动器6的直流电源，使磁粉制动器6对增速器5输入端进行制动，以对变桨轴承2产生反作用力；
[0049] 步骤S17，通过张力控制仪7的PID控制器控制磁粉制动器6的制动力矩，改变变桨轴承2所承受的反作用力的大小；
[0050] 步骤S18，观察变桨系统运行情况，并记录不同的制动力矩作用下的相应变桨系统状态数据。
[0051] 进一步地，上述试验方案还包括在磁粉制动器6接通电源前，将磁粉制动器6的进出水水管与散热系统8的水箱连接。
[0052] 本发明的变桨系统试验装置及方案利用磁粉制动器6制动的方式来代替现有的机械配重块制动方式，能够降低轮毂1及变桨轴承2的安装高度，从而减少高空作业，保证操作人员的人身安全，装置结构简单、占用场地小、使用安全、操作方便，能够减少工人工作量、降低试验成本，且具有很好的扩展性，适用于各种机型风机的变桨系统试验。
[0053] 需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
[0054] 最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
