試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及試驗(yàn)裝置。本發(fā)明描述了用于對(duì)部件進(jìn)行試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置，其包括：安裝在可旋轉(zhuǎn)的軸上的可調(diào)節(jié)徑向配重裝置；用于使軸以軸旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；用于當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)于所述軸來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)徑向配重裝置的質(zhì)心的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還描述了用于試驗(yàn)風(fēng)力渦輪機(jī)的多個(gè)部件的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施，其包括安裝至部件的這種試驗(yàn)裝置（1），使得在該試驗(yàn)裝置的操作期間由旋轉(zhuǎn)的徑向配重產(chǎn)生的離心力作為橫向力被傳遞到試驗(yàn)下的風(fēng)力渦輪機(jī)部件。本發(fā)明還描述了用于對(duì)部件進(jìn)行試驗(yàn)的方法，其包括將這種試驗(yàn)裝置安裝到試驗(yàn)下的部件以及操作該試驗(yàn)裝置。
【專利說(shuō)明】試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明描述了用于試驗(yàn)部件的試驗(yàn)裝置、風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)裝置、以及用于試驗(yàn)部件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]—些結(jié)構(gòu)(例如，高的塔架、風(fēng)力渦輪機(jī)等)在其壽命期間經(jīng)受結(jié)構(gòu)加載。例如，在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間作用在風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙和塔架上的力可能導(dǎo)致各種結(jié)構(gòu)元件的過(guò)度磨損和材料疲勞，所述各種結(jié)構(gòu)元件例如是軸承、機(jī)艙、底座框架轂、偏航環(huán)等。諸如軸承之類的零部件上的過(guò)度磨損可能需要昂貴的維護(hù)和修復(fù)程序，而材料疲勞可能導(dǎo)致形成發(fā)絲般裂紋或較大裂紋，最終導(dǎo)致嚴(yán)重的損壞和部件失效。
[0003]然而，難以預(yù)測(cè)這種損壞的可能性、位置和程度。例如，材料疲勞可能要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)形成。在形成損壞的任何跡象之前可能已經(jīng)經(jīng)過(guò)了數(shù)年，并且這些跡象可能僅偶然被發(fā)現(xiàn)或在對(duì)這種跡象的具體尋找中被發(fā)現(xiàn)。
[0004]因此，這種結(jié)構(gòu)的制造商可能要在結(jié)構(gòu)試驗(yàn)中投入大量的努力，并且可能試圖對(duì)相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)加載的效果進(jìn)行建模，以便預(yù)測(cè)在結(jié)構(gòu)的實(shí)際壽命期間加載的實(shí)際效果。例如，用于風(fēng)力渦輪機(jī)的試驗(yàn)裝置可安裝在示例性殼體上，例如安裝到安裝于機(jī)艙的轂上。試驗(yàn)裝置可設(shè)計(jì)成產(chǎn)生力，并且將這些力大致直接地傳遞到殼體。出于試驗(yàn)的目的，不必將機(jī)艙安裝在塔架上或者將轉(zhuǎn)子葉片附接到轂，并且許多有用的信息可通過(guò)將傳感器(例如，應(yīng)變計(jì)、加速度計(jì)等)布置在易遭受材料疲勞的任何相關(guān)部件或元件處來(lái)收集。已知的試驗(yàn)裝置使用了安裝在框架中的旋轉(zhuǎn)的徑向配重，所述框架被緊固到這種試驗(yàn)設(shè)施中的轂上。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)配重所連接的軸，并且得到的離心力作為負(fù)載被傳遞到風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施。這種試驗(yàn)裝置可用于在與實(shí)際部件的“真實(shí)”壽命時(shí)間跨度對(duì)應(yīng)的相對(duì)短的時(shí)間跨度內(nèi)收集關(guān)于試驗(yàn)設(shè)施的負(fù)載和疲勞信息。例如，用于風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施的試驗(yàn)裝置可連續(xù)地操作僅數(shù)周或數(shù)月的時(shí)間跨度，以便收集與可比較的風(fēng)力渦輪機(jī)的數(shù)十年對(duì)應(yīng)的信息。
[0005]然而，具有一個(gè)或多個(gè)自由度或者“彈性”的任何大型結(jié)構(gòu)將具有一個(gè)或多個(gè)諧振頻率。這也適用于這種試驗(yàn)設(shè)施，其中試驗(yàn)裝置被安裝到這種結(jié)構(gòu)。自由度或一定量的彈性可能是不可避免的，這是因?yàn)樵囼?yàn)裝置自身由結(jié)合到一起的數(shù)個(gè)元件制成，并且試驗(yàn)裝置也必須利用緊固件或其他連接件安裝到處于試驗(yàn)下的部件；并且處于試驗(yàn)下的部件可能自身被連接到或安裝到其他部件或零件等。因此，如果要避免對(duì)試驗(yàn)裝置和/或試驗(yàn)設(shè)施的損壞，已知試驗(yàn)裝置僅可被安全地用在關(guān)于試驗(yàn)設(shè)施的諧振頻率的臨界范圍之外。例如，當(dāng)力和旋轉(zhuǎn)頻率接近具有試驗(yàn)下的部件的試驗(yàn)裝置的諧振頻率范圍時(shí)，必須停止試驗(yàn)裝置，該試驗(yàn)裝置產(chǎn)生離心力并且將所述離心力作為橫向力傳遞到處于試驗(yàn)下的部件。因此，如果該橫向力由試驗(yàn)裝置的諧振行為“放大”，則實(shí)際施加到試驗(yàn)下的部件的橫向力可能比離心力自身的量值大得多。這意味著:由于關(guān)于諧振頻率的必要“間隙”，因此可收集的有用加載/疲勞信息的量受限，從而使得難以將試驗(yàn)結(jié)果外插或內(nèi)插至令人滿意的精度。缺乏在試驗(yàn)設(shè)施的操作期間收集的精確信息使得難以確定用于諸如軸承、連接器、緊固件、底座框架等的結(jié)構(gòu)部件的正確材料強(qiáng)度。結(jié)果是，在結(jié)構(gòu)的壽命內(nèi)，材料疲勞可能形成在未想到的位置形成和/或比預(yù)期更早地形成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明目的在于提供一種用于結(jié)構(gòu)地試驗(yàn)部件的改進(jìn)方法。
[0007]該目的通過(guò)權(quán)利要求1的試驗(yàn)裝置、權(quán)利要求9的風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)施、以及權(quán)利要求11的用于試驗(yàn)部件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，用于對(duì)部件進(jìn)行試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置包括:安裝在可旋轉(zhuǎn)的軸上的可調(diào)節(jié)徑向配重裝置；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使所述軸以一定的軸旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)；以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于當(dāng)所述軸旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)于所述軸調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置的質(zhì)心。
[0009]相對(duì)于所述軸對(duì)所述徑向配重裝置的質(zhì)心的調(diào)節(jié)導(dǎo)致了當(dāng)所述徑向配重裝置旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力的改變。根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的優(yōu)勢(shì)在于:可無(wú)中斷地改變所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置的質(zhì)心，使得試驗(yàn)裝置可連續(xù)地操作。通過(guò)將力以某種合適的方式傳遞到處于試驗(yàn)下的部件，這種試驗(yàn)裝置可用于對(duì)試驗(yàn)下的部件的應(yīng)力試驗(yàn)和/或疲勞試驗(yàn)。在本發(fā)明的上下文中，“徑向配重”將被理解為通過(guò)徑向“臂”安裝到軸的質(zhì)量或配重，使得該質(zhì)量的較大部分從所述軸偏離以與該徑向臂的長(zhǎng)度大致對(duì)應(yīng)的距離。徑向配重可具有任何合適形式，例如從該軸徑向向外延伸的簡(jiǎn)單塊狀，或者其質(zhì)量的較大部分定位在徑向臂的外端處的更復(fù)雜形狀。換言之，徑向配重可安裝到旋轉(zhuǎn)軸上，使得徑向配重的質(zhì)心定位在從所述旋轉(zhuǎn)軸移開(kāi)的一定距離處。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，用于試驗(yàn)風(fēng)力渦輪機(jī)的部件的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施包括被安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)部件的這種試驗(yàn)裝置，使得由旋轉(zhuǎn)的可調(diào)節(jié)徑向配重裝置產(chǎn)生的離心力在試驗(yàn)裝置的操作期間作為橫向力或加載力被傳遞到處于試驗(yàn)下的風(fēng)力渦輪機(jī)部件，即作為可與在正常操作期間會(huì)作用在風(fēng)力渦輪機(jī)上的力相比較的力。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施的優(yōu)勢(shì)在于:其可用于十分精確地模擬在機(jī)艙的壽命期間可能施加到該機(jī)艙上的更寬范圍的負(fù)載。由于徑向配重在試驗(yàn)裝置的操作期間可調(diào)節(jié)，即試驗(yàn)裝置不必停止或中止以便手動(dòng)調(diào)節(jié)徑向配重的質(zhì)心來(lái)增加或減少離心力，因此與現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)相比可在更短時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行無(wú)中斷試驗(yàn)并且同時(shí)還需要更少的管理。因此可減少執(zhí)行該試驗(yàn)的成本，并且與此同時(shí)可得到更有用且更信息豐富的試驗(yàn)結(jié)果。收集的數(shù)據(jù)可用作用于校正設(shè)計(jì)瑕疵或改進(jìn)可比較的風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。這可導(dǎo)致顯著的成本節(jié)約，這是因?yàn)殚L(zhǎng)的部件壽命對(duì)于諸如風(fēng)力渦輪機(jī)之類的大型昂貴結(jié)構(gòu)件來(lái)說(shuō)是非常重要的，這些結(jié)構(gòu)件的制造、安裝和維護(hù)都是昂貴的。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，用于試驗(yàn)部件的方法包括以下步驟:將這種試驗(yàn)裝置安裝到處于試驗(yàn)下的部件；致動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以使所述軸以一定的旋轉(zhuǎn)頻率旋轉(zhuǎn)；以及致動(dòng)所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以便當(dāng)所述軸旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)于所述軸調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置的質(zhì)心。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于:通過(guò)相對(duì)小的努力，可在能夠大致無(wú)中斷地執(zhí)行的試驗(yàn)期間收集真實(shí)且信息豐富的數(shù)據(jù)。
[0014]本發(fā)明的尤其有利的實(shí)施例和特征由從屬權(quán)利要求給出，如在下述說(shuō)明中披露的那樣。不同權(quán)利要求類型的特征可適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合，以得出在本文未描述的其他實(shí)施例。[0015]在下文中，在絕不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制的情況下，可假定處于試驗(yàn)下的部件類型旨在安裝在塔架或類似支承結(jié)構(gòu)(例如，風(fēng)力渦輪機(jī)的殼體)的頂部上。處于試驗(yàn)下的部件可大致如其在“真實(shí)生活”中會(huì)配備的那樣被完整地配備。在下文中，同樣在絕不以任何方式對(duì)本發(fā)明加以限制的情況下，可假定該部件是風(fēng)力渦輪機(jī)殼體，其可包括機(jī)艙、發(fā)電機(jī)、底座框架、以及諸如轂和偏航接口等的任何其他元件。為了允許試驗(yàn)裝置在實(shí)際試驗(yàn)環(huán)境中操作，風(fēng)力渦輪機(jī)殼體可設(shè)置有除了轉(zhuǎn)子葉片之外的全部常規(guī)部件或零件。
[0016]可調(diào)節(jié)徑向配重裝置可以任何合適的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可調(diào)節(jié)徑向配重裝置可包括載具主體，所述載具主體被實(shí)現(xiàn)為當(dāng)其繞軸旋轉(zhuǎn)時(shí)收集或釋放附加配重。該附加配重可實(shí)現(xiàn)為延長(zhǎng)載具主體的長(zhǎng)度，因此使得徑向配重裝置的質(zhì)心更加遠(yuǎn)離軸地移出，并且隨著徑向配重裝置旋轉(zhuǎn)而增加離心力。附加配重會(huì)磁性地附著到載具主體。通過(guò)使用電磁體，附加配重會(huì)根據(jù)需要被釋放，以使得質(zhì)心朝向軸往回移動(dòng)。然而，在相對(duì)高的旋轉(zhuǎn)頻率下，可能難以附接或釋放這種附加配重，或者附接或釋放這種附加配重是危險(xiǎn)的。因此，在本發(fā)明的尤其優(yōu)選的實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)徑向配重裝置至少包括安裝在所述軸上的第一徑向配重和第二徑向配重，使得所述徑向配重之間的角位移是可調(diào)節(jié)的，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被實(shí)現(xiàn)為通過(guò)改變所述徑向配重之間的角位移來(lái)調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置的質(zhì)心。由于可調(diào)節(jié)徑向配重裝置包括兩個(gè)或更多個(gè)單獨(dú)的徑向配重，因此其質(zhì)心可被認(rèn)為是單獨(dú)的徑向配重的總體或合成質(zhì)心。因此在下文中，可調(diào)節(jié)徑向配重裝置的質(zhì)心可被稱為“總體質(zhì)心”、“公共質(zhì)心”、或“合成質(zhì)心”。
[0017]單獨(dú)的徑向配重均可移動(dòng)地安裝到軸上。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，僅第一徑向配重被剛性地安裝到軸，例如使得該第一徑向配重和軸共用公共旋轉(zhuǎn)軸線。第一徑向配重可螺栓連接或以其他方式緊固到軸，使得所述軸的一個(gè)整圈旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致第一徑向配重的一個(gè)整圈旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，第二以及任何其他徑向配重可移動(dòng)地安裝在軸上，例如這些徑向配重可繞軸自由地旋轉(zhuǎn)，至少在一定角度范圍內(nèi)可繞軸自由地旋轉(zhuǎn)。
[0018]清楚地，對(duì)于配重的任何組合來(lái)說(shuō)，徑向配重裝置的總體質(zhì)心的位置由單獨(dú)的配重之間的角距離以及每個(gè)單獨(dú)的配重的質(zhì)量來(lái)確定。在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置中，相對(duì)于軸的總體質(zhì)心的位置直接相關(guān)于單獨(dú)的配重之間的角距離，例如第一徑向配重和第二徑向配重之間的角距離。兩個(gè)配重之間的角距離要被理解為第一徑向配重的縱向軸線與第二徑向配重的縱向軸線之間所夾的角度。單獨(dú)的徑向配重的縱向軸線可穿過(guò)該徑向配重的質(zhì)心。對(duì)于實(shí)現(xiàn)為從軸向外延伸的徑向臂的配重來(lái)說(shuō)，所述配重的縱向軸線大致與該軸的旋轉(zhuǎn)軸線上的一點(diǎn)重合。
[0019]在本發(fā)明的尤其優(yōu)選的實(shí)施例中，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被實(shí)現(xiàn)為獲得所述第一徑向配重和所述第二徑向配重之間在0°至180°的范圍內(nèi)的角位移。0°的角位移可例如通過(guò)將單獨(dú)的配重布置成在旋轉(zhuǎn)軸上彼此上下疊置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在該位置中，徑向配重裝置的總體質(zhì)心最遠(yuǎn)離該軸，并且該位置與在操作期間可由試驗(yàn)裝置產(chǎn)生的最大離心力相關(guān)聯(lián)。180°的角位移可通過(guò)將單獨(dú)的配重布置成直線(即，在軸的兩側(cè)上)來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得所述配重的縱向軸線成直線并且質(zhì)心位于沿該線的某個(gè)點(diǎn)處。在兩個(gè)相等配重的情況下，徑向配重裝置的合成質(zhì)心可被認(rèn)為是軸的旋轉(zhuǎn)軸線上的點(diǎn)。如果徑向配重裝置包括不同質(zhì)量的兩個(gè)單獨(dú)的配重，那么當(dāng)這些單獨(dú)的配重移位以180°的角位移時(shí)，徑向配重裝置的合成質(zhì)心將從軸的旋轉(zhuǎn)軸線沿較重配重的方向向外移位一定量。180°的角位移允許由試驗(yàn)裝置產(chǎn)生最小的離心力。
[0020]調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被用于當(dāng)軸正在旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)于所述軸來(lái)調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)徑向配重裝置的總體質(zhì)心。由此，可針對(duì)軸的旋轉(zhuǎn)速度以及配重的合成質(zhì)心位置的各種組合來(lái)獲得一定的離心力。例如，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可調(diào)節(jié)配重的合成質(zhì)心的位置，使得當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度正在增加或減少時(shí)，保持恒定的離心力。
[0021]在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的優(yōu)選實(shí)施例中，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括位移機(jī)構(gòu)(小齒輪/鏈條)，所述位移機(jī)構(gòu)被連接在第一徑向配重和第二徑向配重之間。如上所述，徑向配重裝置的第一徑向配重優(yōu)選剛性地安裝到該軸。因此，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)會(huì)安裝或緊固到第一徑向配重，使得第二(以及任何其他)徑向配重可相對(duì)于第一徑向配重移位合適量。位移機(jī)構(gòu)可以是任何合適裝置，例如可調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的活塞，其第一端安裝到第一徑向配重并且第二端安裝到第二徑向配重，使得活塞長(zhǎng)度的變化導(dǎo)致第二徑向配重相對(duì)于第一徑向配重的角位移的對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的又一優(yōu)選實(shí)施例中，位移機(jī)構(gòu)包括鏈輪和鏈條。按照需要，位移機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)為允許對(duì)徑向配重之間的角距離的實(shí)質(zhì)上無(wú)限調(diào)節(jié)，或可實(shí)現(xiàn)為允許逐步調(diào)節(jié)。
[0022]在試驗(yàn)裝置的操作期間由旋轉(zhuǎn)的徑向配重產(chǎn)生的離心力將取決于試驗(yàn)裝置部件的重量和尺寸、以及合成質(zhì)心與所述軸的距離。例如，具有僅為數(shù)千克的小質(zhì)量的徑向配重裝置可能導(dǎo)致僅數(shù)十牛頓的離心力，甚至在高旋轉(zhuǎn)頻率下也是如此。這種“小”試驗(yàn)裝置可用于試驗(yàn)諸如發(fā)電機(jī)的安裝件和轉(zhuǎn)子葉片等的部件或零件。大約1000 kg的大組合質(zhì)量可能導(dǎo)致數(shù)百kN的離心力，甚至在僅數(shù)個(gè)Hz的旋轉(zhuǎn)頻率下也是如此。因此，優(yōu)選地尤其對(duì)于“大型”試驗(yàn)裝置采取了安全預(yù)防措施，以確保在例如位移機(jī)構(gòu)失效的失效事件中損壞有限。取決于實(shí)現(xiàn)方式，活塞或鏈條可能斷裂，使得第二徑向配重不再相對(duì)于第一徑向配重被固定。對(duì)于現(xiàn)在自由地運(yùn)動(dòng)的第二徑向配重來(lái)說(shuō)的“安全”位置會(huì)是使得徑向配重裝置的總體質(zhì)心向內(nèi)往回的位置，使得減少離心力。因此在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，第二徑向配重以及任何其他附加徑向配重被偏心地安裝在旋轉(zhuǎn)的軸上。這可通過(guò)在第二徑向配重和軸之間安裝偏心裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。該偏心裝置的中心與該軸的旋轉(zhuǎn)軸線偏離，并且如果第二徑向配重由于位移機(jī)構(gòu)的失效而從第一徑向配重被釋放的話，該偏離可能促進(jìn)第二徑向配重采用相對(duì)于固定的第一徑向配重的“安全”位置。
[0023]優(yōu)選地，該位移機(jī)構(gòu)依賴于軸的角速度或旋轉(zhuǎn)頻率被控制或調(diào)節(jié)。因此在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，試驗(yàn)裝置包括控制器，所述控制器用于根據(jù)所述軸的旋轉(zhuǎn)頻率來(lái)控制所述角位移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。諸如可編程邏輯控制器(PLC)的單個(gè)控制器可被用于控制位移機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該軸。例如，PLC可確定獲得在具體旋轉(zhuǎn)頻率下的具體離心力所需的位移量；等同地，該P(yáng)LC可確定用于獲得針對(duì)具體位移量的具體離心力所需的旋轉(zhuǎn)頻率。優(yōu)選地，控制器以某種合適方式連接到角位移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，例如通過(guò)控制器和角位移之間的無(wú)線連接或有線連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種有線連接例如可通過(guò)中空可旋轉(zhuǎn)軸來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法包括步驟:查閱諸如查詢表(LUT)的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)確定與待被傳遞到處于試驗(yàn)下的部件的具體力相關(guān)聯(lián)的角位移和/或軸的旋轉(zhuǎn)頻率。被編程以執(zhí)行一定時(shí)間長(zhǎng)度的試驗(yàn)并且被約束成不超過(guò)某最大離心力的PLC可查閱這種表以確定合適的頻率和角位移值的對(duì)，并且可因此控制頻率和/或角位移。
[0024]徑向配重可包括諸如結(jié)構(gòu)鋼的單塊合適材料，其具有通孔或套筒以使其可安裝到試驗(yàn)裝置的軸上。在第二徑向配重的情況下，套筒可容納襯套或其他合適類型的軸承，并且還可容納上述偏心裝置。在第一徑向配重的情況下，這可包括用于將第一徑向配重連接或緊固到軸的一個(gè)或多個(gè)凸緣。例如當(dāng)試驗(yàn)裝置被用于試驗(yàn)不同部件的不同設(shè)置時(shí)，為了增加或減少通過(guò)試驗(yàn)裝置可產(chǎn)生的離心力，這些徑向配重中的一個(gè)或多個(gè)可被拆下或由具有不同質(zhì)量的類似配重來(lái)替換。然而，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，徑向配重包括徑向配重主體，該徑向配重主體實(shí)現(xiàn)為容納能夠連接到其的多個(gè)單獨(dú)的配重元件。例如，一個(gè)或多個(gè)附加配重元件可附接到徑向配重主體以增加其質(zhì)量，或從該徑向配重主體移除以減少其質(zhì)量。這種附加配重元件可具有為徑向配重主體質(zhì)量的5% - 10%的質(zhì)量。徑向配重可設(shè)計(jì)成使得數(shù)個(gè)單獨(dú)配重元件可例如以堆疊布置的形式連接到大致平坦的徑向配重主體的一個(gè)或兩個(gè)平坦側(cè)面。
[0025]優(yōu)選地，徑向配重被安裝到該軸上，使得徑向配重的主平面大致垂直于該軸的旋轉(zhuǎn)軸線。這種徑向配重是大致“平坦”形狀的。具有彼此上下疊置地安裝在該軸上的兩個(gè)或更多個(gè)這種單獨(dú)的徑向配重的實(shí)現(xiàn)方式允許這些徑向配重容易地設(shè)置成“堆疊”布置，其公共質(zhì)心處于最遠(yuǎn)離該軸的位置。當(dāng)單獨(dú)的徑向配重以風(fēng)扇狀布置散布時(shí)，這些徑向配重的合成質(zhì)心設(shè)置成更接近該軸。另選地或另外，徑向配重可被實(shí)現(xiàn)為賦予嵌套布置，即:使一個(gè)徑向配重可大致裝配在一個(gè)或多個(gè)其他徑向配重周圍或以其他方式容納所述一個(gè)或多個(gè)其他徑向配重。
[0026]由試驗(yàn)裝置產(chǎn)生的離心力優(yōu)選地大致直接地轉(zhuǎn)化為作用在試驗(yàn)下的部件上的力或負(fù)載。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，試驗(yàn)裝置包括用于將試驗(yàn)裝置連接到試驗(yàn)下的部件的連接機(jī)構(gòu)或負(fù)載傳遞機(jī)構(gòu)。該連接機(jī)構(gòu)優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為將在試驗(yàn)裝置的操作期間產(chǎn)生的離心力轉(zhuǎn)換為作用在試驗(yàn)下的部件上的橫向力。例如，連接機(jī)構(gòu)或負(fù)載傳遞機(jī)構(gòu)可包括剛性籠或框架。該軸優(yōu)選地在兩端處都安裝到該籠或框架，例如通過(guò)允許其自由旋轉(zhuǎn)的合適軸承實(shí)現(xiàn)。該籠或框架優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為牢固地安裝到處于試驗(yàn)下的部件，即在該籠與試驗(yàn)下的部件之間幾乎無(wú)自由度或者無(wú)自由度。由此，由旋轉(zhuǎn)的配重產(chǎn)生的離心力經(jīng)由該軸傳遞到該籠，并且經(jīng)由該籠傳遞到試驗(yàn)下的部件。優(yōu)選地，軸的軸線以合適取向安裝在該籠中，這是因?yàn)殡x心力的平面將垂直于軸的旋轉(zhuǎn)軸線。例如，由繞豎直軸旋轉(zhuǎn)的配重產(chǎn)生的離心力可通過(guò)合適的剛性的籠或框架轉(zhuǎn)換為作用在試驗(yàn)下的部件上的水平橫向力。
[0027]當(dāng)徑向配重繞所述軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，橫向力的方向和量值也將變化。對(duì)于安裝到試驗(yàn)機(jī)艙的鼻部或轂上的試驗(yàn)裝置來(lái)說(shuō)，離心力可轉(zhuǎn)換為當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生在風(fēng)力渦輪機(jī)中的真實(shí)橫向加載力，或者簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)換為風(fēng)力作用在機(jī)艙和塔架上的結(jié)果。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置允許恒定負(fù)載被施加到處于試驗(yàn)下的部件。在此，“恒定負(fù)載”應(yīng)當(dāng)被理解為恒定最大負(fù)載或恒定負(fù)載量值，這是因?yàn)槭┘拥皆囼?yàn)下的部件上的橫向力的方向(即，力矢量)將隨著徑向配重繞該軸旋轉(zhuǎn)而變化。使用根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置，這種“恒定負(fù)載”甚至在該軸的增加的旋轉(zhuǎn)頻率下也可被施加到試驗(yàn)下的部件，這是因?yàn)閺较蚺渲氐馁|(zhì)心隨著旋轉(zhuǎn)頻率的調(diào)節(jié)而可被容易地調(diào)節(jié)。該離心力由下述方程給出:
F 二 m' r - mA
其中，m是徑向配重裝置的質(zhì)量；ω是軸的角速度，即單位為弧度每秒的旋轉(zhuǎn)頻率；半徑r是旋轉(zhuǎn)軸線與徑向配重裝置的合成質(zhì)心之間的距離。
[0029]要記住的是，質(zhì)心可容易地大致設(shè)置在位于其上述最大值和最小值之間的任何點(diǎn)處，要清楚的是，通過(guò)調(diào)節(jié)半徑可簡(jiǎn)單地增加或減少離心力；同樣地，甚至當(dāng)角速度變化時(shí)，通過(guò)半徑的相應(yīng)調(diào)節(jié)可將離心力保持恒定。這允許試驗(yàn)裝置甚至在試驗(yàn)設(shè)施的諧振頻率下操作。例如，當(dāng)試驗(yàn)裝置頻率接近這種諧振頻率時(shí)，徑向配重裝置的質(zhì)心可減少以減少離心力并且同時(shí)保持該頻率。該離心力的減少導(dǎo)致施加到試驗(yàn)下的部件的橫向力的減少，使得將不會(huì)形成試驗(yàn)設(shè)施的諧振頻率擺動(dòng)。通過(guò)諸如附接到試驗(yàn)下的部件的合適區(qū)域和/或附接到試驗(yàn)裝置的應(yīng)變計(jì)或加速度計(jì)的傳感器，可檢測(cè)到對(duì)諧振頻率的接近。由此，根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置可在更寬范圍的試驗(yàn)條件下被使用。如上所述，實(shí)際施加到試驗(yàn)下的部件的橫向力的量值比離心力的量值大得多，即該離心力在諧振頻率附近通過(guò)試驗(yàn)設(shè)施的擺動(dòng)行為被有效地倍增或放大。
[0030]試驗(yàn)裝置可構(gòu)造成盡可能接近地模擬現(xiàn)實(shí)的力，甚至在量值和頻率上也是如此。然而，由于施加到真實(shí)部件上的負(fù)載的效果可能相對(duì)緩慢地形成，因此使用這種試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)必需運(yùn)行相對(duì)長(zhǎng)時(shí)間，例如數(shù)年。例如，作用在風(fēng)力渦輪機(jī)或類似結(jié)構(gòu)上的陣風(fēng)可具有非常低的“頻率”，例如僅為大約0.1 Hz,0.01 Hz或甚至更低。強(qiáng)勁的、有規(guī)律的陣風(fēng)可導(dǎo)致對(duì)各種結(jié)構(gòu)部件的加載，并且可導(dǎo)致風(fēng)力渦輪機(jī)塔架在這些頻率下的擺動(dòng)。源自這種加載的對(duì)疲勞的實(shí)時(shí)試驗(yàn)會(huì)花費(fèi)難以承受的長(zhǎng)時(shí)間。因此，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，試驗(yàn)裝置被實(shí)現(xiàn)為使得從試驗(yàn)裝置傳遞到試驗(yàn)下的部件的力相對(duì)于施加到這種部件的真實(shí)力被放大至少10的因子、更優(yōu)選地至少20的因子、最優(yōu)選的至少30的因子的比例。在10的比例因子下，具有僅0.1 Hz的平均頻率的這種有規(guī)律的陣風(fēng)的效果可利用在大約I Hz的頻率下的根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置來(lái)模擬。類似地，以30的因子的比例放大允許試驗(yàn)裝置在大約3 Hz下運(yùn)行。在這些更實(shí)際的旋轉(zhuǎn)速度下，由于這種擺動(dòng)導(dǎo)致的真實(shí)疲勞效果可能在短得多的時(shí)間范圍內(nèi)被觀測(cè)到。清楚地，“正?！必?fù)載的長(zhǎng)期效果可利用根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置以比例放大且加速的方式被容易地模擬，所述負(fù)載例如是由于在風(fēng)力渦輪機(jī)的操作期間轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)或由陣風(fēng)或恒定高速風(fēng)引起的施加在機(jī)艙和其他元件上的負(fù)載。對(duì)于待被用于風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施中的試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置的可調(diào)節(jié)徑向配重裝置優(yōu)選地具有合適大的總質(zhì)量；并且試驗(yàn)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被實(shí)現(xiàn)為使得軸以合適的軸旋轉(zhuǎn)頻率旋轉(zhuǎn)。于是，這種試驗(yàn)裝置在試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)運(yùn)行期間能夠施加“真實(shí)”橫向力至風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施的轂和機(jī)艙，即，所述橫向力等效于在真實(shí)時(shí)間跨度中由可比較部件經(jīng)歷的力。
[0031]試驗(yàn)程序可包括在固定旋轉(zhuǎn)頻率和固定離心力下操作試驗(yàn)裝置以特定時(shí)間長(zhǎng)度，例如數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)，之后調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)頻率和離心力以及施加它們以另一特定時(shí)間長(zhǎng)度。然而優(yōu)選地，為了更真實(shí)地模擬“真實(shí)”加載效果，軸的旋轉(zhuǎn)頻率優(yōu)選地在頻率周期中的較低頻率和較高頻率之間被定期地調(diào)節(jié)，并且這種頻率周期優(yōu)選地重復(fù)預(yù)定持續(xù)時(shí)間，所述預(yù)定持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于試驗(yàn)下的部件的估計(jì)壽命或可從該估計(jì)壽命導(dǎo)出。
[0032]如上所述，傳遞到試驗(yàn)下的部件的負(fù)載將使得形成應(yīng)變和疲勞的效果。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施優(yōu)選地包括諸如應(yīng)變計(jì)和加速度計(jì)等的傳感器的合適布置，所述傳感器被安裝或以其他方式連接到易受到材料疲勞的任何相關(guān)部件或元件。每個(gè)傳感器可傳遞數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)記錄單元，例如合適計(jì)算機(jī)，以用于存儲(chǔ)和分析。攝像機(jī)或其他光學(xué)傳感器的布置還可用于觀測(cè)諸如振動(dòng)或裂紋形成之類的行為。
[0033]本發(fā)明的其他目的和特征從下述詳細(xì)說(shuō)明結(jié)合附圖考慮時(shí)將變得明顯。然而要理解的是，附圖僅被設(shè)計(jì)成用于描述目的，并且不作為對(duì)本發(fā)明的限制的限定?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施的實(shí)施例；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的試驗(yàn)裝置的實(shí)施例；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的試驗(yàn)裝置的實(shí)施例中的徑向配重裝置和可旋轉(zhuǎn)的
軸；
圖4是對(duì)軸上的徑向配重裝置的各種位置以及相應(yīng)離心力的示意圖；
圖5是在對(duì)軸上的徑向配重裝置的一部分以及相應(yīng)離心力的示意圖；
圖6示出了利用現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)設(shè)施可獲得的橫向力的圖形；
圖7示出了利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施可獲得的橫向力的圖形；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的又一實(shí)施例中的位移機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0035]在附圖中，貫穿附圖相同的附圖標(biāo)記指代相同的物體。附圖中的物體不必按比例繪制。
[0036]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施2的實(shí)施例。處于試驗(yàn)下的部件包括風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)艙20和轂21?？墒褂门c在現(xiàn)實(shí)生活中會(huì)被使用的類型相同類型的模型，并且機(jī)艙20可安裝在塔架模型(例如，短彈簧裝置)上，所述塔架模型模擬了合適塔架構(gòu)造的行為。為了模擬轉(zhuǎn)子葉片旋轉(zhuǎn)和風(fēng)力負(fù)載的效果，根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置I借助適配器19或連接機(jī)構(gòu)19牢固地安裝到轂21，使得在試驗(yàn)裝置中產(chǎn)生的離心力作為橫向力F大致無(wú)減弱地傳遞到轂21和機(jī)艙20。
[0037]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置I的實(shí)施例的局部剖視圖。試驗(yàn)裝置I包括籠18或框架18，其中可旋轉(zhuǎn)的軸10借助軸承裝置101、102可旋轉(zhuǎn)地安裝在該籠或框架中。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13 (例如，馬達(dá)13)被實(shí)現(xiàn)為驅(qū)動(dòng)軸10，并且在該示例中借助驅(qū)動(dòng)帶130來(lái)驅(qū)動(dòng)軸10。徑向配重裝置11、12被安裝在軸10上。一個(gè)徑向配重11固定到軸10上，而也安裝在軸10上的另一徑向配重12可相對(duì)于第一徑向配重11移位。在該圖形中為了清楚起見(jiàn)未示出角位移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，但是可理解的是，所述角位移調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)改變并保持徑向配重11、12之間的角位移。當(dāng)軸10和徑向配重11、12旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生離心力。離心力的力矢量可被視覺(jué)化為從軸向外指向、穿過(guò)徑向配重裝置11、12的公共質(zhì)心并且隨軸10的角速度旋轉(zhuǎn)的矢量。該離心力借助剛性籠18通過(guò)連接機(jī)構(gòu)19被傳遞，并且傳入到風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施的轂21和機(jī)艙中。
[0038]圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的實(shí)施例中的徑向配重裝置11、12和可旋轉(zhuǎn)的軸10。具有旋轉(zhuǎn)軸線R的軸10由驅(qū)動(dòng)帶(未示出)旋轉(zhuǎn)，所述驅(qū)動(dòng)帶可借助安裝件131來(lái)抓持軸10并且使得軸10旋轉(zhuǎn)。該圖還示出了用于將軸10安裝到籠的安裝凸緣。該圖示出了兩個(gè)徑向配重11、12，它們處于由雙向箭頭示出的角位移。每個(gè)徑向配重11、12的質(zhì)心CM_11、CM_12定位在每個(gè)徑向配重11、12的外部?jī)?nèi)側(cè)的某個(gè)點(diǎn)處。由于徑向配重11、12以錯(cuò)開(kāi)的方式設(shè)置在軸10上，因此徑向配重裝置11、12的公共質(zhì)心CM_RW處于在徑向配重
11、12之間的空間中的一點(diǎn)處。因此，當(dāng)徑向配重裝置11、12隨軸10旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力的力矢量Fe將穿過(guò)徑向配重裝置11、12的公共質(zhì)心CM_RW，如由該圖中的力矢量箭頭Fe所示的那樣。[0039]圖4在該圖的上部示出了用于軸10上的徑向配重裝置11、12的各個(gè)位置以及相應(yīng)離心力分量的示意圖。該圖示出了旋轉(zhuǎn)軸線R、軸10的角速度ω、以及笛卡爾平面的X軸和y軸方向。每個(gè)徑向配重11、12的質(zhì)心CM_11、CM_12被示出，并且示出了它們的角位移Θ以及各自相應(yīng)的半徑r_ll、r_12。示出了組合的配重裝置11、12的共同質(zhì)心CM_RW以及相應(yīng)半徑r_RW。離心力矢量Fe包括X和y分量。在該圖的下部的繪圖中示出的曲線Fx_min、Fx_max、Fx_mid表示離心力矢量Fe的X分量。當(dāng)徑向配重裝置11、12旋轉(zhuǎn)了 360°的整圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力矢量Fe的X分量在零和最大值之間擺動(dòng)(y分量可被理解為具有相移了 180°的相同擺動(dòng))。對(duì)于180°的角位移Θ (B卩，其中這些徑向配重沿相反方向向外指向)來(lái)說(shuō)，離心力不可能超過(guò)由圖中的圖形Fx_min表示的某個(gè)最小值。對(duì)于0°的角位移Θ (即，其中這些徑向配重彼此上下疊置并且沿同一方向向外指向)來(lái)說(shuō)，離心力可達(dá)到由圖中的圖形Fxjnax表示的最大值。對(duì)于任何其他位置、例如對(duì)于90°的角位移Θ (g卩，其中這些徑向配重處于直角)來(lái)說(shuō),離心力可達(dá)到由圖中的圖形Fx_mid表示的中間量值。清楚地，角位移Θ的任何中間值將與對(duì)應(yīng)的X分量相關(guān)聯(lián)，使得力矢量大致在與軸10的旋轉(zhuǎn)軸線R正交的平面中旋轉(zhuǎn)。
[0040]圖5是在軸10上的徑向配重裝置的一部分以及離心力的相應(yīng)X分量的示意圖。因此，徑向配重11包括徑向配重主體，附加配重元件110可緊固到所述徑向配重主體。該圖中的繪圖示出了單獨(dú)由徑向配重主體可得到的離心力的X分量FX_body、以及由附接有多個(gè)附加配重元件110的徑向配重主體可得到的離心力的X分量Fx_add。這種附加配重元件110可在開(kāi)始試驗(yàn)過(guò)程之前緊固到徑向配重主體，以根據(jù)在試驗(yàn)下的具體部件的需要或特征來(lái)構(gòu)造試驗(yàn)裝置。
[0041]圖6示出了利用現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)設(shè)施可得到的力F [kN]的圖形。現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)裝置在操作期間不允許調(diào)節(jié)徑向配重裝置，因此不能在試驗(yàn)設(shè)施的諧振頻率fKES附近操作。該圖還示出了用于試驗(yàn)裝置的無(wú)量綱放大因子MF，如用虛線表示的那樣。這是當(dāng)離心力被轉(zhuǎn)換為傳遞到在試驗(yàn)下的部件(其已經(jīng)由試驗(yàn)裝置納入擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)中)上的力Fpa時(shí)，該離心力被被倍增或放大多少的量度。如該圖中示出的那樣，臨界范圍關(guān)于試驗(yàn)設(shè)施的諧振頻率fKES定位。在此，試驗(yàn)裝置所產(chǎn)生的力會(huì)通過(guò)諧振擺動(dòng)被放大至危險(xiǎn)水平，使得利用現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)運(yùn)行必須在該諧振頻率附近被中斷。因此，現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)過(guò)程按照兩個(gè)階段來(lái)實(shí)施。試驗(yàn)裝置需要最初配重設(shè)置，并且利用該配重產(chǎn)生離心力60。試驗(yàn)裝置被允許操作合適時(shí)間長(zhǎng)度、旋轉(zhuǎn)速度在由頻率上限值fun界定的頻率范圍內(nèi)循環(huán)。然后該試驗(yàn)裝置停止，并且配重被調(diào)節(jié)。利用配重的新組合，通過(guò)使得旋轉(zhuǎn)速度在由頻率下限值fUM—2界定的頻率范圍內(nèi)循環(huán)來(lái)產(chǎn)生離心力60。頻率極限值fUM—pfm—2被選擇成與諧振頻率fRES具有“安全距離”，使得得到的力Fpa被保持成不超過(guò)合理最大值。結(jié)果，由試驗(yàn)下的部件上的傳感器收集的任何測(cè)量值由于在諧振頻率附近的不連續(xù)性而將不完整。此外，由于配重在操作期間不可被調(diào)節(jié)，因此試驗(yàn)設(shè)施的諧振行為可能導(dǎo)致施加到試驗(yàn)下的部件的實(shí)際力的不想要的放大，并且這些力不可被認(rèn)為是“真實(shí)的”，使得由應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力傳感器等測(cè)量的結(jié)果可能不傳遞用于試驗(yàn)運(yùn)行的可靠或真實(shí)的結(jié)果。施加到試驗(yàn)下的部件的橫向力Fpa在大多數(shù)試驗(yàn)頻率范圍內(nèi)可能在量值上顯著地大于離心力60，如由這些圖形60、Fpa之間的差異所示的。
[0042]圖7示出了利用根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施可獲得的力的圖形。在此，可調(diào)節(jié)徑向配重裝置允許離心力Fe在試驗(yàn)設(shè)施的諧振頻率fKES附近根據(jù)需要減少。例如，兩個(gè)或更多個(gè)徑向配重可移動(dòng)到旋轉(zhuǎn)軸的相反兩側(cè)上，使得這些徑向配重的角位移最大化。由此，離心力Fe對(duì)于在諧振頻率fKES附近的旋轉(zhuǎn)頻率來(lái)說(shuō)可最小化。該圖還示出了用于試驗(yàn)裝置的無(wú)量綱放大因子MF，如用虛線所示的那樣。因此，傳送到風(fēng)力渦輪機(jī)的所得到的力Fwt將絕不超過(guò)危險(xiǎn)水平，并且試驗(yàn)可在較低頻率fmin和較高頻率fmax之間、例如在1.0 Hz和6.0 Hz之間無(wú)中斷地實(shí)施。該試驗(yàn)運(yùn)行可通過(guò)這些頻率來(lái)循環(huán)，即將軸的旋轉(zhuǎn)頻率從1.0Hz增加至6.0 Hz、然后將軸的旋轉(zhuǎn)頻率從6.0 Hz減少至1.0 Hz，如由離心力Fe的圖形上的箭頭所示的那樣，并且無(wú)限地重復(fù)該循環(huán)。
[0043]圖8示出了在根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的又一實(shí)施例中徑向配重裝置11、12的實(shí)現(xiàn)。在此，鏈條15被用于改變第一徑向配重11和第二徑向配重12之間的角位移。鏈條15由帶齒輪150來(lái)驅(qū)動(dòng)，所述帶齒輪繼而由控制器(未示出)依賴于軸10的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)致動(dòng)。第二徑向配重12借助偏心裝置103被安裝在軸10上。偏心裝置103使得第二徑向配重12從軸10的旋轉(zhuǎn)軸線R移位。在位移機(jī)構(gòu)(即，鏈條15或帶齒輪150)失效的情況下，偏心裝置103促使第二徑向配重12移動(dòng)到位于軸10的相對(duì)側(cè)上的“安全”位置，因此避免損壞試驗(yàn)裝置或試驗(yàn)下的部件。
[0044]雖然本發(fā)明已經(jīng)以優(yōu)選實(shí)施例及其變形的形式被公開(kāi)，但是將理解的是，可對(duì)其作出許多附加修改和變化而不偏離本發(fā)明的范圍。
[0045]為了清楚起見(jiàn)，要理解的是，貫穿本申請(qǐng)，“一”或“一個(gè)”的使用并不排除多個(gè)，并且“包括”并不排除其他步驟或元件。
【權(quán)利要求】
1.一種用于對(duì)部件(20，21)進(jìn)行試驗(yàn)的試驗(yàn)裝置(1)，所述試驗(yàn)裝置(I)包括: 安裝在可旋轉(zhuǎn)的軸(10)上的可調(diào)節(jié)徑向配重裝置(11，12)； 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(13)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于使所述軸(10)以軸旋轉(zhuǎn)速度(ω)旋轉(zhuǎn)； 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(15，150)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于:當(dāng)所述軸(10)旋轉(zhuǎn)時(shí)，相對(duì)于所述軸(10)調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置(11，12)的質(zhì)心(CM_RW)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗(yàn)裝置，其中，所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置(11，12)至少包括安裝在所述軸(10)上的第一徑向配重(11)和第二徑向配重(12)，使得這些徑向配重(11，12)之間的角位移(Θ )是可調(diào)節(jié)的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的試驗(yàn)裝置，其中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(15，150)被實(shí)現(xiàn)為:通過(guò)改變這些徑向配重(11，12)之間的角位移(Θ )來(lái)調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置(11，12)的質(zhì)心(CM_RW)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的試驗(yàn)裝置，其中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(15，150)被實(shí)現(xiàn)為獲得所述第一徑向配重(11)和所述第二徑向配重(12)之間在0°至180°的范圍內(nèi)的角位移(Θ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置，其中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(15，150)包括被連接在所述第一徑向配重(11)和所述第二徑向配重(12)之間的位移機(jī)構(gòu)(15，150)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置，其中，所述第二徑向配重(11)偏心地安裝在所述可旋轉(zhuǎn)的軸(10)上。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置，包括可編程控制器，用于根據(jù)所述軸旋轉(zhuǎn)速度(ω)來(lái)控制所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(15，150)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任`一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置，包括用于將所述試驗(yàn)裝置(I)連接到待被試驗(yàn)的部件(20，21)的連接機(jī)構(gòu)(19)，所述連接機(jī)構(gòu)(19)被實(shí)現(xiàn)為將在所述試驗(yàn)裝置(I)的操作期間產(chǎn)生的力(Fe)傳遞到處于試驗(yàn)下的所述部件(20，21)。
9.一種用于試驗(yàn)風(fēng)力渦輪機(jī)的多個(gè)部件(20，21)的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施(2)，所述風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施(2)包括根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置(I)，所述試驗(yàn)裝置被安裝至風(fēng)力渦輪機(jī)的部件(21)，使得在所述試驗(yàn)裝置(I)的操作期間由旋轉(zhuǎn)的徑向配重(11，12)產(chǎn)生的離心力(Fe)作為橫向力(Fwt)被傳遞到處于試驗(yàn)下的風(fēng)力渦輪機(jī)的部件(21)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪機(jī)試驗(yàn)設(shè)施，其中，所述試驗(yàn)裝置(I)的所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置(11，12)的總重量以及所述試驗(yàn)裝置(I)的軸旋轉(zhuǎn)頻率被選擇成產(chǎn)生與風(fēng)力渦輪機(jī)力(Fwt)對(duì)應(yīng)的離心力(Fe)。
11.一種用于對(duì)部件(20，21)進(jìn)行試驗(yàn)的方法，所述方法包括以下步驟: 將根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)裝置(I)安裝到處于試驗(yàn)下的部件(20，21)； 致動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(13)，以使所述軸(10)以旋轉(zhuǎn)速度(ω )旋轉(zhuǎn)；以及 致動(dòng)所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(15，150)，以當(dāng)所述軸(10)旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)于所述軸(10)調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置(11，12)的質(zhì)心(CM_RW)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，相對(duì)于所述軸(10)調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置(11，12)的質(zhì)心(CM_Rff)的步驟依賴于所述軸旋轉(zhuǎn)速度(ω )被執(zhí)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中，所述可調(diào)節(jié)徑向配重裝置(11，12)的質(zhì)心(CM_RW)針對(duì)與所述試驗(yàn)設(shè)施(2)的諧振頻率(fKES)對(duì)應(yīng)的軸旋轉(zhuǎn)頻率被朝向所述軸(10)調(diào)節(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的方法，包括在未中斷的頻率周期中在頻率上限值(fmin)和頻率下限值(fmax)之間周期性地調(diào)節(jié)所述軸旋轉(zhuǎn)頻率的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，頻率周期被重復(fù)以預(yù)定的持續(xù)時(shí)間，所述預(yù)定的持續(xù)時(shí)間與處于 試驗(yàn)下的所述部件(20，21)的估計(jì)壽命相關(guān)。
【文檔編號(hào)】G01M13/00GK103792074SQ201310527808
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月31日
【發(fā)明者】B.G.詹森 申請(qǐng)人:西門子公司