本發(fā)明屬于風電機組用電器件可靠性試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低壓電器件可靠性測試裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

風力發(fā)電系統(tǒng)中，位于機艙或葉輪內(nèi)的機械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)遠離地面，對其進行維修/維護比較困難，且對于操作人員來說攀登塔架具有一定的危險性。并且，對發(fā)電系統(tǒng)的維護/維修可能需要停機，停機則會降低發(fā)電系統(tǒng)的產(chǎn)能。因此，應(yīng)當盡量保證機艙或葉輪內(nèi)的機械結(jié)構(gòu)和電氣系統(tǒng)中每個元器件或環(huán)節(jié)的可靠性，從而提高發(fā)電系統(tǒng)整體的可靠性。

對于一些可預(yù)知的不良工況，可以在設(shè)計階段作出預(yù)防措施，如關(guān)鍵部件或系統(tǒng)的冗余設(shè)計等。然而，風力發(fā)電系統(tǒng)的運行工況具有其特殊性，某些在其他領(lǐng)域通用的機械/電氣設(shè)備在風力發(fā)電系統(tǒng)中使用時則可能會出現(xiàn)新的問題，本領(lǐng)域人員應(yīng)當盡可能發(fā)現(xiàn)可能對系統(tǒng)可靠性造成影響的因素，并采取措施判斷是否需要采取應(yīng)對措施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供一種低壓電器件可靠性測試裝置及系統(tǒng)，能夠檢測旋轉(zhuǎn)工況下低壓電器件的可靠性。

第一方面，提供一種低壓電器件可靠性測試裝置，用于對低壓電器試件施加測試動載荷，其包括支架和行走裝置。支架包括軸線水平設(shè)置的環(huán)形導(dǎo)軌；行走裝置用于安裝待測試的低壓電器試件，連接于環(huán)形導(dǎo)軌并能沿環(huán)形導(dǎo)軌行走。

在第一種可能的實現(xiàn)方式中，行走裝置包括具有能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動運動的驅(qū)動部件，驅(qū)動部件與環(huán)形導(dǎo)軌抵靠接觸，驅(qū)動部件轉(zhuǎn)動時能通過抵靠接觸產(chǎn)生的作用力驅(qū)動行走裝置。

結(jié)合上述可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，抵靠接觸為嚙合接觸或相切接觸。

結(jié)合上述可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，當行走裝置的驅(qū)動部件與環(huán)形導(dǎo)軌之間為相切接觸時，驅(qū)動部件包括滾輪，滾輪的回轉(zhuǎn)表面與環(huán)形導(dǎo)軌相切接觸。

結(jié)合上述可能的實現(xiàn)方式，在第四種可能的實現(xiàn)方式中，滾輪的回轉(zhuǎn)表面在縱截面上呈“V”形，環(huán)形導(dǎo)軌具有與回轉(zhuǎn)表面形狀適配的導(dǎo)向部。

結(jié)合上述可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，滾輪的回轉(zhuǎn)表面繞有用于增大摩擦阻力的圓環(huán)。

結(jié)合上述可能的實現(xiàn)方式，在第五種可能的實現(xiàn)方式中，低壓電器件可靠性測試裝置還包括回轉(zhuǎn)裝置，回轉(zhuǎn)裝置具有軸向豎直的回轉(zhuǎn)部，支架直接或間接固定于回轉(zhuǎn)部。

結(jié)合上述可能的實現(xiàn)方式，在第六種可能的實現(xiàn)方式中，低壓電器件可靠性測試裝置還包括具有振動部的振動裝置，支架設(shè)置于振動部。

第二方面，提供一種低壓電器件可靠性測試系統(tǒng)，用于測試動載荷下低壓電器試件的可靠性，包括測試裝置、控制裝置和驅(qū)動裝置。測試裝置為第一方面中任意一項所說明的低壓電器件可靠性測試裝置，用于安裝待測試的低壓電器件，低壓電器件具有執(zhí)行電路和控制電路；控制裝置用于向控制電路發(fā)出測試信號，并能接受執(zhí)行電路的反饋信號；驅(qū)動裝置能夠驅(qū)動測試裝置中的行走裝置轉(zhuǎn)動。

在第一種可能的實現(xiàn)方式中，控制裝置包括PLC模塊，PLC模塊包括輸入接口和輸出接口，輸出接口用于連接待測試的低壓電器件的控制電路，輸入接口用于連接低壓電器件的執(zhí)行電路。

結(jié)合上述可能的實現(xiàn)方式，在第二種可能的實現(xiàn)方式中，PLC模塊固定于行走裝置上。

結(jié)合上述可能的實現(xiàn)方式，在第三種可能的實現(xiàn)方式中，驅(qū)動裝置至少包括變頻器和驅(qū)動齒輪傳動組件和滾輪的電機，計算機能通過變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速。

本發(fā)明提供的低壓電器件可靠性測試裝置及系統(tǒng)，能夠通過行走裝置在豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動模擬葉輪轉(zhuǎn)動的工況，向設(shè)置在行走裝置上的待測試低壓電器件施加動載荷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例提供的低壓電器件可靠性測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中局部放大視圖I；

圖3為圖1中行走裝置結(jié)構(gòu)主視圖；

圖4為圖3的左視圖；

圖5為滾輪與環(huán)形導(dǎo)軌配合部位的剖視圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施例提供的低壓電器件可靠性測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

100-支架，110-底座，120-豎板，130-環(huán)形導(dǎo)軌，131-內(nèi)導(dǎo)軌面，132-外導(dǎo)軌面；

200-行走裝置，210-安裝板，220-張緊構(gòu)件，230-滾輪，240-齒輪傳動組件；

700-繼電器，800-PLC模塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在下面的詳細描述中，提出了許多具體細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的全面理解。但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯的是，本發(fā)明可以在不需要這些具體細節(jié)中的一些細節(jié)的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發(fā)明的示例來提供對本發(fā)明的更好的理解。本發(fā)明決不限于下面所提出的任何具體結(jié)構(gòu)和配置，而是在不脫離本發(fā)明的精神的前提下覆蓋了零件、部件和連接方式的任何修改、替換和改進。

此外，所描述的特征、結(jié)構(gòu)或特性可以以任何合適的方式結(jié)合在一個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節(jié)從而給出對本發(fā)明的實施例的充分理解。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本申請。

風力發(fā)電系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)工況較為復(fù)雜，運轉(zhuǎn)過程涉及到葉輪旋轉(zhuǎn)、偏航和槳葉變槳等動作，以上動作可能會引起各個設(shè)備的振動或?qū)δ承┰O(shè)備產(chǎn)生動力載荷。例如，風力發(fā)電機組葉輪內(nèi)的變槳裝置中包括電機和傳動裝置，電機的控制電路中一般有繼電器、接觸器等低壓電器，這部分電器元件在實際接線中設(shè)置于葉輪內(nèi)并隨葉輪旋轉(zhuǎn)。低壓電器中的觸頭多由銜鐵驅(qū)動，銜鐵由電磁線圈的電磁力和/或彈簧彈力驅(qū)動。葉輪旋轉(zhuǎn)時低壓電器件的銜鐵或觸頭等關(guān)鍵元件會受到離心力等動載荷，可能會對低壓電器件內(nèi)的磁力和彈簧彈力造成干擾。本發(fā)明提供的低壓電器件可靠性測試裝置及系統(tǒng)，可模擬風力發(fā)電機組的葉輪旋轉(zhuǎn)工況，能夠?qū)Φ蛪弘娖髟嚰┘訙y試動載荷，并對該動載荷工況下低壓電器件的觸頭閉合/打開的穩(wěn)定性進行測試。

參考圖1至圖5，圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例提供的低壓電器件可靠性測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1中局部放大視圖I，圖3為圖1中行走裝置200主視圖，圖4為圖3的左視圖，圖5為滾輪與環(huán)形導(dǎo)軌配合部位的剖視圖。

低壓電器件可靠性測試裝置包括支架100和行走裝置200。支架100上設(shè)置有軸線水平的環(huán)形導(dǎo)軌130。行走裝置200用于安裝待測試的低壓電器試件，可動地連接于環(huán)形導(dǎo)軌130上并能沿環(huán)形導(dǎo)軌130在豎直平面內(nèi)行走，模擬葉輪轉(zhuǎn)動的工況，能夠?qū)Φ蛪弘娖髟嚰┘觿虞d荷(離心力)。

支架100包括底座110和豎板120。豎板120連接于底座110，豎板120上設(shè)置有大圓孔，大圓孔的周面部分設(shè)置有環(huán)形導(dǎo)軌130。底座110為矩形板結(jié)構(gòu)，使用時可水平設(shè)置在地面上。豎板120與底座110之間設(shè)置有用于增加強度的斜桿。

環(huán)形導(dǎo)軌130具有兩個內(nèi)導(dǎo)軌面131和兩個外導(dǎo)軌面132。兩個內(nèi)導(dǎo)軌面131形成截面呈“∧”形的導(dǎo)向部，且該導(dǎo)向部大部分位于豎板120上的大圓孔內(nèi)部，“∧”導(dǎo)向部的兩個末端延伸出大圓孔的孔外，即分別凸出于豎板120的板面之外?！啊摹睂?dǎo)向部凸出于豎板120板面之外的部分形成兩個環(huán)狀凸緣，該兩個環(huán)狀凸緣的直徑大于豎板120上大圓孔的直徑，且形成有外圓周面，外圓周面即外導(dǎo)軌面132。環(huán)形導(dǎo)軌130可以是與豎板120一體成型的，也可以是預(yù)加工成型后再裝配至豎板120上。

行走裝置200包括能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動運動的驅(qū)動部件和安裝板210，本實施例中驅(qū)動部件包括電機(圖未示)、齒輪傳動組件240和兩個滾輪230。滾輪230用于與環(huán)形導(dǎo)軌130的內(nèi)導(dǎo)軌面131抵靠接觸，即滾輪230的回轉(zhuǎn)表面與內(nèi)導(dǎo)軌面131相切。滾輪230在轉(zhuǎn)動時能通過抵靠接觸產(chǎn)生的作用力驅(qū)動所述行走裝置，即通過二者之間的靜摩擦力進行驅(qū)動。安裝板210的一側(cè)用于安裝待測試的低壓電器件，另一側(cè)用于安裝電機、齒輪傳動組件240和滾輪230。在使用時，可以在安裝板210上安裝四個張緊構(gòu)件220，用于與環(huán)形導(dǎo)軌130的外導(dǎo)軌面132進行配合，對行走裝置200進行張緊，使?jié)L輪230與環(huán)形導(dǎo)軌130之間具有足夠的靜摩擦力和防止行走裝置200從導(dǎo)軌上脫落。

本實施中安裝板210為矩形板，安裝板210的一側(cè)設(shè)置有用于安裝待測試低壓電器件的安裝架(圖未示)，另一側(cè)設(shè)置有用于安裝驅(qū)動部件的支架。支架上設(shè)置有多個安裝孔和軸，用于安裝電機、兩個滾輪230和齒輪傳動組件240。

滾輪230為具有回轉(zhuǎn)表面的回轉(zhuǎn)體，回轉(zhuǎn)表面由兩個傾斜的環(huán)面構(gòu)成并在滾輪230縱截面上呈“V”形，該回轉(zhuǎn)表面可與環(huán)形導(dǎo)軌130的“∧”狀導(dǎo)向部適配。滾輪230的兩個傾斜的環(huán)面上均設(shè)置有多個環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)繞(套)有用于增大摩擦阻力的圓環(huán)，并且圓環(huán)的環(huán)體凸出于環(huán)面。圓環(huán)可由橡膠制成，具有彈性和較大的摩擦系數(shù)，當滾輪230安裝至環(huán)形導(dǎo)軌130時，其圓周面與環(huán)形導(dǎo)軌130的“∧”狀導(dǎo)向部配合，圓環(huán)能夠增加到導(dǎo)軌導(dǎo)向面與滾輪圓周面之間的壓力和靜摩擦力。滾輪230的圓周面為“V”形，當滾輪230騎跨于環(huán)形導(dǎo)軌130的“∧”狀導(dǎo)向部時，兩個傾斜且對稱的內(nèi)導(dǎo)軌面131能夠使?jié)L輪230進行自定心，并且限制滾輪230在環(huán)形導(dǎo)軌130的軸向竄動。

張緊構(gòu)件220包括連接桿組件和導(dǎo)向輪。連接桿組件的一端具有彎頭以形成“L”形，導(dǎo)向輪可轉(zhuǎn)動地連接在該彎頭末端；連接桿組件的另一端垂直連接于安裝板210上。張緊構(gòu)件220的數(shù)量為四個，分別設(shè)置在安裝板210的四個角上，并且四個張緊構(gòu)件220的導(dǎo)向輪的軸線均平行。使用時，四個張緊構(gòu)件220分為兩組，每組數(shù)量為兩個，并且分別位于豎板120的兩側(cè)，每組中的導(dǎo)向輪的圓周面與環(huán)形導(dǎo)軌130的兩個外導(dǎo)軌面132分別抵靠接觸，提供行走裝置200在環(huán)形導(dǎo)軌130上圓周運動時所需的向心力。連接桿組件包括連接套筒、彈簧(圖未示)和連接軸，彈簧設(shè)置在套筒內(nèi)并將連接軸拉向安裝板210。連接軸的一端的圓周面上設(shè)置有手柄，連接套筒上設(shè)置有兩個縱向槽和一個周向槽，周向槽連通兩個縱向槽，形成“h”形的槽系。其中，一個縱向槽在連接套筒的一個端部具有開口，可供連接軸插入連接套筒時手柄穿過?！癶”形的槽系能夠便于連接軸的拆卸。

在使用時，行走裝置200安裝于環(huán)形導(dǎo)軌130上，兩個滾輪230均騎跨在環(huán)形導(dǎo)軌130的“∧”狀導(dǎo)向部上，四個張緊構(gòu)件220的導(dǎo)向輪與環(huán)形導(dǎo)軌130的外導(dǎo)軌面132上。繼電器700和PLC模塊800可以固定于行走裝置200的安裝板210上。在底座110一側(cè)設(shè)置滑環(huán)500，使滑環(huán)500與環(huán)形導(dǎo)軌130同軸，并將電源線和信號線通過滑環(huán)接入行走裝置200上的電機、繼電器700和PLC模塊800。行走裝置200與滑環(huán)500之間可以通過連接桿(圖未示)進行剛性連接，使行走裝置200轉(zhuǎn)動時由連接桿驅(qū)動滑環(huán)轉(zhuǎn)動；也可以僅依靠二者之間的電纜驅(qū)動滑環(huán)轉(zhuǎn)動。

行走裝置200沿環(huán)形導(dǎo)軌130在豎直平面內(nèi)回轉(zhuǎn)時，可使繼電器700受到離心力作用，模擬了葉輪中低壓電器件的工況。在回轉(zhuǎn)過程中可以通過PLC模塊800向繼電器700發(fā)送測試信號，并根據(jù)繼電器700的反饋信號判斷是否工作正常，藉此判斷其可靠性。

行走裝置200本身質(zhì)量較小，在回轉(zhuǎn)過程中需要的動力較小，可節(jié)約能量。

在可選實施例中，支架100可以設(shè)置在回轉(zhuǎn)裝置上?；剞D(zhuǎn)裝置具有底座和回轉(zhuǎn)部，回轉(zhuǎn)部為圓盤狀結(jié)構(gòu)，其軸線豎直設(shè)置，并能夠繞自身軸線相對于底座轉(zhuǎn)動。底座中設(shè)置電機和齒輪傳動結(jié)構(gòu)，以驅(qū)動回轉(zhuǎn)部轉(zhuǎn)動。在使用時可以同時驅(qū)動行走裝置200在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動以及回轉(zhuǎn)裝置的回轉(zhuǎn)部在水平面轉(zhuǎn)動，可同時模擬葉輪回轉(zhuǎn)和偏航的工況。

在可選實施例中，支架100可以設(shè)置在振動裝置上。振動裝置具有振動部，能夠提供水平、豎直或其他方向的振動，用于模擬風力發(fā)電機組槳葉變槳等工況引起的振動。振動部的振動由激振裝置驅(qū)動，激振裝置可以為超聲波激振裝置、電磁激振裝置或慣性激振裝置等，能夠提供具有預(yù)定幅值和頻率的振動。使用時，可同時驅(qū)動行走裝置200在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動以及振動裝置的振動部振動，可同時模擬葉輪回轉(zhuǎn)和振動的工況。

在可選實施例中，滾輪230的圓周面為柱面，相應(yīng)地環(huán)形導(dǎo)軌130與之配合的導(dǎo)軌面形狀為內(nèi)圓柱面。

在可選實施例中，滾輪230還可以為齒輪，環(huán)形導(dǎo)軌130還可以為齒圈，可通過二者齒面的抵靠接觸形成嚙合接觸，實現(xiàn)齒輪在環(huán)形導(dǎo)軌130上的運動。

本發(fā)明實施例還提供了一種低壓電器件可靠性測試系統(tǒng)，用于測試動載荷下低壓電器試件的可靠性。參考圖6，圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施例提供的低壓電器件可靠性測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?？煽啃詼y試系統(tǒng)1包括測試裝置30、控制裝置和驅(qū)動裝置，用于測試繼電器700在旋轉(zhuǎn)工況下的可靠性。本實施例中，測試裝置30為前述任意一個實施例中所說明的低壓電器件可靠性測試裝置，用于安裝待測試的低壓電器件(繼電器700)和PLC模塊(可編程邏輯控制器)。控制裝置包括計算機900和PLC模塊800；驅(qū)動裝置包括變頻器10和電機20。

測試裝置30用于安裝待測試的低壓電器件和PLC模塊800，本實施例中，低壓電器為繼電器700，該繼電器包括觸頭電路和電磁線圈電路，觸頭電路即執(zhí)行電路，電磁線圈電路即控制電路。對于常開觸頭及其線圈，當線圈電路中不通電時，觸頭電路處于斷開狀態(tài)；當線圈通電時，觸頭電路處于閉合狀態(tài)。對于常閉觸頭及其線圈，當線圈電路中不通電時，觸頭電路處于閉合狀態(tài)；當線圈通電時，觸頭電路處于斷開狀態(tài)。

控制裝置中，PLC模塊800包括輸入接口和輸出接口，輸出接口連接待測試低壓電器件的控制電路，輸入接口連接低壓電器件的執(zhí)行電路。PLC模塊800與計算機900之間也有通訊連接，可以為實時的在線連接，計算機900可向PLC模塊800發(fā)送實時的測試信號并接和存儲收PLC模塊800的反饋信號。PLC模塊800能夠?qū)⒂嬎銠C900的測試信號發(fā)送至待測試低壓電器，并接收由待測試低壓電器的反饋信號。PLC模塊800固定于行走裝置上，能夠減少由測試裝置30中引出的接線，從而減少滑環(huán)所需的信道數(shù)量。在可選實施例中，還可以不設(shè)置計算機900，PLC模塊800本身具有存儲單元，可預(yù)存控制程序，并對測試中獲得的數(shù)據(jù)進行存儲，同樣可以執(zhí)行控制功能。在其他可選實施例中，還可以以單片機替代PLC模塊800執(zhí)行控制功能。

驅(qū)動裝置包括變頻器10和電機20，電機20用于驅(qū)動齒輪傳動組件240和滾輪230轉(zhuǎn)動。變頻器10可由計算機900控制頻率，從而對電機20進行調(diào)頻調(diào)速?？筛鶕?jù)葉輪實際轉(zhuǎn)速換算本系統(tǒng)中行走裝置的合理轉(zhuǎn)速，保證待測試低壓電器件具有與實際工況相當?shù)木€速度。

測試時，首先通過計算機900控制變頻器10調(diào)節(jié)電機20的轉(zhuǎn)速，使測試裝置30中行走裝置200的速度達到預(yù)定值。再通過計算機900向PLC模塊800發(fā)送測試信號，如使繼電器線圈得電的信號；同時計算機900接收PLC模塊800獲得的反饋信號，即繼電器中觸頭電路中的相應(yīng)“接通”/“斷開”信號。當繼電器的觸頭為常開觸頭且PLC模塊800發(fā)送的測試信號為使繼電器線圈得電的信號時，反饋信號應(yīng)為穩(wěn)定的“接通”信號，如果測試過程中反饋信號中出現(xiàn)斷開的信號，則表明在該工況下繼電器的性能不可靠。

在可選實施例中，同時使回轉(zhuǎn)裝置處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，使得待測試的低壓電器件處于水平回轉(zhuǎn)和豎直回轉(zhuǎn)的復(fù)合工況下，可同時模擬風力發(fā)電機組運行過程中葉輪轉(zhuǎn)動和偏航的工況。

本發(fā)明提供的低壓電器件可靠性測試裝置和系統(tǒng)，可以模擬葉輪旋轉(zhuǎn)的工況，測試繼電器等低壓電器件在該工況下的可靠性。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準。