立式风电偏航减速机地面加载模拟装置

摘要

一种立式风电偏航减速机地面加载模拟装置，包括驱动电机、试验台架和加载组件，试验台架为具有至少三个立式安装孔的立式试验台架，主试减速机立式安装于试验台架上，加载组件包括陪试减速机和中间过渡齿轮，中间过渡齿轮由中心轴直立固定于试验台架上并同时与主试减速机输出齿轮和陪试减速机的输入齿轮啮合。本发明可模拟偏航减速机使用时的工作条件进行地面加载试验，最大限度地接近被试偏航减速机的风场高空运行时的工作状态，为考验被试偏航减速机的可靠性和稳定性提供了良好的条件。本发明结构简单紧凑，成本低，安装尺寸可调整，适合各种规格型号的该系列减速机，加载系统可发电，充分利用了能源，减小了试验能耗。

权利要求

1.一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，它包括驱动电机、试验台架和加载组件，其特征在于：所述的试验台架为具有至少三个立式安装孔的立式台架，主试减速机立式安装于试验台架上，所述的加载组件包括与主试减速机平行、直立安装于试验台架上的陪试减速机、设置于陪试减速机和主试减速机之间的中间过渡齿轮，所述的中间过渡齿轮由中心轴直立固定于试验台架上并同时与主试减速机输出端的齿轮和陪试减速机的输入端的齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：

所述的陪试减速机箱体内的传动结构与主试减速机箱体内的传动结构相同，所述的陪试减速机的输入端是位于箱体下端、与中间过渡齿轮啮合的齿轮和输入轴，其输出端是由箱体内的传动机构带动的、位于箱体上端的输出轴。

3.根据权利要求2所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：所述的试验台架上设置有两个分别与主试减速机和陪试减速机的安装法兰相配合的法兰座，所述的主试减速机和陪试减速机分别通过法兰安装在试验台架上的对应法兰座上。

4.根据权利要求3所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：

所述的试验台架具有上下两层台面，所述的主试减速机和陪试减速机法兰座设置于试验台架的上层台面上，所述的主试减速机输出端和陪试减速机输入端悬置于下层台面下，所述的中间过渡齿轮的中心轴上端由轴承安装于下层台面上、下端由设置于试验台架下部水平支架上的轴承支承，中间过渡齿轮位于主试减速机输出端和陪试减速机输入端之间，同时与主试减速机、陪试减速机输入端的齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：所述的陪试减速机的输出端上设置有发电机。

6.根据权利要求3所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：

所述的主试减速机、中间过渡齿轮和陪试减速机的中心线位于同一竖直平面内。

7.根据权利要求1所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：所述的驱动电机是直接安装在主试减速机输入端法兰上的原装驱动电机。

8.根据权利要求7所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：所述的试验台架的法兰座内衬有圆环状的过渡套，所述的过渡套包括一组可更换的、具有相同外径不同内径的过渡套。

9.根据权利要求8所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：所述的中间过渡齿轮与中心轴为可拆卸联接方式，所述的中间过渡齿轮包括一组可更换的具有不同参数的齿轮，所述的主试减速机与陪试减速机的安装和啮合通过选择更换过渡套和中间过渡齿轮实现。

10.根据权利要求9所述的一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，其特征在于：所述的陪试减速机上的发电机是由普通三相异步电动机接入励磁电容改造而成。

说明书

立式风电偏航减速机地面加载模拟装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种传动设备的试验装置，特别涉及一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置。

背景技术

[0002] 风力发电要求机组具有先进性、高可靠性、高稳定性，风力发电偏航减速机是风力发电机组的重要组件之一，是偏航系统的驱动减速机，立式安装在发电机组塔架底座四周。通过其输出轴与偏航系统大齿轮啮合的驱动，带动整个机舱进行偏航定向，使叶轮始终处于迎风状态，以充分利用风能，提高发电效率。在使用状态时，偏航减速机与控制系统相配合，当风力机组偏航对风控制系统根据风向标传感器信号需自动进行偏航对风时，偏航减速机的配套电机通电旋转，将动力输入偏航减速机，偏航减速机的输出轴齿轮带动偏航系统大齿轮，偏航系统大齿轮设置于发电机组塔架的塔筒法兰盘上，这样，通过偏航减速机输出轴与偏航系统大齿轮的啮合，使偏航系统大齿轮旋转，实现了整个机舱的偏航定向过程。
现有技术中的偏航减速机一般采用标准的NGW行星减速机结构，立式安装。偏航减速机的地面加载试验是指模拟偏航减速机的实际使用状态，即在规定的转速下，考虑风力发电机组所处的环境恶劣，温度很低，多风沙，甚至多盐雾等风场高空运行因素，对偏航减速机加上试验载荷进行运转，检验偏航减速机的各项性能指标是否达到标准要求。其模拟的首要条件是啮合条件，即模拟输出轴齿轮与偏航系统大齿轮的啮合传动。偏航减速机地面加载试验装置即是进行该试验的专门试验装置。

[0003] 而目前现有技术中尚未提供专门的立式偏航减速机的地面加载试验装置，通常是采用一般的减速机加载装置，其由专用的直流或交流电动机及其安装架、联轴器、转矩转速传感器及其安装架、联轴器、试验减速机及其安装架、联轴器、机械制动器(或电磁测功器，或磁粉制动器)及其安装架组成。采用该试验装置进行实验时，被测偏航减速机卧式安装，与加载装置通过联轴器联结，试验供给功率由电动机输出，经过所有传动件传递后，最后传递到耗能装置即机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器等加载装置上，以消耗被测试减速机所传递的能量。该装置的缺陷在于：1、未提供模拟偏航减速机实际使用状态的试验条件，如立式安装、输出轴齿轮与偏航系统大齿轮相啮合传动两大主要使用因素。实际上，立式安装使用的减速机在卧式安装试验时其工作状态相差甚远，因为输出轴上未安装齿轮，直接通过联轴器与加载装置联接，与实际使用中通过齿轮与偏航系统大齿轮啮合传动的传递效果有很大差别，且齿轮的性能未得到检验；因此该实验装置未能真实反映其使用状态的各主要因素，严重影响所得实验参数的准确性，难以保证实验目的的实现。2、试验装置的卧式安装方式占地面积大，对场地要求高，而且各试验部件分别由不同的安装架支承，安装时要求严格对中和配合，难以保证安装精度，费时费功，影响效率。3、其输出功率难以精确计量，无法在实验过程中准确反映输入功率的变动对输出功率的影响，且动力消耗严重，加载试验中加载装置会产生大量的热量，需要配置强有力的冷却设备。如果采用机械制动器，其使用过程中制动器磨损较严重，常需更换摩擦片，所以从设备配置到加载消耗需要的费用均较高。综上所述，一般减速机的试验装置难以达到立式偏航减速机的地面加载试验的要求，未有效考验偏航减速机在风场高空运行所要求的高可靠性性能，未能有效减小相应风险，不适于立式偏航减速机的地面加载试验。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置。它能针对立式风电偏航减速机地面加载模拟试验的要求，完全模拟偏航减速机在实际使用时的安装和运动条件对其进行加载试验，全面考验偏航减速机在风场高空运行所要求的高可靠性性能，从而减小相应风险；整个装置结构简单紧凑，投入成本较低；占地面积小；便于制造、安装和调整；能充分利用能源，减小能耗。

[0005] 本发明的技术方案是：一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，它包括驱动电机、试验台架和加载组件，其特征在于：所述的试验台架为具有至少三个立式安装孔的立式台架，主试减速机立式安装于试验台架上，所述的加载组件包括与主试减速机平行直立安装于试验台架上的陪试减速机、设置于陪试减速机和主试减速机之间的中间过渡齿轮，所述的中间过渡轮由中心轴直立固定于试验台架上并同时与主试减速机输出端的齿轮和陪试减速机的输入端的齿轮啮合。

[0006] 作为对本发明的进一步改进，所述的陪试减速机箱体内的传动结构与主试减速机箱体内的传动结构相同，所述的陪试减速机的输入端是位于箱体下端、与中间过渡轮啮合的齿轮和输入轴，其输出端是由箱体内的传动机构带动的、位于箱体上端的输出轴。

[0007] 作为对本发明的进一步改进，所述的试验台架上设置有两个分别与主试减速机和陪试减速机的安装法兰相配合的法兰座，所述的主试减速机和陪试减速机分别通过法兰安装在试验台架上的对应法兰座上。

[0008] 作为对本发明的进一步改进，所述的试验台架具有上下两层台面，所述的主试减速机和陪试减速机法兰座设置于试验台架的上层台面上，所述的主试减速机输出端和陪试减速机输入端悬置于下层台面下，所述的中间过渡齿轮的中心轴上端由轴承安装于下层台面上、下端由设置于水平支架上的轴承支承，中间过渡齿轮位于主试减速机输出端和陪试减速机输入端之间，同时与主试减速机、陪试减速机输出端和陪试减速机输入端的齿轮啮合。

[0009] 作为对本发明的进一步改进，所述的陪试减速机的输出端上设置有发电机。

[0010] 作为对本发明的进一步改进，所述的主试减速机、中间过渡齿轮和陪试减速机的中心线位于同一竖直平面内。

[0011] 作为对本发明的进一步改进，所述的驱动电机是直接安装在主试减速机输入端法兰上的原装驱动电机。

[0012] 作为对本发明的进一步改进，所述的试验台架的法兰座内衬有圆环状的过渡套，所述的过渡套包括一组可更换的、具有相同外径不同内径的过渡套。

[0013] 作为对本发明的进一步改进，所述的中间过渡齿轮与中心轴为可拆卸联接方式，所述的中间过渡齿轮包括一组可更换的具有不同参数的齿轮，所述的主试减速机与陪试减速机的安装和啮合通过选择更换过渡套和中间过渡齿轮实现。

[0014] 作为对本发明的进一步改进，所述的陪试减速机上的发电机是由普通三相异步电动机接入励磁电容改造而成。

[0015] 本发明的有益效果在于：

[0016] 1、本发明采用立式试验台架，可以完全模拟偏航减速机实际使用时的工作条件进行地面加载试验，即直立安装，输出端是由齿轮与齿轮啮合传动后测定输出功率，中间过渡齿轮模拟了风电机组的偏航大齿轮的齿圈，使地面加载试验最大限度地接近被试偏航减速机的风场高空运行时的工作状态，驱动电机为主试减速机的原装电动机时，更能完全模拟偏航减速机在实际使用时的安装和运行条件，为考验被试偏航减速机的可靠性和稳定性提供了良好的条件，可达到通过实验减小因偏航减速机故障带来相应风险的目的；

[0017] 2、本发明采用直立安装形式，各联接部件在竖直平面内叠加，如驱动电机通过法兰安装于被试偏航减速机上，大大降低了二者之间的同轴对中安装要求，容易保证安装精度，无需针对各部件设置各自的单独支架，如电机支架、减速机支架和加载组件支架，大幅减少了占地面积，节约了空间，结构简单紧凑，节省了大量的设备购置资金。

[0018] 3、本发明的加载装置为齿轮啮合组件和与被试减速机结构相同的陪试减速机，陪试减速机只是将其原输出端改造成输入端，将其原输入端改造成输出端，在输出端安装发电机可将所消耗功率转变为电能，所发电力可接入负载电路，可用作车间照明或通风或冷却水循环系统，充分利用了能源，减小了能耗。也便于测定输出功率，通过改变加载负载大小，实现对驱动电动机实际运行功率大小的拖动调整，从而可完成对主试减速机的加载调整实验，完善了实验条件。发电机可通过改造电动机实现，成本较低。

[0019] 4、本发明的加载方式以齿轮啮合方式代替联轴器联接方式，最大限度地接近其工作状态，且联结紧凑，容易保证安装精度，减少了制造成本。试验装置无需配置专门的冷却设备，没有采用机械制动器时摩擦片等配件消耗，加载试验消耗需要费用低。

[0020] 5、本发明设置系列化可更换的过渡套和中间过渡齿轮，可适应测试同系列不同规格被试减速机的测验要求，更换过渡套就可以调整安装尺寸，可以满足同系列减速机不同规格的其它机型的试验，实现一台多用，减少了大量制造件投入。

[0021] 6、由于驱动三相异步电动机可以是主试减速机所配备的原装三相异步电动机，不但不需另外配置专用的直流或交流电动机，同时直接考核试验了所配备的原装三相异步电动机，更能系统地检验整个偏航减速传动机构。

[0022] 总之本发明提供了专门适应于立式风力发电偏航减速机的地面加载试验的装置，达到立式偏航减速机的地面加载试验的要求，能有效考验偏航减速机在风场高空运行所要求的可靠性和稳定性，并可同时检测电机的性能，达到通过地面加载实验有效减小相应风险的目的，整个装置结构简单紧凑，投入成本较低，占地面积小，便于制造、安装和调整，能充分利用能源，减小实验能耗，最大限度地降低了实验成本。

附图说明

[0023] 下面结合附图对本发明作进一步的说明：

[0024] 图1为本发明的结构示意主视图；

[0025] 图2为本发明的结构示意俯视图；

[0026] 图3为本发明的结构示意A-A剖视图。

[0027] 图中：

[0028] 1、驱动三相异步电动机，2、主试减速机输入端法兰，3、主试减速机，4、主试减速机安装法兰，5、主试减速机输出齿轮轴，6、发电机，7、陪试减速机输出端法兰，8、陪试减速机，9、陪试减速机安装法兰，10、过渡套，11、试验台架，12、中心轴，13、轮毂，14、中间过渡齿轮，
15、陪试减速机输入齿轮轴，16、轴承，17、主试减速机法兰座，18、陪试减速机法兰座。

具体实施方式

[0029] 实施例1：

[0030] 一种立式风电偏航减速机地面加载模拟试验装置，如图1、2、3所示，用于对多级NGW行星偏航减速机进行地面加载模拟试验，它包括驱动电机、试验台架11和加载组件，试验台架11为具有三个立式安装孔、上层台面、下层台面、底部水平支架、由三对支脚对称支承固定于地面的立式台架，试验台架11的上层台面上有两个安装孔，其中一个立式安装孔为用于安装主试减速机3的通孔式主试减速机法兰座17，主试减速机3的输出端是位于的主试减速机输出齿轮轴5，加载组件包括与主试减速机3平行直立安装于试验台架11上、结构与主试减速机3相同的陪试减速机8、设置于陪试减速机8和主试减速机3之间的中间过渡齿轮14，陪试减速机8由陪试减速机安装法兰9安装于试验台架11上层台面上的另一个安装孔、即陪试减速机法兰座18上，陪试减速机8的下端为陪试减速机输入齿轮轴15，主试减速机法兰座17和陪试减速机法兰座18内均衬有可拆卸的圆环状过渡套10，过渡套10具有多个外径相同、内径不同的备选件，可根据主试减速机3和陪试减速机8尺寸的需要更换调整。中间过渡齿轮14的中心轴12上端由轴承16安装于试验台架11的下层台面上、下端由设置于水平支架上的轴承16支承，中间过渡齿轮14位于主试减速机输出齿轮轴5和陪试减速机输入齿轮轴15之间，同时与主试减速机输出齿轮轴5和陪试减速机输入齿轮轴15啮合。主试减速机3、中间过渡齿轮14和陪试减速机8的中心线位于同一竖直平面内。试验台架11下层台面的高度适应中间过渡齿轮14与主试减速机输出齿轮轴5和陪试减速机输入齿轮轴15啮合的需要，中间过渡齿轮14与中心轴12由轮毂13通过12个规格为M24的六角螺栓螺栓联接，可拆卸更换，中间过渡齿轮14包括一组可更换的、具有与主试减速机输出齿轮轴5和陪试减速机输入齿轮轴15轮齿参数相匹配的齿轮，通过更换过渡套10就可以调整陪试减速机8和主试减速机3的安装配合尺寸，更换中间过渡齿轮14就可以调整主试减速机3和陪试减速机8的齿轮啮合中心距。驱动三相异步电动机1直接安装在主试减速机3的输入端法兰2上，驱动三相异步电动机1就是主试减速机所配备的原装三相异步电动机。陪试减速机8的输出端是由箱体内的传动机构带动的安装于箱体上端的发电机6，发电机6由普通三相异步电动机接入励磁电容改造而成，其改造方案是在其三相绕组中，每相配置合适的激磁电容器，同时接入励磁电容，实现发电功能。

[0031] 本发明包括但不限于上述实施方式，如实验台的支撑和台面形状还可以是其他方便操作的形式，只要采用立式安装、齿轮啮合传递功率的检测试验方式，即属于本发明的保护范围。