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一种垂直轴风力机叶片挠度测量装置

关键词: 叶片风力机挠度紧固拉线

专 利 号:CN201310134079.2

专利类型:发明专利

所属行业:G:物理

有效期限:-- 至 --

价格: 面议

交易方式: 转让 许可

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专利详情

一种垂直轴风力机叶片挠度测量装置
权利要求

权利要求书


1.   一种垂直轴风力机叶片挠度测量装置,包括立杆紧固套(11)、叶片紧固套(7)、拉线式位移传感器、拉线固定销(8)、拉线保护套(14),其特征在于:叶片紧固套(7)的内壁与风力机叶片(6)横截面形状相吻合,叶片紧固套的一侧沿母线方向带有凸肩,有能插入紧固螺栓的圆孔;立杆紧固套(11)套装在双悬臂框架(3)的立杆上,其内壁与立杆横截面形状相吻合,两侧沿母线方向带有凸肩,有能插入紧固螺栓的圆孔;叶片紧固套(7)上安装有拉线固定销(8),传感器拉线(9)的一端固定在拉线固定销上;拉线式位移传感器的柱状体(10)借助底座和螺栓固定在立杆紧固套(11)上;拉线固定销(8)与拉线式传感器的柱状体(10)同轴线,且传感器拉线(9)具有预紧力。

2.
   根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机叶片挠度测量装置,其特征在于:所述的传感器拉线(9)外面套装一个由薄壁圆管构成的拉线保护套(14),拉线保护套的一端与拉线固定销(8)固连,而另一端与拉线式传感器的柱状体(4)的头部滑动套装。
说明书

说明书

一种垂直轴风力机叶片挠度测量装置 
技术领域
本发明属于风力机叶片挠度测量领域,具体涉及一种用于连续测量叶片展向挠度和动态监测叶片形变的垂直轴风力机叶片挠度测量装置。 
背景技术
叶片是垂直轴风力机重要的组成部分之一,由于叶片承受很高的离心载荷和弯矩,其使用寿命成为垂直轴风力机设计者十分关心的问题。同时,叶片在动态载荷作用下的变形对风力机的气动性能产生较大影响,研究叶片在旋转过程中的挠度变化有助于分析叶片与流场的作用机理,也为叶片的强度和刚度设计提供了依据,成为风力机正常工作的有利保障。 
大型风力机通常采用贴应变片的技术检测叶片的应力状态,但由于叶片尺寸较大,一般只能在叶片的某些位置进行测量,且应变片安装复杂、费时,对环境温度、湿度等因素敏感,给应变片测量技术的实施上带来一定的难度。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种精度更高、组装拆卸更方便、监测成本更低的垂直轴风力机叶片挠度测量装置。 
本发明的目的是这样实现的: 
本发明包括立杆紧固套、叶片紧固套、拉线式位移传感器、拉线固定销、拉线保护套,叶片紧固套的内壁与风力机叶片横截面形状相吻合,叶片紧固套的一侧沿母线方向带有凸肩,有能插入紧固螺栓的圆孔;立杆紧固套套装在双悬臂框架的立杆上,其内壁与立杆横截面形状相吻合,两侧沿母线方向带有凸肩,有能插入紧固螺栓的圆孔;叶片紧固套上安装有拉线固定销,传感器拉线的一端固定在拉线固定销上;拉线式位移传感器的柱状体借助底座和螺栓固定在立杆紧固套上;拉线固定销与拉线式传感器的柱状体同轴线,且传感器拉线具有预紧力。 
传感器拉线外面套装一个由薄壁圆管构成的拉线保护套,拉线保护套的一端与拉线固定销固连,而另一端与拉线式传感器的柱状体的头部滑动套装。 
本发明的有益效果在于: 
本发明公开的一种垂直轴风力机叶片挠度测量装置,安装拆卸方便,操作简单;且不易受环境温度和湿度等因素的影响,测量精度较高。另外,可以通过改变叶片紧固套和立杆紧固套的安装位置,连续测量叶片展向的挠度变化,提高了叶片挠度整体的测量范围和精度。本发明用来实现叶片挠度的动态测量,完成对风力机叶片应力状态和寿命的实时监测,降低了风力机的维护和监测成本。 
附图说明
图1为本发明的传感器及安装环境示意图; 
图2为本发明的的叶片挠度测量装置安装示意图; 
图3为本发明的叶片挠度测量装置细部结构示意图; 
图4为本发明的拉线式位移传感器的第一示意图; 
图5为本发明的拉线式位移传感器的第二示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。 
本发明中风轮旋转轴、支撑杆、U型框架构成了风轮框架结构,为叶片提供支撑和安装位置;叶片及上下连接板构成一个整体安装在风轮框架上,形成完整的旋转风轮结构。根据叶片截面形状制作叶片紧固套,使其可以与叶片较好的贴合在一起,叶片紧固套的开口端采用螺栓连接,可以实现叶片紧固套的定位安装。立杆紧固套套装在U型框架的立杆上,立杆紧固套的一端用螺栓锁紧;在叶片紧固套上安装拉线固定销,将拉线式位移传感器安装到立杆紧固套上,安装过程中使拉线固定销的轴线与传感器的轴线同轴,且使拉线安装完成后具有一定程度的预紧力。 
测量叶片挠度的工作原理如下:当叶片在风载和离心载荷等作用下发生弯曲变形时,拉线随着叶片的变形相应的伸长或缩短,这样拉线式位移传感装置内部的线轮则转过ni转,已知拉线式位移传感装置线轮的半径为r,初始状态下线轮已转过n0转,则某瞬时叶片的挠度为Δy=2πr·Δn=2πr·(ni‑n0)。通过测量叶片不同高度处的挠度,就可以绘制出叶片展向的变形情况,此外还可以推算出沿叶片纵向的载荷系数。 
本发明还可以包括这样一些特征: 
1、所述的立杆紧固套和叶片紧固套的安装位置可以调节,可以沿叶片展向移动。 
2、为了便于立杆紧固套的安装,所述的立杆紧固套可以由两部分构成,安装后可以在两部分接触部位通过螺栓紧固。 
3、为了降低风载对拉线产生额外变形的影响,在拉线固定销外侧与拉线式位移传感器输出轴端自由套装一个薄壁圆筒。 
本发明的实施装置包括立杆紧固套、叶片紧固套、拉线式位移传感器、拉线固定销、拉线保护套;且借助双悬臂框架中的立杆和安装于双悬臂框架双悬臂内侧的风力机叶片完成总体安装;其中,立杆紧固套套装在双悬臂框架的立杆上,其内壁与立杆横截面形状相吻合,两侧沿母线方向带有凸肩和并加工出圆孔,用于旋入紧固螺栓;当紧固螺栓松动时可调整立杆紧固套在立杆上的位置,确定之后旋紧定位;叶片紧固套内壁与叶片横截面形状相吻合,且在其一侧母线方向带有凸肩和并加工出圆孔,用于旋入紧固螺栓;当紧固螺栓松动时可调 整叶片紧固套在叶片上的位置,确定之后旋紧定位。叶片紧固套上安装有拉线固定销,用于固定拉线的一端,而拉线式位移传感器的柱状体借助底座和螺栓固定在立杆紧固套上。安装过程中,应确保拉线固定销与传感器的柱状体同轴线,拉线具有预紧力。为了降低风载对拉线产生额外的变形,拉线外面自由套装一个用薄壁圆管构成的拉线保护套,允许拉线保护套有一定的纵向位移。 
如图1和图2所示,一种垂直轴风力机叶片挠度测量的实施装置包括立杆紧固套11、叶片紧固套7、拉线式位移传感器、拉线固定销8、拉线保护套14;且借助双悬臂框架中的立杆和安装于双悬臂框架双悬臂内侧的风力机叶片完成总体安装。其中,立杆紧固套11套装在双悬臂框架3的立杆上,其内壁与立杆横截面形状相吻合,为了方便立杆紧固套11的安装,立杆紧固套11可以采用对扣式,两侧沿母线方向带有凸肩,并加工出圆孔,用于插入螺栓;当螺栓松动时可调整立杆紧固套11在立杆纵向上的位置,确定之后旋紧螺栓定位。叶片紧固套7内壁与叶片6横截面形状相吻合,且其一侧沿母线方向带有凸肩,并加工出圆孔,用于插入螺栓;当螺栓松动时可调整叶片紧固套7在叶片6纵向上的位置,确定之后旋紧螺栓定位。叶片紧固套7上安装有传感器拉线9的固定销8,用于固定传感器拉线9的一端,而拉线式位移传感器的柱状体4借助底座和螺栓固定在立杆紧固套11上。安装过程中,应确保传感器的拉线9的固定销与传感器的柱状体4同轴线,且拉线9具有预紧力。 
如图3所示,为了降低风载使拉线9产生的额外变形,拉线9外面套装一个由薄壁圆管构成的拉线保护套14,其一端拉线固定销8固连,而另一端与拉线式传感器柱状体4的头部滑动套装,即允许拉线保护套14有一定的纵向位移。 
风力机叶片6的挠度可由式Δy=Δn·2πr计算,式中,Δy为挠度,Δn拉线式位移传感器转过的圈数,且Δn=ni‑n0,n0为拉线式位移传感器安装时的圈数,r为拉线式传感器内部滚子的半径。 
本发明能够通过同时调整叶片紧固套7和立杆紧固套11的安装高度,连续测量叶片6不同高度处的挠度,并以较高精度测量出叶片6展向的变形情况。 
本发明采用精度较高的拉线式位移传感器测量叶片的变形,只要求传感器轴线与拉线固定端的轴线同轴,就能获得较高的叶片挠度测量精度;且传感器紧固套和拉线固定销的安装与拆卸方便,提高了叶片整体的测量精度,适于连续测量叶片展向的变形。 

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