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1、(10)申请公布号 CN 103939296 A (43)申请公布日 2014.07.23 CN 103939296 A (21)申请号 201410154494.9 (22)申请日 2014.04.17 F03D 11/00(2006.01) G09B 23/18(2006.01) (71)申请人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38 号 (72)发明人 杨世锡 何俊 甘春标 王威 牛乾 池永为 (74)专利代理机构 杭州宇信知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 33231 代理人 张宇娟 (54) 发明名称 海上风力发电机模拟实验装置 (57) 摘要 本发明提供了。
2、一种海上风力发电机模拟实验 装置， 包括风轮、 用于带动风轮转动的动力机构及 用于传递动力的传动机构， 所述传动机构通过转 轴带动风轮转动， 所述转轴通过支撑座安装在基 座上， 还包括用于模拟产生环境应力的激振机构、 用于收集各部件实验数据的数据收集机构及用于 处理实验数据的数据分析机构 ； 所述激振机构包 括能全方位调节接触间距的横向激振器和由激励 信号设备控制的竖向激振器。本发明提供的海上 风力发电机模拟实验装置整体按照一定比例由实 际尺寸缩小后得到， 能非常精准的还原实际海上 风力发电机的工作状态。横向激振器和竖向激振 器结合更加符合海上复杂的实验环境， 模拟激励 后得到的实验数据更加符。
3、合海上风力发电机的实 际工作情况。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103939296 A CN 103939296 A 1/2 页 2 1. 海上风力发电机模拟实验装置， 包括均匀设有至少两个叶片 （11） 的风轮 （1） 、 用于 带动所述风轮转动的动力机构及用于传递动力的传动机构， 所述动力机构带动所述传动机 构运转， 所述传动机构通过转轴 （2） 带动所述风轮 （1） 转动， 所述转轴通过支撑座 (41) 安装 在基座 （。
4、4） 上， 其特征在于， 还包括用于模拟产生环境应力的激振机构、 用于收集各部件实 验数据的数据收集机构及用于处理实验数据的数据分析机构 ； 所述激振机构包括能全方位 调节接触间距的横向激振器 （6） 和由激励信号设备控制的竖向激振器 （8） 。 2. 根据权利要求 1 所述的海上风力发电机模拟实验装置， 其特征在于， 所述横向激振 器 （6） 设有两个， 分别设置于所述转轴 （2） 的轴向和径向 ； 所述横向激振器 （6） 包括底座 （61） 、 固定设置在所述底座上的角度调节装置 （62） 、 通过连接板 （63） 设置于所述角度调节 装置上的位移调节装置 （64） 及设置在所述位移调节装。
5、置上用于传递激励信号的激振触头 （66） 。 3. 根据权利要求 2 所述的海上风力发电机模拟实验装置， 其特征在于， 所述角度调节 装置 （62） 包括通过螺栓 （625） 固定在所述底座 （61） 上的转盘座 （621） 、 固定设置在所述转 盘座上且标有角度的环形刻度盘 （622） ， 所述环形刻度盘的圆心处设有圆形夹紧盘 （623） ， 在夹紧盘和刻度盘之间的空隙中设有圆形导轨 （624） ， 所述连接板 （63） 下表面设有与所述 圆形导轨适配的滑块， 所述连接板 （63） 能以所述圆形导轨的中心线为轴心线作水平旋转运 动。 4. 根据权利要求 3 所述的海上风力发电机模拟实验装置，。
6、 其特征在于， 所述连接板 （63） 上设有至少一个定位孔， 所述定位孔中心线与所述连接板水平旋转运动轴心线之间的 间距等于所述圆形导轨 （624） 的半径， 所述定位孔内设有夹紧螺栓 （626） 。 5. 根据权利要求 2-4 任一项所述的海上风力发电机模拟实验装置， 其特征在于， 所述 位移调节装置 （64） 包括固定设置在所述连接板 （63） 上且为中空结构的固定块 （641） 、 下部 嵌装在固定块中空结构内的活动块 （642） 、 贯穿设置在固定块上且与活动块下部通过螺纹 配合的丝杆 （643） 。 6. 根据权利要求 5 所述的海上风力发电机模拟实验装置， 其特征在于， 所述活动块。
7、 （642） 上部设有一固定的安装板 （65） ， 所述激振触头 （66） 固定设置在所述安装板一侧表 面 ； 所述激振触头 （66） 采用非接触式激振触头， 且所述激振触头中心高度与所述风轮中心 高度齐平， 所述激振触头的激励信号由信号发生器的输出信号经功率放大器放大后获得。 7. 根据权利要求 5 所述的海上风力发电机模拟实验装置， 其特征在于， 所述竖向激振 器 （8） 包括多个呈 M*N 形式安装在所述基座 （4） 下表面的液压柱， 其中， M、 N 均为大于 0 的 自然数 ； 所述竖向激振器的激励信号由信号发生器的输出信号经功率放大器放大后获得。 8. 根据权利要求 7 所述的海上。
8、风力发电机模拟实验装置， 其特征在于， 所述动力机构 采用电动机 （5） ； 所述传动机构采用齿轮传动， 包括用于安装齿轮的齿轮箱 （3） ， 所述齿轮箱 内部采用一个一级定轴轮系加两个行星轮系的传动形式， 包括位于齿轮箱高速输入端的一 级定轴轮系 （31） 、 位于中间的二级行星轮系 （32） 及位于齿轮箱低速输出端的三级行星轮 系 （33） 。 9. 根据权利要求 8 所述的海上风力发电机模拟实验装置， 其特征在于， 所述电动机输 出轴 （51） 与齿轮箱输入轴通过联轴器一 （71） 连接， 所述一级定轴轮系 （31） 包括由齿轮箱 输入轴带动旋转且齿数较小的一级主动轮 （311） 及与一。
9、级主动轮适配且齿数较大的一级 权 利 要 求 书 CN 103939296 A 2 2/2 页 3 从动轮 （312） ； 所述一级定轴轮系的一级输出轴与二级行星轮系 （32） 的二级输入轴通过联 轴器二 （72） 连接， 所述二级行星轮系包括套装在二级输入轴上的二级太阳轮 （321） 、 三个 与二级太阳轮外啮合且均匀分布的二级行星轮 （322） 、 用于安装二级行星轮的二级行星架 （323） 及与三个二级行星轮内啮合且固定嵌装在齿轮箱 （3） 内的二级内齿圈 （324） ； 所述二 级行星架的轴心线上固定有二级输出轴， 且二级输出轴与三级行星轮系 （33） 的三级输入轴 通过联轴器三 （7。
10、3） 连接 ； 所述三级行星轮系包括套装在三级输入轴上的三级太阳轮 （331） 及三个与三级太阳轮外啮合且均匀分布的三级行星轮 （332） 、 与三个三级行星轮均啮合且 固定嵌装在齿轮箱 （3） 内的三级内齿圈 （334） 及用于安装三级行星轮的三级行星架 （333） ， 所述三级行星架的轴心线上固定有三级输出轴 ； 所述三级输出轴通过联轴器四 （74） 与转 轴 （2） 一端连接。 10. 根据权利要求 9 所述的海上风力发电机模拟实验装置， 其特征在于， 所述转轴 （2） 通过轴承安装在所述支撑座 （41） 上， 所述数据收集机构包括分别设置在齿轮箱输入轴、 一 级输出轴、 二级行星架、 。
11、三级输出轴及用于安装转轴的轴承上的加速度传感器 （9） ； 所述数 据收集机构将收集的实验数据实时传递至数据分析机构进行分析、 处理。 权 利 要 求 书 CN 103939296 A 3 1/7 页 4 海上风力发电机模拟实验装置 技术领域 0001 本发明涉及用于教学或科研的实验装置， 尤其涉及一种海上风力发电机模拟实验 装置。 背景技术 0002 在传统能源日益紧缺的今天， 人们开始寻求、 研发各种绿色可再生能源来代替石 油、 柴油等传统能源。 其中， 风能是一种较为常见的可再生能源， 具有零污染的优点， 能有效 节约传统资源、 防止环境污染， 用于风力发电的项目建设周期短、 灵活性强，。
12、 便于进行大规 模开发， 且发展潜力好。 0003 海上风能跟陆地风能相比， 具有风速高、 噪声小及不占用土地等优点， 且受到景 观、 鸟类或电磁波等环境问题的干扰小， 利用海上风能发电是未来风力发电的重要方向。 然 而， 海上风能的海洋环境情况相对于陆地风能的环境情况要复杂的多， 不仅要考虑风能的 情况， 还要考虑海浪、 海流等海洋环境应力的多样性和随机性等环境情况， 因此， 海上风力 发电机的可靠性面临更大的挑战。 0004 公开号为 CN203203796U 的中国实用新型专利提供了一种海陆两用风力机实验装 置， 包括来风装置、 塔架、 风力机、 传感检测装置、 漂浮台和水池， 来风装置。
13、固定在地基上， 塔 架固定于漂浮台上且塔架上正对来风装置安装有风力机， 漂浮台通过拉索连接于水池池 壁， 水池底部设有波浪产生装置， 传感检测装置包括设置在风力机的叶片根部和塔架上的 应变片、 设置在塔架横竖方向的加速度传感器、 设置在发电机外部的电流传感器和电压传 感器、 设置在漂浮台上的角度传感器和倾角传感器。 0005 实验时， 通过电动机带动来风装置转动模拟海风或陆风， 模拟海风时， 波浪产生装 置带动水池里的水波动模拟海浪， 模拟陆风时， 将塔架直接固定于地基上。 风力机受到风力 作用后旋转， 通过传感检测装置收集各处的数据， 再将收集的数据传送至上位机， 利用上位 机对接收到的数据。
14、进行整理、 分析后得到实验结果。 0006 上述实用新型提供的海陆两用风力机实验装置只能收集实验后的数据， 不能得到 激励信号， 实验时不能进行有效的对比， 实验分析得到的结果不全面。 且上述实用新型在模 拟海风发电时， 只考虑了海浪的影响， 没有充分考虑到塔架受到激振后对整体实验造成的 影响。 发明内容 0007 为了解决现有技术存在的缺点和不足， 本发明提供了一种实验时更加全面地考虑 了随机风载、 叶轮转矩和偏心、 海浪海流等情况的海上风力发电机模拟实验装置。 0008 为了达到上述技术目的， 本发明提供的海上风力发电机模拟实验装置， 包括均匀 设有至少两个叶片的风轮， 用于带动风轮转动的。
15、动力机构及用于传递动力的传动机构， 所 述动力机构带动传动机构运转， 所述传动机构通过转轴带动风轮转动， 所述转轴通过支撑 座安装在基座上， 还包括用于模拟产生环境应力的激振机构、 用于收集各部件实验数据的 说 明 书 CN 103939296 A 4 2/7 页 5 数据收集机构及用于处理实验数据的数据分析机构 ； 所述激振机构包括能全方位调节接触 间距的横向激振器和由激励信号设备控制的竖向激振器。 0009 通过横向激振器和竖向激振器的结合， 可以全方位模拟风力发电力机受到的海洋 环境应力， 得到的实验数据更加全面， 将实验数据与激励信号进行比较， 便于更加清楚的了 解风力发电机受到的影响。
16、。 0010 优选的， 所述横向激振器设有两个， 分别设置在所述转轴的轴向和径向上 ； 所述横 向激振器包括底座、 固定设置在底座上的角度调节装置、 通过连接板设置于角度调节装置 上的位移调节装置及设置在位移调节装置上用于进行传递激励信号的激振触头。 0011 同时具有角度调节装置和位移调节装置的横向激振器在实验过程中能根据被激 励对象的方位进行调整， 避免因激振触头与被激励部件间的距离因过远或过近影响实验数 据的准确性和真实性。 0012 优选的， 所述角度调节装置包括通过螺栓设置在底座上的转盘座、 固定设置在转 盘座上且标有角度的环形刻度盘， 所述环形刻度盘的圆心处固定设有圆形夹紧盘， 在。
17、夹紧 盘和刻度盘之间的空隙中安装有圆形导轨， 所述连接板下表面设有于圆形导轨适配的滑 块， 所述连接板能以圆形导轨的中心线为轴心线作水平旋转运动。 0013 上述角度调节装置的结构简单， 便于进行安装和制造。 0014 优选的， 所述连接板上设有至少一个定位孔， 所述定位孔中心线与连接板水平旋 转运动轴心线之间的间距等于圆形导轨的半径， 所述定位孔内设有夹紧螺栓。 0015 连接板需要转动时松开夹紧螺栓， 转动完成后拧紧夹紧螺栓， 通过读取夹紧螺栓 在转动前后对应刻度盘上的刻度， 即能清楚了解连接板转过的角度， 也便于连接板根据目 标角度进行调整。 0016 优选的， 所述位移调节装置包括固定。
18、在连接板上且为中空结构的固定块、 下部嵌 装在固定块中空结构内的活动块、 贯穿设置在固定块上且与活动块下部通过螺纹配合的丝 杆。 0017 优选的， 所述活动块上部设有一固定的安装板， 所述激振触头固定设置在安装板 一侧表面上 ； 所述激振触头采用非接触式激振触头， 且激振触头中心高度与风轮中心高度 齐平， 所述激振触头的激励信号由信号发生器的输出信号经功率放大器放大后获得。 0018 丝杆转动， 通过螺纹配合带动活动块相对于固定块来回移动， 便于根据被激励部 件的位置调节激振触头与被激励部件间的间距， 激振触头采用非接触式激振触头， 激励信 号不需要通过传递杆进行传递， 不仅能对静止的部件进。
19、行激振实验， 亦能对运动的部件进 行激振实验， 特别适用于本发明中对转动的风轮或转轴进行激振实验。 0019 优选的， 所述竖向激振器包括多个呈 M*N 形式安装在基座下表面的液压柱， 其中， M、 N 均为大于 0 的自然数 ； 所述竖向激振器的激励信号由信号发生器的输出信号经功率放 大器放大后获得。 0020 每个液压柱都会受到一个独立的激励信号并产生相应的力作用于基座上， 能准确 模拟整个海上风力发电机工作平台受到海流、 海浪等造成的影响。 0021 优选的， 所述动力机构采用电动机 ； 所述传动机构采用齿轮传动， 包括用于安装齿 轮的齿轮箱， 所述齿轮箱内部采用一个一级定轴轮系加两个行。
20、星轮系的传动形式， 包括位 于齿轮箱高速输入端的一级定轴轮系、 位于中间的二级行星轮系及位于齿轮箱低速输出端 说 明 书 CN 103939296 A 5 3/7 页 6 的三级行星轮系。 0022 齿轮传动较为平稳且整体结构紧凑， 此种齿轮箱的结构根据实际风力发电机的结 构逆向设计， 便于得到更加吻合实际情况的实验数据。 0023 优选的， 所述电动机输出轴与齿轮箱输入轴通过联轴器一连接， 所述一级定轴轮 系包括由齿轮箱输入轴带动旋转且齿数较小的一级主动轮及与一级主动轮啮合且齿数较 大的一级从动轮 ； 所述一级定轴轮系的一级输出轴与二级行星轮系的二级输入轴通过联轴 器二连接， 所述二级行星轮。
21、系包括套装在二级输入轴上的二级太阳轮、 三个与二级太阳轮 外啮合且均匀分布的二级行星轮、 用于安装二级行星轮的二级行星架及与三个二级行星轮 内啮合且固定嵌装在齿轮箱内的二级内齿圈 ； 所述二级行星架的轴心线上固定设有二级输 出轴， 且二级输出轴与三级行星轮系的三级输入轴通过联轴器三连接 ； 所述三级行星轮系 包括套装在三级输入轴上的三级太阳轮及三个与三级太阳轮外啮合且均匀分布的三级行 星轮、 与三个三级行星轮均内啮合且固定嵌装在齿轮箱内的三级内齿圈及用于安装三级行 星轮的三级行星架， 所述三级行星架的轴心线上固定设有三级输出轴 ； 所述三级输出轴通 过联轴器四与转轴一端连接。 0024 优选的。
22、， 所述转轴通过轴承安装在支撑座上， 所述数据收集机构包括分别设置在 齿轮箱输入轴、 一级输出轴、 二级行星架、 三级输出轴及用于安装转轴的轴承上的加速度传 感器， 还包括后续与加速度传感器配套的采集卡 ； 所述数据收集机构将收集的实验数据实 时传递至数据分析机构进行分析、 处理。 0025 本发明的有益效果是 ： 1、 本发明提供的海上风力发电机模拟实验装置整体按照一定比例由实际尺寸缩小后 得到， 能够非常精准的还原实际海上风力发电机的工作状态 ； 2、 本发明在整体实验装置的关键部位都布置了加速度传感器， 设置的数据收集机构和 数据分析系统能实时对采集到的信号进行处理、 分析 ； 3、 本。
23、发明中的横向激振器和竖向激振器结合更加符合海上复杂的实验环境， 模拟激励 后得到的实验数据更加符合海上风力发电机的实际工作情况。 附图说明 0026 图 1 为本发明实施例的整体结构示意图 ； 图 2 为本发明实施例中横向激振器的结构示意图 ； 图 3 为本发明实施例中横向激振器的角度调节装置的结构示意图 ； 图 4 为本发明实施例中横向激振器的位移调节装置的结构示意图 ； 图 5 为本发明实施例中竖向激振器的结构示意图 ； 图 6 为本发明实施例中齿轮箱的结构示意图 ； 图 7 为本发明实施例中横向激振器和竖向激振器中激励信号传递示意图。 0027 图中， 1- 风轮， 11- 叶片， 2-。
24、 转轴， 3- 齿轮箱， 31- 一级定轴轮系， 311- 一级主动轮， 312-一级从动轮， 32-二级行星轮系， 321-二级太阳轮， 322-二级行星轮， 323-二级行星架， 324-二级内齿圈， 33-三级行星轮系， 331-三级太阳轮， 332-三级行星轮， 333-三级行星架， 334- 三级内齿圈， 4- 基座， 41- 支撑座， 5- 电动机， 51- 电机输出轴， 6- 横向激振器， 61- 底 座， 62- 角度调节装置， 621- 转盘座， 622- 刻度盘， 623- 夹紧盘， 624- 圆形导轨， 625- 螺栓， 说 明 书 CN 103939296 A 6 4/。
25、7 页 7 626-夹紧螺栓， 63-连接板， 64-位移调节装置， 641-固定块， 642-活动块， 643-丝杆， 65-安 装板， 66- 激振触头， 71- 联轴器一， 72- 联轴器二， 73- 联轴器三， 74- 联轴器四， 8- 竖向激振 器 ,9- 加速度传感器。 具体实施方式 0028 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。 0029 如图 1 所示， 本发明实施例提供的海上风力发电机模拟实验装置， 包括均匀设有 至少两个叶片 11 的风轮 1， 用于带动风轮转动的动力机构及用于传递动力的传动机构， 动 力机构带动传动机构运转， 传动机构通过转轴 2 带动风轮 1。
26、 转动， 转轴通过支撑座 41 安装 在基座 4 上， 还包括用于模拟产生海洋环境应力的激振机构、 用于收集各部件实验数据的 数据收集机构及用于实时处理实验数据的数据分析机构。 0030 本发明实施例中， 激振机构包括能全方位调节接触间距的横向激振器 6 和由激励 信号设备控制的竖向激振器 8。 0031 如图 2 所示， 本发明实施例中的横向激振器 6 设有两个， 且分别设置在转轴 2 的轴 向和径向上， 从轴向、 径向两个方向模拟海洋风力发电的手里情况。该横向激振器 6 包括底 座61、 固定设置在底座上的角度调节装置62、 通过连接板63设置于角度调节装置上的位移 调节装置 64 及设置。
27、在位移调节装置上用于传递激励信号的激振触头 66。 0032 其中， 角度调节装置 62 的结构如图 3 所示， 包括通过螺栓 625 固定在底座 61 上的 转盘座 621、 固定设置在转盘座上且标有角度的环形刻度盘 622， 环形刻度盘的圆心处固定 设有圆形夹紧盘623， 在夹紧盘和刻度盘之间的空隙中安装有圆形导轨624， 连接板63下表 面设有于圆形导轨适配的滑块， 连接板能以圆形导轨的中心线为轴心线作水平旋转运动。 0033 为了便于对连接板进行定位和直接得到连接板转动的角度， 连接板 63 上设有至 少一个定位孔， 且定位孔中心线与连接板水平旋转运动轴心线之间的间距等于圆形导轨的 半。
28、径， 定位孔内设有夹紧螺栓 626。连接板需要转动时， 松开夹紧螺栓， 转动完成后， 拧紧加 紧螺栓， 通过读取夹紧螺栓转动前后对应刻度盘上的刻度值即可了解连接板 63 转过的角 度。 0034 位移调节装置64包括固定在连接板63上且为中空结构的固定块641、 下部嵌装在 固定块中空结构内的活动块 642、 贯穿设置在固定块上且与活动块下部通过螺纹配合的丝 杆 643。活动块 642 上部设有一固定的安装板 65， 激振触头 66 固定设置在安装板一侧表面 上。 0035 丝杆 643 转动后， 通过螺纹配合带动活动块 642 相对于固定块 642 来回移动， 进而 带动激振触头 66 移动。
29、， 如此可有效控制激振触头端面和被激励部件之间的间距， 使得到的 实验数据更可靠、 真实。 0036 本发明实施例中， 激振触头 66 采用非接触式激振触头， 且激振触头中心高度与风 轮 1 中心高度齐平， 横向激振器 6 的被激励对象为风轮 11 或转轴 2。 0037 如图 2 所示， 本发明实施例中的竖向激振器 8 包括多个呈 M*N 形式安装在基座 4 下表面的液压柱， 其中， M、 N 均为大于 0 的自然数。 0038 其中， 横向激振器 6 和竖向激振器 8 的激励信号传递发生及传递原理如图 7 所示， 将激励信号的信号函数通过计算机等设备输入到信号发生器， 信号发生器将产生的信。
30、号传 说 明 书 CN 103939296 A 7 5/7 页 8 递至信号放大器， 激励信号经放大后传递至激振触头 66 或各个液压柱， 激振触头和液压柱 分别对相应的被激励部件进行激振实验。 0039 本发明实施例中， 动力机构采用电动机 5， 传动机构采用齿轮传动， 包括用于安装 齿轮的齿轮箱 3， 电动机和齿轮箱均固定安装在基座 4 上表面。 0040 齿轮传动较为平稳， 且更加符合风力发电的电力输送过程情况， 齿轮箱 3 采用一 个一级定轴轮系加两个行星轮系的传动形式， 包括位于齿轮箱高速输入端的一级定轴轮系 31、 位于中间的二级行星轮系 32 及位于齿轮箱低速输出端的三级行星轮系。
31、 33。 0041 本发明实施例的齿轮箱为减速传动， 一级定轴轮系为高速输入端， 三级行星轮系 为低速输出端， 此种传动形式与实际风力发电机传动形式相反， 便于本发明实施例的实验 装置进行反向模拟实验。 0042 电动机输出轴 51 与齿轮箱输入轴通过联轴器一 71 连接， 一级定轴轮系 31 包括由 齿轮箱输入轴带动旋转且齿数较小的一级主动轮 311 及与一级主动轮啮合且齿数较大的 一级从动轮 312 ； 一级定轴轮系 31 的一级输出轴与二级行星轮系 32 的二级输入轴通过联 轴器二 72 连接， 二级行星轮系包括套装在二级输入轴上的二级太阳轮 321、 三个与二级太 阳轮外啮合且均匀分布。
32、的二级行星轮 322、 用于安装二级行星轮的二级行星架 323 及与三 个二级行星轮内啮合且固定嵌装在齿轮箱内部的二级内齿圈 324 ； 二级行星架的轴心线上 固定设有二级输出轴， 且二级输出轴与三级行星轮系 33 的三级输入轴通过联轴器三 73 连 接 ； 三级行星轮系包括套装在三级输入轴上的三级太阳轮 331、 三个与三级太阳轮外啮合 且均匀分布的三级行星轮 332、 与三个三级行星轮均啮合且固定嵌装在齿轮箱内部的三级 内齿圈 334 及用于安装三级行星轮的三级行星架 333， 三级行星架的轴心线上固定设有三 级输出轴 ； 三级输出轴通过联轴器四 74 与转轴 2 一端连接。 0043 其。
33、中， 联轴器一 71 和联轴器二 72 采用柔性联轴器， 风轮 1 通过刚性联轴器安装在 转轴 2 另一端。 0044 本发明实施例中， 转轴 2 的中部通过滚动轴承安装在支撑座 41 上。 0045 数据收集机构包括分别设置在齿轮箱输入轴、 一级输出轴、 二级行星架 323、 三级 输出轴及用于安装转轴 2 的滚动轴承上的加速度传感器 9， 还包括与各传感器配套的采集 卡 ； 数据收集机构将收集的实验数据实时传递至数据分析系统进行处理。为了获得更多详 细数据， 也可以在更多关键的位置布置传感器， 用以收集更多位置处的实验信息， 使实验更 加全面。 0046 设置在齿轮箱输入轴、 一级输出轴、。
34、 二级行星架及三级输出轴上的加速度传感器 安装在齿轮箱箱体上， 具体位置为各轴或行星架与齿轮箱箱体接触区域对应的顶部， 设置 在转轴 2 上的加速度传感器安装在支撑座 41 上， 具体位置为支撑座的顶部。 0047 加速度传感器可以通过两种方式进行安装， 第一种为在齿轮箱箱体及支撑座的特 定位置钻螺纹孔， 加速度传感器利用紧固件通过与螺纹孔的配合进行安装 ； 第二种为在齿 轮箱箱体及支撑座的特定位置贴磁座， 磁座通过磁力作用吸附在齿轮箱箱体或支撑座上， 加速度传感器通过螺纹配合安装在磁座上。 0048 上述加速度传感器的第一种安装方式和被测物体直接接触， 获取的信号更清晰、 直接， 但有些位置。
35、不宜钻孔， 同时， 钻孔后系统整体的密封性会受到影响。第二种安装方式 便于拆卸、 更换加速度传感器， 但由于加速度传感器没有与被测物体接触， 测得的实验数据 说 明 书 CN 103939296 A 8 6/7 页 9 可能会夹带较多的干扰成分。布置加速度传感器时， 可以根据各处的实际情况选择不同的 安装方式。 0049 进行实验时， 先启动电动机 5， 根据实验要求确定电动机转速， 电动机带动齿轮箱 3 工作， 经过齿轮箱内部一级定轴轮系 31 和二级行星轮系 32、 三级行星轮系 33 的减速作用 后， 最终通过转轴2带动风轮1低速转动。 一般风力发电机的风轮转速为30-50r/min， 。
36、后续 发电机的最优转速在 1000-1500r/min 之间。因此， 在利用本发明实施例进行实验时， 设定 电动机转速为 1500r/min， 同时选择合适的定轴轮系和行星轮系， 使最终转轴 2 和风轮 1 的 转速确定为 50 r/min。 0050 在实际风力发电机动力系统中， 叶片 11 作为动力输入端将转矩和转速通过转轴 2 传递到齿轮箱 3， 齿轮箱主要起增速及稳定作用， 最终带动后续发电设备高转速运行。而本 发明实施例中， 是将电动机作为动力输入端， 叶片作为动力输出端， 齿轮箱起减速作用， 虽 然改变了转矩和转速传递方向， 但是并没有改变动力系统的整体结构， 而且保持了转轴的 悬。
37、臂结构特征。 0051 在齿轮箱正常运行后， 根据被激励部件的位置， 调节两个横向激振器 6 的连接板 63， 使激振触头 66 的法线方向与被激振部件所需激振方向一致， 本实验中， 横向激振器的 被激励部件为风轮 1。然后， 调节位移调节装置 64， 使激振触头 66 与风轮 1 之间的距离为 合适实验距离。 0052 在确定完激振触头 66 的位置后， 接通激振触头的工作电路。在计算机上通过相关 软件编写好用于激振风轮的信号函数， 本实验中即实际风载信号， 将此信号函数输入到信 号发生器内， 信号发生器根据输入的信号函数产生相应的激励信号， 实验人员可以在信号 发生器的显示屏上检查激励信号。
38、的一些基本参数是否正确， 确认无误后再将此激励信号输 入到功率放大器中， 激励信号经过功率放大之后便输入到本发明实施例的激振触头 66， 激 振触头接收到激励信号便对被风轮进行激振。在激振状态下， 微调激振触头和风轮间的距 离， 使两者之间为最佳距离， 使实验效果达到最佳。 0053 最后， 对基座4底部的竖向激振器8进行控制， 可以模拟海浪、 海流、 海冰等海洋环 境应力。 在计算机上通过相关软件编写好用于激振基座的信号函数， 本实验中即模拟海浪、 海流等的信号， 将此信号函数输入到信号发生器内， 信号发生器根据输入的信号函数产生 相应的激励信号， 实验人员可以在信号发生器的显示屏上检查激励。
39、信号的一些基本参数是 否正确， 确认无误后再将此激励信号输入到功率放大器中， 激励信号经过功率放大之后便 输入到本发明实施例的液压柱， 液压柱接收到激励信号后对基座 4 进行激振实验。 0054 需要特别说明的是， 每一个液压柱都会受到一个独立的激励信号并产生相应的激 振力作用于基座。因此， 每一个液压柱对基座的激励作用不尽相同， 液压柱布置得越多， 对 基座的激励作用越复杂， 对海洋环境的模拟越逼真。 0055 通过数据收集机构和数据分析机构， 实验人员在实验过程中可以对采集到的数据 进行实时分析， 了解整个实验装置的运行情况。 0056 本发明实施例提供的海上风力发电机模拟实验装置整体按照。
40、一定比例由实际尺 寸缩小后得到， 能够非常精准的还原实际海上风力发电机的工作状态 ； 其中， 横向激振器和 竖向激振器结合更加符合海上复杂的实验环境， 模拟激励后得到的实验数据更加符合海上 风力发电机的实际工作情况。 说 明 书 CN 103939296 A 9 7/7 页 10 0057 总之， 以上所述仅为本发明的较佳实施例， 凡是依据本发明所作的均等变化与修 饰， 皆应属于本发明申请专利的保护范围。 说 明 书 CN 103939296 A 10 1/4 页 11 图 1 说 明 书 附 图 CN 103939296 A 11 2/4 页 12 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103939296 A 12 3/4 页 13 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103939296 A 13 4/4 页 14 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103939296 A 14 。