风电变桨轴承试验机测控系统研究

【摘要】：风力发电机变桨轴承主要布置在风力机三个桨叶的根部,与电机、减速器、传动装置组成变桨距系统,用于调整桨叶的迎风面积以维持发电机功率的稳定。它除了承受轴向载荷和径向载荷外,还要承受巨大的倾覆力矩,在其工作期限内容易发生故障,所以必须在装机运行前对其性能进行模拟测试,避免有缺陷的轴承被安装到机组上,造成后续轴承的维修更换困难等问题。 本文根据某公司对风电变桨轴承的性能测试要求,提出了新的试验机测试原理,并对其进行了智能化测控系统方案研究。本测控系统采用工业计算机作为硬件平台,由数据采集控制卡、传感器、比例减压阀、变频器、执行机构等构成变频调速和液压加载闭环控制系统;利用四个液压加载装置实现变桨轴承轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩的动态模拟;依据平衡力矩测量原理采用动态扭矩传感器对变桨轴承在不同载荷下的摩擦力矩进行测量;基于Visual C++6.0对测控系统进行了软件开发,能够按照模拟实际工况的载荷谱,对被测轴承进行精确加载,并自动控制运转、自动采集和分析处理试验数据,检测轴承的摩擦力矩等性能。 本文从测试原理、硬件结构、软件设计三个主要方面,详细介绍了试验机测控系统的开发过程。通过模拟试验,验证了测控系统能够较好地实现变桨轴承的模拟加载,完成试验数据的自动采集、存储、显示和处理,为变桨轴承的性能检测提供数据支持。 【关键词】：测控系统 轴承试验机 变频调速 自动加载 PID控制
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 第1章 绪论7-10
• 1.1 风力发电产业现状7-8
• 1.2 选题背景和意义8
• 1.3 国内外研究现状8-9
• 1.4 本课题的主要研究内容9-10
• 第2章 风电变桨轴承测试原理10-18
• 2.1 风力发电机载荷简介10-11
• 2.1.1 载荷分类10
• 2.1.2 载荷分布10-11
• 2.2 风电变桨轴承载荷分析11-13
• 2.3 风电变桨轴承性能测试分析13-17
• 2.3.1 风电变桨轴承失效形式分析13-14
• 2.3.2 风电变桨轴承测试项目与测试原理14-17
• 2.4 测试系统总体方案17
• 2.5 本章小结17-18
• 第3章 试验台机械部分方案研究18-25
• 3.1 试验台的主要技术指标和测试要求18
• 3.2 试验台的机械结构组成和工作原理18-19
• 3.3 试验台测试理论分析19-23
• 3.3.1 摩擦力矩测试理论分析19-21
• 3.3.2 摩擦力矩测试实例计算21-23
• 3.4 本章小结23-25
• 第4章 试验台测控系统硬件平台设计25-37
• 4.1 测控系统总体方案分析25-26
• 4.2 测控系统硬件平台的基本组成26-29
• 4.2.1 工控机设备的选用27
• 4.2.2 数据采集控制卡的选用27-28
• 4.2.3 传感器的选用28
• 4.2.4 执行器的选用28-29
• 4.3 系统的信号连接29-31
• 4.4 主要执行件的闭环控制31-35
• 4.4.1 变频调速模块31-33
• 4.4.2 液压加载模块33-35
• 4.5 测控系统硬件抗干扰措施35-36
• 4.6 本章小结36-37
• 第5章 试验台测控系统软件开发37-53
• 5.1 测控系统软件开发平台选择37
• 5.2 测控系统软件总体设计37-38
• 5.2.1 测控系统软件的功能37
• 5.2.2 测控系统软件功能模块划分37-38
• 5.3 测控系统软件主要模块设计38-47
• 5.3.1 数据采集模块38-40
• 5.3.2 变频调速模块40-43
• 5.3.3 模拟加载模块43
• 5.3.4 数据分析处理模块43-47
• 5.4 测控系统软件抗干扰设计47-49
• 5.5 测控系统软件界面49-52
• 5.6 本章小结52-53
• 第6章 试验机的测试试验53-57
• 6.1 试验机测试试验流程53-54
• 6.2 试验机的测试试验54-56
• 6.2.1 测试条件54-55
• 6.2.2 测试步骤55
• 6.2.3 测试结果对比分析55-56
• 6.3 本章小结56-57
• 第7章 结论与展望57-58
• 7.1 结论57
• 7.2 展望57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间的研究成果62

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