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风力机外场气动/结构综合测试系统研制进展
发稿时间:2017-08-09         作者:武广兴 杨科          来源:国家能源风电叶片研发(实验)中心     【字号:

  风力机运行在大气边界层的自然环境中,遭遇的来流条件具有空间非均匀(如风剪切)、时间非定常(如大气湍流)、以及风场中各机组尾迹之间的干扰等特点。而对这些复杂风况下的叶片特性认识不足是风电机组事故频发、实际运行风力机性能与预测结果有较大误差的主要原因之一。因此,研制外场复杂风况下的气动/结构综合测试系统是解决以上科学问题的必要手段。 

  外场综合测试系统的研制需解决三大关键技术:气动测压叶片的研制、前缘气流探针的研制以及多通道旋转信号源的同步测量技术。○1气动测压叶片是本项研制的核心装备,需搭载大量表面静压力的气路传递通道、压力传感器等设备,在复合材料叶片不适于大量机械加工的限制和外场雷雨等天气的约束下实现以上功能需攻克一些技术难点,如大型复合材料叶片表面静压孔的实现技术(如图1所示)、传感器安装窗口的结构及铺层设计(如图2所示)、防雨防雷及质量矩配平等措施。国家能源风电叶片研发(实验)中心的研究人员在反复试验基础上提出了一种复合材料叶片表面气动测压孔的预埋工艺,并成功应用在气动测压叶片的研制中,相关技术的研究内容申请并授权发明专利2项。○2前缘气流探针用于测量叶片当地入流角度和速度,当地入流数据是气动力测量结果的参考标尺,同时结合远场测风数据可建立不同尺度入流条件之间的时空分布关联性,对于外场测试具有重要意义。研究人员基于增材制造技术完成了七孔探针设计制造、两自由度旋转标定装置的研制,并基于寻求局部最优标定矩阵提出一种新的快速标定算法。相关研究内容申请发明专利1项。○3多通道旋转信号源的同步测量技术主要包括叶片上的近场入流信息、表面压力信息以及结构应变信息,机组上的运行参数信息如功率、转速、桨距角、侧滑角、方位角等,以及远场测风塔上的入流信息的同步采集。多信号同步采集保证了气动、结构及机组控制数据耦合分析的可靠性。 

  目前,研究人员已完成气动测压叶片(如图3所示)和前缘气流探针的研制,正在进行多信号源同步测量技术研制工作。该研究工作得到了中国科学院科研装备研制项目支持。 

               

                 1 气动测压叶片表面静压孔          2 传感器安装窗口 

  

                                  3 喷涂标识后的气动测压叶片 

 
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