1、 目的意义

近年来，随着能源危机的到来以及环境污染的日趋严重，清洁、可再生能源已是不可或缺。风能作为一种清洁的可再生能源，是最具有开发潜力和发展优势的新生能源。风电机组是开发转换风能的主要设备。据统计，至2016年年底, 全球风电累计装机容量达到48674.9万千瓦，各个国家对风能利用的重视程度日益增加，全球风力发电行业正进入迅速发展扩张阶段，保持每年20%的增速。风电叶片作为风电机组的重要组成零件，其良好的设计、可靠的质量是风电机组发电性能的重要决定因素。风电叶片检测是保证风电叶片质量的关键环节。其中，风电叶片的疲劳检测是叶片检测的一项重要内容，通过疲劳加载装置测试叶片的可靠性与疲劳寿命。疲劳加载装置设计上的优劣直接影响了叶片疲劳检测的效率与准确性。目前疲劳检测的存在主要问题在于如何精确加载，叶片在试验过程中由于大变形与大载荷，容易引起加载难、加载不准确的问题，因此通过精确计算，合理布置加载点和加载方案是一大难题。本次设计课题目的在于设计疲劳加载装置，在最大程度上降低加载难、加载不准确的问题，提高试验的准确性以及缩短试验周期。

2、 国内外现状

风电叶片检测是风电行业的基础性工作。随着风能的不断开发利用，风电产业的迅猛发展，风电叶片逐渐向大型化发展。目前国际上75m以上大叶片的检测试验技术并不成熟，能够进行大叶片全尺寸试验的实验室屈指可数。世界上最著名和经验最丰富的风能研究中心是丹麦科技大学重点实验室 （Ｒis DTU National Laboratory for Sustainable Energy）对叶片进行了认证、测试以及标准的起草。美国国家可再生能源实验室(NREL),同样是一个先进的、经验丰富的风能研究中心，具备叶片测试、材料测试、载荷测试的能力；同时，NREL研发了混合共振型疲劳加载系统，推动叶片疲劳检测的发展，缩短了叶片疲劳检测试验的周期。

目前，世界上最长的风电叶片是丹麦LM公司制造的LM88.4P，叶片长度达88.4m，重达33吨。该叶片是由丹麦布莱斯特叶片测试中心（Blaest Blade Test Center）完成测试的。Blaest叶片测试中心是通过在叶片的指定位置安装偏心质量励磁机和偏心质量块来对叶片施加弦向弯矩进行疲劳试验的。荷兰Knowledge Center WMC是一家研究风电机组的材料、部件核结构的机构。它拥有一个大型的叶片试验区，能够进行叶片静态试验和疲劳试验的多点和多轴向加载。该公司的疲劳试验能够对叶片施加载荷，使叶片产生较大的位移。并且在试验过程中，采集共振点附近的数据进行分析。通过定期检查测试过程中的数据，更早的找到结构性损害的位置，大大缩短了试验周期。

近年国内随着对风能的日趋重视，风电产业得以迅速发展；但不得不说，风电产业的各项关联技术与国外还是有些微差距。目前，国内风电叶片疲劳加载试验通常是以沿叶片展向的弯矩为试验依据，加载方法采用单点摆锤或液压加载进行疲劳性能测试；对于多点、多轴向加载技术还不成熟。国内最长风电叶片是由上海电气自主研制S84，全长84m，重达29吨左右，是世界上第二长的风电叶片，并且是世界上最长的玻纤风电叶片。S84已经由国内最大的叶片测试平台北京鉴衡认证中心完成全尺寸静力试验，然而疲劳试验还没有成功测试。本次试验的完成，是国内大叶片静力试验的一次成功尝试，将推进我国海陆风电机组与大叶片技术的发展。

叶片大型化是已然趋势，而国内对于大叶片全尺寸试验技术还有所欠缺。通过国内外叶片疲劳检测现状，可以发现：国内疲劳检测无论是在检测方式上或是检测技术上都与国外有些许差距，仍然需更进一步发展。

2. 研究的基本内容与方案

叶片疲劳检测是风电叶片投入使用的最后环节，能够检测风电叶片的可靠性和疲劳寿命是否符合要求。叶片疲劳加载系统主要由加载机械系统、加载传动系统、加载控制系统组成。本课题主要进行加载机械系统部分中激振装置的机械结构设计。

2.1总体方案设计。

叶片疲劳检测加载方式主要有强制位移型、摆锤共振型和混合共振型。这三种加载方式各有优缺点。从叶片尺寸上、检测效率上、设备成本上综合考虑，本次设计采用摆锤共振式加载系统。