麦康600kW风力机现场动平衡研究

分析了风力机质量不平衡的产生机理及带来的后果,设计了风力机专用平衡带,提出了风力机现场动平衡的方法,并对内蒙古辉腾锡勒风场麦康(Micon)600kW风力机成功地进行了现场动平衡.平衡结果表明,所设计的风力机专用平衡带能够满足风力机现场动平衡的要求,具有工程应用价值,平衡后的风力机整机径向水平振动幅值比平衡前明显减小,充分证明了现场动平衡对风力机的重要性.     

风力机叶片动力特性实验台设计

设计开发了一种风力机叶片动力学特性实验台,可以进行风力机叶片的静载荷实验、模态测试、叶片损伤测试、模拟桨叶结冰附着物载荷实验、桨叶疲劳载荷实验以及破坏性实验等。介绍了实验台的设备组成、结构特点以及该实验台的主要功能,在实验台上进行了风力机叶片的静态载荷实验和模态测试,得出了实验用风力机叶片的六阶模态参数,利用MAC、MOV两种模态判定准则对试验结果进行了验证。     

风力机动态模拟器的仿真研究

为了满足实验室研究风力发电技术的需要,该文设计了动态风力机模拟器。在分析实际风力机与模拟系统差异的基础上,综合考虑了风力机的风剪效应、塔影效应及其风力机的大惯量特性,提出了转矩指令动态补偿的转矩模拟方案。详细分析了惯量补偿的原理,并对其正确性进行了数学论证。理论分析和仿真结果表明,模拟系统的动特性与风力机的理论动特性高度吻合,可方便地用于实验室条件下的风力发电技术研究。     

风力机综合测试仪

要设计研制新型的具有先进水平的风力机,除经理论计算、模拟试验、风洞吹风外,还必须将样机安装在外场进行考核试验。我们本着投资少、测试性能好的原则,在有关单位的积极配合下,设计了一种“风力机综合测试仪”。此仪器有七路传感器采集通道,可以测试风力机的转速、偏角、风向、流量、电流、电压和功率。对风轮、主轴、水泵等扭矩应力也可以通过将信号放大     

大型风力机叶片模态测试与分析

利用建成的大型风力机叶片的振动特性分析装置,用测力法和不测力法对风力机叶片进行模态试验及分析,测试了风力机叶片的模态参数（固有频率、阻尼和振型）,得到了叶片的振动特性。采用共振法将偏心电机和变频器连成一体作为激励源测试了叶片的固有频率,实验验证了单叶片的危险运行频率。对大型风力机叶片模态试验及分析提供了可靠的实验装置和试验方法,对风力机叶片动力学特性分析提供有力工具。     

第二讲 风力机的工作原理

风力机经过二千年的发展过程,现在已有很多种型式(图2-1)。其中有的是老式风力机,现在已经不再采用;有的是现代风力机,正为人们广泛利用;有的正在研究之中。尽管风力机型式各异,但它们的工作原理是相同的,即利用风轮从风中吸收能量,然后人们根据不同的需要,再转变成电能、机械能或热能等。为了说明风力机工作原理,下面将讲三个问题。     

风力机叶片静力测试与分析

利用风力机叶片动力特性实验台测试了风力机叶片在载荷作用下的形变特性,通过改变加载力的大小和加载位置进行多组实验,计算各个截面的弯矩;通过实验和有限元静力分析找出了风力机叶片主要承力部件,对风力机叶片的设计和制造提供了参考依据,对提高风力机的总体性能和优化设计具有重要意义。     

基于转速测量的风力机独立控制仿真

风力发电机组的主要部分由风力机和发电机所组成。为了尽可能的尊重实际风力机的物理特性及其运行的物理过程,需要分清控制对象并将风力机与发电机相分离,对其进行独立研究。并通过分析风力发电机组的额定工作点,将额定风速以上的桨叶节距角控制转化为风力机额定转速以上的桨叶节距角控制,最终经实验证实仿真方法实用性与正确性。     

风力机不同排列方式下尾迹数值模拟

为了避免风电场中尾流效应对风力机之间的相互影响,而找出不同排列方式下风力机之间的最佳距离,文章采用CFD商用软件对两台风力机分别在串列、并列以及三台风力机在错列的排列方式下,采取不同的安装间距进行模拟,根据其功率输出结合尾流理论和实际情况,找到了不同排列方式下风力机之间的最佳距离。通过对单台风力机、两台风力机并列和串列以及3台风力机错列进行了模拟计算,其结果表明:两风力机串列布置时,上游风力机对下游风力机影响甚大;并列布置时,两风力机之间影响甚微;错列布置时,下游风力机处在两个上游风力机的中间,避免了上游风力机尾流直接的影响。     

实度对垂直轴风力机性能影响的风洞试验

实度是影响垂直轴风力机性能的一个重要参数。采用风洞试验的方法对小型垂直轴风力机风轮实度进行了研究,试验主要以叶片个数和风力机半径这两个参数为研究对象,共设置了6种组合,得到5种不同实度。测试了不同实度下垂直轴风力机在启动后的低转速阶段的力矩和功率特性,分析了实度对垂直轴风力机输出性能的影响。分析结果表明,在风力机半径相同的情况下,实度最小的风力机的最大力矩系数和功率系数最大;实度相同时,风力机获得最大力矩系数的尖速比基本相同,实度越小,获得最大力矩系数的时间越晚。     

风动皮带轮式风力机

风动皮带轮看起来象一付晾挂着大浴巾的晒衣绳架,但这种奇妙的装置确是一种有效的风力机。据无翼风力机公司的总经理Laird Gogins称,这种风动皮带轮式风力机原是设计来驱动一台灌溉水泵的,但许多用户却计划把它作为一套小型的发电装置。据称,这种无翼风力机的样机安装在美国盐湖城外的小山丘上,那里的平均风速为18英里/小时。该样机有一组3英尺高的帆     

风力机等效载荷的评估

通过神经网络建立数学模型,利用Multibrid M5000风力机实测的运行信号对叶片拍打弯矩、叶片弦向弯矩、塔筒弯矩和塔筒转矩的等效载荷进行了评估.同时分析了不同运行参数对评估效果的影响程度.通过与实测结果比较表明,该方法可以在避免测试风力机载荷的情况下获得载荷的评估结果,具有较高的精度,可以用来预测风力机的寿命.     

组合型垂直轴风力机气动特性的模拟计算与实验研究

为改善直线翼垂直轴风力机在低风速下的起动性,设计一种以Savonius风轮作为起动机与直线翼垂直轴风力机相组合构成的组合型垂直轴风力机。首先采用空气动力学原理和风洞实验经验结果设计开发垂直轴风力机空气动力特性计算软件,并进行风力机性能模拟计算,然后利用风洞实验测试组合型风力机和单独型直线翼垂直轴风力机的力矩和功率特性。将实验结果与采用气动模拟计算出的风力机气动特性结果进行对比分析,结果表明组合型风力机可在较低风速起动,可改善直线翼风力机起动特性,且最大功率系数有一定提高。但在高风速下,在风速大于8.0m/s时,组合型风力机的功率特性开始降低,特别是10.4m/s以后,阻力风轮对风力机的功率输出产生一定影响。     

两种非对称翼风力机性能的试验研究

在低速风洞中对两种非对称翼型(3734和GOE382)小型垂直轴风力机的自启动性能和功率输出性能进行了测试,研究了叶片数和来流风速对两种翼型的风力机性能的影响。结果显示,非对称翼3734风力机的静态自启动性能劣于GOE382,但功率输出性能优于GOE382风力机。     

小型风力机偏航时输出功率的计算和实验验证

利用风力机在固定偏航时的动量定理,分析了风力机的功率随偏航角的变化规律.对300 W样机进行了外特性测试,通过将理论计算的结果与实验测试结果进行对比,分析了动量定理在风力机偏航时应用的可靠性及存在的问题,为今后风力机偏航时的功率评估提供了一定的理论依据.     

二维山脊对风力机尾迹影响数值模拟

为了研究风力机在二维山脊的排布,采用CFD商用软件对二维山脊进行了数值模拟,发现压缩效应的存在使来流风速在山脊顶端速度增大,而山脊下游流动紊乱,不适合放置风力机。在二维山脊顶端放置一台风力机,对山脊和风力机进行数值模拟显示,压缩效应的存在使山脊顶端风力机所受扭矩增大。在二维山脊顶端放置一台风力机,同时按照文章得出的最佳距离在其上游放置一台风力机进行数值模拟,分析了上游风力机对二维山脊和山脊顶端风力机的影响。     

基于SCADA数据的国产风力机可靠性评估

基于国内某风电场SCADA系统的现场数据,评估国产风力机的可靠性。通过对故障数据的归类分析,根据故障率、停机时间等指标确定影响风力机可靠性的关键零部件;采用相关性函数分析风力机故障率与环境温度的相关性;利用时间序列方法分析风力机故障率和可靠性的季节性特征。分析结果表明:与文献中的风力机故障数据相比,所研究风力机样本的故障频率偏高,其中,电气系统和控制系统的故障率最高、平均维修时间较短,主轴、齿轮箱和发电机的故障率低、平均维修时间较长。此外,该组风力机的故障率与环境温度具有明显的相关性,表现出较为显著的季节性特征。     

一种升阻复合型垂直轴风力机

提出了一种基于活固叶片的新型升阻复合型垂直轴风力机。分析了这种风力机的空气动力学原理,阐述了其整体结构,设计并制造了一台扫风面积为0.49 m2的样机。在7 m/s的风速下,对其进行了性能测试:当负载扭矩为3.6 Nm时,风力机仍能可靠自启动,其功率系数曲线具有阻力型垂直轴风力机和升力型垂直轴风力机的双重特点;当负载扭矩为1.5 Nm时,其功率系数接近30%。     

风力机讲座 第三讲 风力机主要组成

前面已经讲过,风力机的型式有两大类,即水平轴风力机和垂直轴风力机;风力机应用主要也有两大类,即风力发电和风力提水。这里讲的风力机主要组成部分指的是水平轴风力发电机,其他类型和用途的风力机,大同小异,由于篇幅的限制,这里不做详细介绍。水平轴风力发电机的主要组成部分包括:风轮,     

风力机垂直交错对下游风力机性能的影响研究

为降低上游风力机尾流的影响、优化风场布置,在两台串联的NERL 5 MW水平轴风力机中间安装1台小型的垂直轴风力机,形成垂直交错风场。采用FLUENT软件对串联风场和垂直交错风场进行数值模拟,对比两种风场的输出功率与流动特性。同时,改变垂直轴风力机的安装位置,分析其与下游风力机的距离对垂直交错风场的影响。结果表明：当风力机串联布置且为标准间距7D(D为风轮直径)时,下游风力机受上游风力机尾流影响仍然很大,输出功率下降57.1%;串联风场中加入垂直轴风力机加快了相应垂直交错风场尾流的恢复,提高了下游风力机的输出功率;垂直交错风场中垂直轴风力机安装距离为1D～6D时,可以在上游风力机功率变化不明显的情况下提高下游风力机的输出功率;当安装距离为6D时,下游风力机提高功率最高,比串联风场增加了40.1%。