海上风机基础与塔架体系实时安全评估方法研究

海上风机所处环境恶劣,基础与塔架等支撑结构在使用阶段受到荷载和非荷载因素,会产生累积损伤和性能退化。为了实时掌握基础与塔架体系的运行状态及安全性,进行合理的检修与维护,提出了一种基于神经网络的实时安全评估方法。结果表明:结合风况、风机运行等信息,仅在风机基础及塔架关键部位设置少量监测设备即可满足安全实时评估的数据要求;考虑限值比较、单点误差分析、总体误差分析后,可对基础与塔架局部及整体安全性进行实时评价。经实例论证,预测结果与监测数据较为接近,具有较好的实用性,可为类似工程提供参考。     

基于神经网络的电站风机故障诊断系统

振动现象是电站风机运行中最为明显的一种现象。因此，通过检测风机的振动从而分析其运行状况成为故障诊断的一种重要方法。介绍了基于神经网络的电站风机故障诊断系统，可以广泛应用于风机的各种故障诊断。     

近海风机基础结构型式研究

结合东海某近海工程区域的基本地质条件进行风机基础型式的研究,确定支柱固定式基础较为适合该区域的地质条件,并结合3 MW风机机型的参数,对支柱固定式基础进行了静力和动力结构计算分析,研究成果可为我国近海风机基础的设计提供参考.     

基于风险分析的海上风机基础安全性评价研究

海上风机基础是海上风机的重要组成部分,提出有效可行的方法评价海上风机基础的安全性意义重大。论文分勘察阶段、设计阶段、施工阶段和运营阶段详细阐述了影响海上风机基础安全性的有害因素。论文结合海上风机基础风险事故,提出了基于综合风险矩阵法和模糊层次综合评价的海上风机基础安全性评价方法,从而减小安全性评价的主观性,更加准确、定量地评价海上风机基础安全性。详细介绍了本文提出的安全性评价方法流程,简述了评价标准以及接受准则,并根据工程实例,建立层次分析模型,构建模糊关系矩阵,综合分析海上风机基础安全性。论文通过实例分析,验证本文提出方法的可行性及实用性。     

基于ANSYS的海上风机 重力式基础载荷施加形式研究

以海上风机重力式基础为研究对象,采用ANSYS有限元分析技术,对重力式基础风机载荷施加方式展开研究。提出了三种风机载荷施加方法,即基于载荷均布、MPC单元和材料力学理论方法。阐述了三种载荷施加思路,并分析了不同施加方法对结构受力特性的影响。     

海上风电场风机基础的选型设计

海上风能是一种清洁能源,有着广阔的应用前景,目前国内海上风电场的基础设计有待于进一步研究。以东海大桥海上风电场的基础选型设计为例,介绍了单桩、群桩、三角桩三种基础型式的结构计算,并结合施工条件和经济性进行综合比较。确定出东海大桥海上风电场的基础为大直径单根钢管桩基础型式。单根钢管桩基础以其自重轻、构造简单、受力明确,可为类似自然条件的海上工程提供参考。     

海上风电场风机基础投资估算初探

海上风电场风机基础投资估算条件复杂多样。该文根据海上风电场投资估算编制现状,结合目前开展的海上风电场项目,分析风机基础的投资构成,并对定额的组成进行初步探讨,供参考。     

土与结构相互作用对海上风机TMD减振效果的影响研究

通过建立考虑土与结构相互作用的海上风机支撑结构三维有限元分析模型,结合泥面处固定连接和不同的地基土性质,研究了风浪荷载联合作用下海上风机TMD的减振效果,分析了土与结构相互作用对TMD减振效果的影响。结果表明,若将泥面处简化为固定连接,会严重低估风机结构的动力响应;土与结构相互作用会放大风机结构的动力响应,且降低TMD的减振效果,与泥面处固定连接相比控制率降低约4%;在其他条件都相同的前提下,风机结构的动力响应随地基土弹性模量的增大而减小,且土体工程性质越好,TMD的减振效果越好。     

基于神经网络和专家系统的水电厂状态监测系统

在分析国内水电厂状态监测技术现状后，提出了一种基于神经网络和 专家系统相结合的状态监测系统，并引入了子神经网络和数据融合技术。重点介绍了该系统 的框架和相应的功能模块。     

基于神经网络的轴流转桨式水轮机传递系数

建立水轮机数学模型是研究机组稳定性,优化机组运行的基础。工程实际中,对水轮机小扰动工况的研究多采用分段线性化模型,需要求取不同工况下水轮机的传递系数。然而,传统的求取方法计算量大,得到的传递系数数量有限且在轻载工况时误差较大。本文基于外特性法和神经网络求导,研究了轴流转桨式水轮机传递系数的计算方法。利用模型综合特性曲线、飞逸曲线以及边界条件,获取水轮机模型的原始数据,训练并得到反映水轮机流量特性和力矩特性的神经网络。对包含神经网络的数学表达式进行求导,推导传递系数的计算式,它是工况点的函数。最后,对比了该方法和曲线拟合法在一些工况点处求得的传递系数,分析了各自的特点。结果表明,本文提出的基于神经网络求导的水轮机传递系数求取方法精度较高,减少了计算量,且有利于全面的认识传递系数随工况的变化情况。     

风载荷对单柱式海上风力机船舶碰撞影响研究

随着海上风能的开发与利用,船舶与海上风力机的碰撞风险正逐渐上升。为此采用非线性有限元软件LS-DYNA模拟速度为2m/s质量为5000 t的船舶与3 MN单柱式海上风力机碰撞过程,研究有、无风载荷及风载荷作用方向对风力机结构动力响应影响,对比分析了碰撞力、塔顶位移、塔顶加速度以及撞击处塔架等效塑性应变。其结果表明:风载荷对风力机船舶碰撞动力响应影响很大,碰撞力相对差异约为1%,塔顶位移相对差异约为10.9%,塔顶加速度相对差异约为17.5%,撞击处等效塑性应变相对差异约为3.05%;海上风力机船舶碰撞动力响应在不同风载荷作用方向上有着很大的差异,不同风载荷作用方向上最大与最小的碰撞力、塔顶位移、塔顶加速度以及撞击处等效塑性应变相对差异分别为28.5%、57%、62.5%以及9.5%;塔架纵向摆动随着风载荷的作用方向产生很大变化,最大值为0.505 m,最小值为0.0393 m。研究结果可为海上风力机抗碰撞防护性能研究及设计提供理论参考。     

基于调度线的水库多目标可供水量计算方法与应用

针对我国水源工程功能转换这一趋势,提出以水库供水调度线为控制,采用长系列等流量调节计算,建立以满足不同用户保证率为目标的可供水量计算分析方法。以三亚市赤田水库为例,通过长系列操作计算,确定同时满足生态环境需水、城镇供水、农业灌溉等多目标多保证率要求的水库最大可供水量,并分析城镇可供水量与用户保证率的变化关系和水源功能变化对设计供水能力的影响。该方法具有一定实用性和通用性,可为水库可供水量的计算提供参考。     

近海风机基础-塔架结构体系振动监测与动力响应分析

我国东部近海区域目前建设的风电场基本均采用桩基结构,桩基一塔架结构体系是典型的细长高耸结构,在复杂海洋环境载荷作用下具有明显的动力性质、随机性质和非线性性质。本文结合江苏响水近海试验风机长期的桩基础一塔架结构体系振动监测数据,分析了结构体系振动与风、浪等环境荷载的相关性,结果表明：振动加速度与风速均方差存在明显的相关关系,塔架顶部的振动加速度随均方差的增大而增加;建立模型进行了动力有限元计算分析,计算结果较好反映了响水近海试验风机不同工况的动力响应。研究成果具有一定的工程应用价值,可为海上风机基础设计提供参考。     

近海风力发电机桩基础的动力学分析

针对近海风电桩基础的动力学问题,结合实际工程,采用数值软件对独桩基础、导管架基础和高桩墩台基础进行模态和时程分析,得到3种基础的振型图、固有频率、周期及其位移响应曲线.通过分析可知,经过1个周期后3种基础进入稳态振动;同时发现高桩墩台基础的动力放大系数高于独桩基础和导管架基础,但是放大后的位移仍小于后两者,约为它们的一半,因此从风电基础对变形要求的角度考虑,高桩墩台是最理想的近海风电基础.     

海上漂浮式风力机Spar平台结构优化设计探究

以NREL 5MW海上风力机OC3-Hywind型Spar平台为研究对象,建立平台有限元模型,采用有限元方法分析了100年一遇极端海况下Spar平台的结构强度,并在满足结构强度要求的条件下,采用响应面优化设计方法,以平台结构自身重量为目标函数,对平台的内部结构进行优化设计。优化结果表明:优化后平台的结构强度符合设计规范要求;平台内部的各种肋板与加强筋的结构尺寸更加合理,并减少了平台结构的用钢量,降低了Spar平台的建造成本。     

基于流固耦合的风力机叶片结构稳定性分析

针对叶片在气动载荷下出现局部屈曲现象,建立了大型复合材料风力机叶片有限元壳体模型,主要研究了叶片结构在流场作用下的稳定性。基于流固耦合方法,借助CFD软件计算得到叶片表面的分布压力,将计算结果导入到叶片结构计算的有限元壳体模型,以此为载荷对叶片进行了屈曲分析。以1.5MW复合材料风力机叶片为例的计算结果表明:复合材料抗压性能较抗拉性能弱,叶片背风面受到压缩载荷,局部屈曲主要出现在叶片背风面,叶根向叶中发展的后缘区位于几何突变区,结构设计较为薄弱,需增加该区域铺层材料的厚度。     

海上风电桩基局部冲刷试验研究

风电桩基既承担风机自身荷载,又受到叶片转动的侧向压力,桩基稳定性至关重要。海上风电桩基不仅受潮汐双向水流和波浪共同作用的影响,而且桩基尺度介于通常的桥墩和码头桩基之间,局部冲刷具有一定特殊性。通过建立1∶60的正态模型,研究了洋口海域海上风电桩基在波浪、潮流及波流共同作用下的局部冲刷。结果表明:潮流是控制该海域桩基局部冲刷的主导因素;往复流作用下的冲刷坑形态呈椭圆形,最大冲刷深度约为恒定流的80%;当波流共同作用时,由于桩前波浪振荡水流的作用,泥沙较水流作用时更易起动,局部冲刷显著增强,最大冲刷深度为潮流和恒定流作用下的2.0与1.7倍;韩海骞公式计算值按照系数0.75折算后与波流作用下的桩基冲刷深度试验值较为吻合。根据试验结果,建议对桩基周边局部冲刷坑进行抛石防护,确保海上风机的安全稳定。     

黏土地基近海风机桶形基础累积变形研究

基于黏土循环累积变形的半经验公式,将土体循环累积变形等效为蠕变,形成了近海风机桶形基础累积变形的有限元计算方法。在长期实测响水近海海域风、浪数据的基础上,以已建2 MW风机参数进行分析,得到了不同循环作用次数下桶形基础中心沉降量、不均匀沉降量和倾斜率。计算结果表明,风机运行期内桶形基础变形可满足风机运行要求。     

基于降低风力机叶片损伤的风电场优化调度

叶片是风电机组的核心部件之一,占风机总成本的20%,是影响风电机组运行寿命的重要因素。通过对叶片在几种不同载荷工况下叶根材料破坏时循环次数的计算,再结合线性累积损伤理论,得到了不同工况下的叶片损伤量。在同时考虑了风电机组叶片损伤、启停次数以及功率控制要求的条件下,建立了风电场的多目标调度模型;并采用二进制遗传算法(BGA)对该模型予以优化,获得了风电机组启停组合和目标功率值。在此基础上,再结合实际算例来验证该算法,通过合理的机组调度,实现了在保证输出功率控制要求的同时,来优化风电机组的启停、改善风电机组的运行寿命以及减少风电场电力系统的运行成本。