在线监测系统在风力发电机上的应用

介绍了在线监测系统在风力发电机上的运用背景及意义.通过在线监测系统在风力发电机上的工作原理和运用方式,以风力发电机的主轴为实例进行分析,达到在线监测系统能够实时监控风力发电机的目的,从而确保风力发电机能够正常安全的运行.分析结果表明:在线监测系统在风力发电机上有很大的运用前景.     

直驱风力发电机强制通风过滤散热系统设计应用

针对直驱风力发电机的散热需求设计了强制通风过滤散热系统,通过对某型直驱发电机设计的强制通风散热系统的滤芯选型、数量确定,风道结构设计和压损计算,以及风机配置选定等的分析,得出了合理的设计方案,经验证按此设计方案设计的散热系统满足发电机散热需求,且对发电机更安全,同时具有功耗低、结构简单,且成本低等优势,为直驱发电机强制过滤散热系统设计提供了理论依据。     

基于有限元的大型直驱风力发电机定子主轴优化设计

大型直驱风力发电机定子主轴作为风力发电机的重要承载部件,其设计可靠性直接影响到整个风力发电机组运行的可靠性及安全性。利用有限元分析软件,依据德国劳氏船级社GL2010风机认证指南,对某型号大型直驱风力发电机衍生产品定子主轴进行疲劳损耗计算,并根据计算结果提出定子主轴的优化方案,最后对优化方案重新进行疲劳损耗计算,结果达到了设计使用要求。     

面向直驱式风力发电机气隙检测用光纤传感器系统设计

设计了一种面向直驱式风力发电机气隙检测用的光纤传感器系统。首先，基于直驱式风力发电机气隙检测的需要，采用多模光纤原理对光纤束传感器探头进行了结构设计；进而，对光纤束传感器探头中接收光纤圈数，以及影响传感器特性参数的光纤纤芯半径r和入射光纤的数值孔径NA分别进行了仿真分析；然后，为了充分发挥整个系统的最高采集信号，在光纤探头的尾端进行了分束处理设计；最后，在实验室搭建了所设计的光纤传感器系统，并对其进行了静态标定。结果表明，该系统的量程范围可达8 mm，满足直驱式风力发电机气隙检测的需要。      

风场级风力发电机轴承在线监测系统

针对风电设备分布广泛、监控设备组织复杂及监测数据信息量大等特点,基于分布式风机在线监测通用架构构建了风场级风力发电机轴承远程在线监测系统。对设计中遇到的多层次监控对象组织、风机信号特征选择及数据库优化设计等问题进行了分析,并将系统应用于实际风场设备的监测与故障诊断,验证了系统架构设计的合理性、有效性和可拓展性。     

风力发电机状态监测和故障诊断技术的研究与进展

针对目前迅猛发展的风电装备缺乏有效监测诊断方法开展综述,指出其研究现状和值得研究的问题.综述风力发电机的发展现状、故障特点和诊断难点,风力发电机的装机容量和规模都在逐年扩大,目前基于振动监测的风力发电机在线诊断系统尚属空白,其运行维护费用增加以及频繁事故发生所造成的巨大损失严重影响了风电的经济效益.针对风力发电机中的主要故障部件,如齿轮箱、发电机、叶片等,介绍现有状态监测和故障诊断方法的研究现状.结合风力发电机工作在变转速、不稳定载荷等工况下的特点,指出研究重点是需要针对这一新型装备研究其故障机理和特定的诊断方法,研发适合于风力发电机特点的在线状态监测和故障诊断系统.     

《新能源发电技术》课程中风力发电的现状与前景

风力发电技术是把风能转变为电能的技术。通过风力发电机实现,利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。在能源短缺和环境趋向恶化的今天,风能作为一种可再生清洁能源,日益为世界各国所重视和开发。由于风能开发有着巨大的经济、社会、环保价值和发前景,近20年来风电技术有了巨大的进步,风电开发在各种能源开发中增速最快。与风电发达国家相比,中国在风力发电机制造技术和风力发电控制技术方面存在较大差距,目前国内只掌握了定桨距风机的制造技术和刚刚投入应用的兆瓦级永磁直驱同步发电机技术,在风机的大型化、变桨距控制、主动失速控制、变速恒频等先进风电技术方面还有待进一步研究和应用不管怎么说,风力发电技术已经愈加成熟,风力发电控制技术也更加完善,总之风力发电前景广阔,我国对风力发电的研究也会更加深入。     

直驱风力发电机径向-轴向混合磁轴承设计及分析

为解决或降低传统直驱风力发电机系统的机械摩擦问题,以有效提高风能利用率,提出直驱风力发电机采用机械轴承和磁悬浮轴承集成支承技术,即采用机械轴承和径向-轴向三自由度混合磁轴承实现直驱风力发电机的集成支承。针对径向-轴向三自由度混合磁轴承,采用等效磁路法进行数学建模,并利用有限元分析软件对其进行参数设计与机理分析。在此基础上,构建了径向-轴向三自由度磁轴承试验平台,试验结果证明设计的径向-轴向三自由度磁轴承能够实现稳定悬浮。     

直驱永磁风力发电机定子主轴强度分析及优化

定子主轴是直驱永磁风力发电机的重要承载部件,其设计可靠性直接影响到直驱永磁风力发电机组运行的安全性和可靠性。在实体单元力学理论的基础上,利用有限元分析软件,对某型号直驱永磁风力发电机定子主轴进行静强度计算,根据GL2010风力发电机组认证指南对风力发电机进行疲劳计算,并根据计算结果提出设计的关键部位及优化方向。     

大型永磁直驱风力发电机定子并头电阻钎焊思路探索

随着世界能源安全与气候变化,风电已成为新增容量最快和容量最大的发电能源之一,风力发电机的制造工艺决定了发电机产品质量。大型永磁直驱风力发电机定子是风力发电机的重要部件,对日后的发电工作有很大的影响,并头电阻钎焊还是火焰钎焊来进行,直接影响风力发电机工作质量,减少风力发电机的事故。     

风力发电机叶片状态监测与故障诊断技术近况

风力发电技术是新能源发电技术领域的重要研究方向,也是目前风能的主要利用方式,故风力发电机叶片稳健工作是风力发电过程的关键保障,对风力发电机叶片状态的实时在线监测技术也成为该领域的重要研究内容。该文回顾了风力发电机叶片机械故障的产生原理、现有的风力发电机叶片状态监测技术,对比了现有各技术的优势和劣势,分析了未来叶片检测技术的发展趋势。     

1.5kW H型垂直轴试验风机空气阻力试验

风能这种可再生能源正在成为新能源的重要力量.随着风电技术的快速发展,垂直轴风机无需对风,无变浆偏航装置,结构简单的优点逐渐被人们所认知.H型垂直轴风机具有扫风面积更大、质量轻、惯量小、结构简单等特点.实验对不同实度和支撑结构的1.5kWH型垂直轴风轮进行了无风条件下的电动拖动试验.通过对不同试验风轮空气阻力扭矩的测量和比较,初步了解了不同结构对H型垂直轴风机性能的影响,为今后兆瓦级垂直轴风机的设计提供了优化方向和参考依据.     

大型风力机叶片研究现状与发展趋势

叶片是风力机最为关键的部件之一,叶片、轮毂组成的风轮是能量捕获机构,将风能转变为机械能,与此同时,叶片又是风力机力源,主要承载部件,对整个风力机安全运行起着关键作用。在对大型风力机及其叶片产业发展现状分析基础上,从气动外形与结构设计现状、运行监测与控制技术现状、发展趋势与有待研究的问题等几个角度进行较为全面的梳理总结,从而从总体上把握现代大型风力机叶片研究现状及发展趋势。指出今后将在针对抗台风叶片、低风速叶片、仿生叶片和低噪音叶片等的个性化设计,具有外部载荷环境和自身结构状态变化感知功能的智能风力机叶片设计等方面进一步发展;已经形成的风力机叶片设计、制造及运行监控理论等还要随着大批量风力机全生命周期服役实践,进一步完善和发展。     

能量回收液力透平的研究现状及展望

能量回收液力透平技术及应用对节能减排有重要意义。液力透平主要有反转泵形式、冲击式、导叶式以及目前一些先进国家研发的专用能量回收液力透平。透平回收装置基本布置方式有直驱式和辅助式布置。总结国内外液力透平的研究现状,其工作主要从液力透平的选型计算、优化设计、转速稳定性控制、力特性及结构强度、透平速度滑移等方面展开。液力透平能量回收装置应用广泛,其研究向着专门化、特殊化、多样化的方向发展。     

风力发电机组故障诊断与预测技术研究综述

随着风力发电机组装机容量的快速发展,累计运行时间的持续增长,风电机组的维护问题日益突出,迫切需要研发有效的风电机组故障诊断与预测系统。从故障诊断和故障预测两个方面,归纳风力发电机组的主要故障特点;针对故障诊断难点问题,分析和总结基于振动、电气信号分析和模式识别算法的故障诊断方法的研究现状,指出各种方法的技术特点、局限性和今后的发展趋势;针对风电机组中机械结构和电子系统性能退化的各自特点,归纳当前的研究进展,提出物理失效模型和数据驱动模型融合的故障预测方法;最后,归纳了利用风力发电机组数据采集与监控系统(SCADA)数据进行故障诊断与预测的最新进展及需要进一步研究的问题。     

Laser based measurement for the monitoring of shaft misalignment

This paper presents a method for real-time online monitoring of shaft misalignment, which is a common problem in rotating machinery, such as the drive train of wind turbines. A non-contact laser based measurement method is used to monitor positional changes of a rotating shaft in real time while in operation. The results are then used to detect the presence of shaft misalignment. An experimental test rig is designed to measure shaft misalignment and the results from the work show that the technique can be used for the monitoring of both offset and angular shaft misalignment, which will have applications in the condition monitoring and maintenance of various types of rotating machinery.     

现代大型风电机组现状与发展趋势

在各种可再生能源利用中,风能是使用最为广泛和发展最快的可再生能源之一,是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。通过对风力发电产业现状进行梳理、归纳和分析,总结了风电机组未来发展趋势,并对风电机组风轮气动分析、载荷计算与分析、结构动力学与控制、能量流传递与调控和变桨距系统等研究现状和面临的问题进行了分析。指出风电机组是涉及多学科理论的复杂非线性系统,包含多物理场和多物理过程,在进一步深入研究过程中,应充分运用多学科知识,采用系统科学的思想方法才能获得全面深入的研究结果。     

A model for yawing dynamic optimization of a wind turbine structure

A novel design optimization model for placing frequencies of a wind turbine tower/nacelle/rotor structure in free yawing motion is developed and discussed. The main aim is to avoid large amplitudes caused by the yawing-induced vibrations in the case of horizontal-axis wind turbines or rotational motion of the blades about the tower axis in case of vertical-axis wind turbines. This can be a major cause of fatigue failure and might severely damage the whole tower/nacelle/rotor structure. The mathematical formulation considers a single pole tower configuration having thin-walled circular cross section with constant taper along the tower height. The nacelle/rotor combination is modeled as a rigid mass elastically supported at the top of the tower by the torsional spring of the yawing mechanism. Adequate scaling and non-dimensionalization of the various parameters and variables are given in order to make the model valid for a variety of wind turbine configurations and types of the material of construction. The resulting governing differential equation of motion is solved analytically by transforming it into a standard form of Bessel's equation, which leads to the necessary exact solutions for the frequencies and mode shapes. Several cases of study are examined for different values of the yawing stiffness and inertia parameters by considering both conditions of locked and unlocked yawing mechanism. Useful design charts are developed for placing the frequencies at their needed target values with no penalty of increasing the total structural weight of the system. In all, the developed model guarantees full separation of the system frequencies from the critical exciting yawing frequencies by proper choice of the optimization design parameters.     

风力发电机齿轮故障诊断仿真与模拟试验

为了探讨无传感器故障诊断方法在风力发电机传动系统故障中的感应机理,在SIMULINK环境下,建立了一个双馈风力发电机仿真模型,对风力发电机传动系统故障在发电机定子电流中的响应过程进行理论分析。研制专用的风力发电机组模拟试验台,进行传动系统的断齿故障模拟试验与验证。利用Hilbert变换的幅值和频率解调方法,分析仿真及模拟试验结果,表明定子电流主要反映传动系统的扭矩或速度波动特征,将其用于风力发电机传动系统齿轮断齿类故障的监测与诊断是可行的。     

Angular resampling for vibration analysis in wind turbines under non-linear speed fluctuation

This work presents the development of an angular resampling algorithm for applying in conditions of high speed variability, as occurs in wind turbines, and the results obtained when applied to simulated signals, bearings diagnostic test-beds and wind turbines. The results improve the accuracy of similar resampling algorithms offered by the consulted bibliography. This algorithm is part of the wind turbine diagnostic system developed by the authors.