风机叶片全尺寸静力多点加载的解耦控制

针对风机叶片静力加载试验时各个加载点之间存在加载力耦合,加载力抖动影响精度甚至损坏叶片,研究了多点风电叶片静力加载模型及解耦控制。分析多点加载下叶片变形耦合,利用悬臂梁模型推导了多点加载下叶片变形耦合矩阵关系式,并结合变频调速控制液压系统,建立了两点耦合加载系统的仿真模型,设计了解耦控制器及自适应模糊PID控制算法,减少各个节点的牵引力耦合,实现叶片多节点全尺寸静力加载试验。仿真表明解耦控制器很好地解决多点耦合,加载曲线振荡现象明显减少,节点最大误差为2.3%。试验进一步证明:叶片加载过程中加载点牵引力能保持平稳、协调变化,加载保持阶段的偏差维持在±0.1 k N,降低了加载过程中牵引力耦合,获得较好的控制效果,满足风机叶片静力加载试验要求。     

全尺寸风电叶片疲劳加载载荷匹配及试验研究

为疲劳加载试验时沿叶片展向满足实际工作时的弯矩分布,对全尺寸风电叶片共振型疲劳加载系统进行载荷匹配与试验。分析叶片共振式疲劳试验中弯矩分布,采用参数分段离散法沿叶片展向离散出质量与长度矩阵,推导叶片弯矩数值计算方法,建立弯矩匹配优化数学模型,编制弯矩分布校验算法,利用Matlab/Simulink建立仿真模型并对匹配优化进行数值仿真,并校验配重块的质量和数量,得到沿叶片展向的弯矩分布误差小于7%。试验结果表明,疲劳试验过程中叶片加载点的振幅稳定,叶片根部弯矩误差不超过±5%,满足疲劳加载试验的弯矩分布精度要求,试验精度与检测效率得到提高,缩短疲劳试验周期,为风电叶片检测与分析提供一种的实用手段。     

风电机组叶片弦向摆锤共振疲劳加载特性分析

针对叶片弦向加载系统,建立系统的弹簧-阻尼模型,利用拉格朗日方程推导出系统的运动微分方程。分析叶片弦向疲劳加载共振能量,对系统进行动力学分析和参数匹配,并完成疲劳加载实验装置测试。试验结果表明:当驱动频率与加载对象固有频率偏差较大,振幅则发生剧烈波动,偏差较小时,加载对象振幅会趋于稳定,为疲劳加载系统应用提供理论依据及试验参考。     

新型抗折试验机控制系统的设计

为了在等载荷加载过程中测试金属材料及其合金材料室温状态的最大抗折强度，笔者运用单片机技术、传感器技术、计算机技术、点阵图形液晶及交流电机伺服控制等技术，开发了一套新型抗折试验机的控制系统。以手动或自动控制两种方式完成伺服电机的控制，实现了材料断裂试验的全过程。使用结果表明：新型抗折试验机控制系统达到了高精度材料试验的要求，具有可靠性高、成本低、使用方便和维护性好等优点，满足了工程需要。     

智能网络图像监测系统的研究

借助数码相机摄像原理,融合高速单片机技术、FPGA技术、高速CMOS图像传感器技术、点阵图形液晶技术和高速网络传输技术等,研制了一种智能化、网络化、小型化的图像监测系统。实践表明,这种系统可以缩短开发周期,灵活性好、柔性强;由于通过以太网控制器实现图像的数据传输,使系统数据传输速度和稳定性大大提高;而软件设计的模块化结构又使系统的通用性和可移植性增强,有利于系统的功能扩展。     

基于嵌入式计算机的超声检测系统

以嵌入式计算机为核心，采用USB接口进行数据通信，充分利用成熟的传统超声探伤仪硬件资源，借助于数控技术、现代电力电子等技术，研制了一种适合现场使用、性价比高的自动化超声检测系统。系统不仅体积小、功耗和成本低、便于携带、具备热插拔性，而且数据传输速率快、效率和精度高、性能稳定可靠。     

风机叶片疲劳加载振动频率特性分析与试验

针对风机叶片疲劳加载过程振动特性,建立旋转偏心块驱动的叶片疲劳加载系统动力学模型。基于拉格朗日方程推导出系统的数学模型,利用平均法近似解析系统动力学方程,得出振动过程中电机转矩平衡方程。分析振动频率的变化规律,建立仿真模型,对系统频率捕获过程进行数值仿真,揭示系统的自同步振动特性。风机叶片疲劳加载试验表明:叶片在受迫振动时,叶片振动频率并不总等于驱动频率;驱动频率与叶片固有频率偏差较大时,叶片振动幅值及频率波动明显;频率偏差在较小区间范围(0.47~0.62Hz)时,偏心块驱动系统与叶片容易发生频率捕获,振幅较小并趋于稳定;在负载转矩较大而电机功率不足时,偏心块会发生转速跳变。     

风电叶片双轴疲劳加载系统振动分析

多轴疲劳加载可使风电叶片各截面的试验载荷更等效实际所受疲劳载荷,缩短试验周期。针对风电叶片双轴疲劳加载系统,建立系统的动力学模型,列出动力学方程,再对振动体的运动轨迹仿真求解,得出运动轨迹图形。在此基础上,分析系统出现机电耦合的原因。利用试验装置验证,为多轴疲劳系统的应用提供理论依据及试验验证,也为后续的风电叶片疲劳加载试验打下基础。     

风机叶片弦向疲劳加载系统特性分析

针对叶片弦向摆锤共振加载系统,建立系统的弹簧-阻尼模型,利用拉格朗日方程推导出系统的运动微分方程.以摆锤为对象,分析叶片弦向疲劳加载共振能量,对系统进行动力学分析和参数匹配;设计加试验装置,采用虚拟仪器软件实现信号处理及通信控制,PLC(Programmable Logic Controller)对频率搜索跟踪、输出控制,完成疲劳加载系统测试过程.试验结果表明:疲劳加载系统安全可靠,达到了较好的控制效果,为疲劳系统的应用提供了理论依据及试验参考,也为后续的风机叶片疲劳加载试验打下了基础.     

风电叶片车辆运输装备液压减振特性研究

针对风电叶片新型液压机构运输装备,在对运输系统简化的基础上,建立了牵引车、运输装备和叶片之间的数学模型,数值分析系统振动能量传递、装备的蓄能器刚度与节流阀阻尼,考虑叶片运输状态的模态,得到运输装备模型基本参数,仿真分析系统路谱激励下振动加速度以及蓄能器容量影响。结果表明:蓄能器刚度、节流阀阻尼是影响系统性能的主要参数,选择最优的节流孔直径和蓄能器容量及预充压力,在输入激励频率大于固有频率2~(1/2)倍时,振动传递率小于0,叶片振动加速度明显降低,叶片相对于静平衡位置偏移的振动位移减小,系统减振性能有较大的改善。