风切变和塔影效应对风力机输出功率的影响

以NREL 5 MW风机为例,基于叶素动量理论(Blade Element Momentum,BEM)研究风切变和塔影效应对风力机输出功率的影响。用三阶Taylor展开描述指数型风切变模型;针对现代大型风力机的锥状塔架结构,对塔影效应模型进行适当修正。计算不同来流风速下的输出功率,并从功率波动和周期内平均输出功率两方面研究风切变和塔影效应的影响。结果显示,风切变和塔应效应都是周期性功率波动和周期内平均功率下降(功率损失)的来源。其中塔影效应是功率波动的主要原因,而风切变是功率损失的主要原因。功率损失由风场损失和风轮损失构成,其中风场损失是一个与风轮结构参数及风速轮廓系数相关的常数,而风轮损失与风力机控制策略密切相关,在变桨距控制阶段,风轮损失随风速的增加而增加。     

滚动轴承试验台动载荷加载装置

旋转机械系统存在于各个领域,如航空发动机、燃气轮机、水轮机、风力发电机等,这些旋转机械都可以抽象为转子系统。转子系统主要由旋转部件和支承部件组成,就支承部件而言,包括滚动轴承、滑动轴承、磁浮轴承和气浮轴承等。由于滚动轴承具有摩擦阻力小、功率损耗少、启动力矩小、旋转精度高、润滑和拆装简便等特点[1-2],其在旋转机械中获得了大量的应用。如在矿山机械设备中,就应用了大量滚动轴承。虽然滚动轴承在各种机械系统中获得了广泛的应用,但是由于其复杂的摩擦、润滑、接触、碰撞等非线性特性,使得轴承成为机械故障多发的部件。统计研究表明,滚动轴承引起的故障大概占旋转机械故障的30%左右[3]。因此由于滚动轴承的损坏而发生的事故很多。例如,风力发电机的旋转部件由大量轴承组成,轴承的运行状态直接关系到风力发电机的平稳运行,尤其是行星架轴承,由于风速时变,因此行星架轴承承受了大量的变载荷的冲击,因此对于行星架轴承的动态加载信号的分析和检测非常必要。     

抽水蓄能机组状态监测分析诊断系统的设计

介绍了广州蓄能水电厂 1号机组状态监测分析诊断系统 (PSTA- I系统 )的功能及结构形式 ;系统设计所遵循的基本原则 ;系统监测模块的设计 ;系统中的若干种分析方法的选用原则及特点 ;独特的帮助模块的设计及诊断模块的设计原则与特点 ,最后简单总结了系统的改进及未来发展的趋势     

碰摩转子系统动力学特性的实验研究

针对旋转机械常见的碰摩故障，在不同的转子系统结构以及不同的不平衡量的3种条件下对系统的动力学特性进行了实验研究，发现了转子系统当发生碰摩时其运动轨迹有明显的碰撞折返特点、振动波形有明显的削波现象、振动频谱中既包含工频，也有明显的高频谐波分量。这些特征可为准确诊断转子系统的碰摩故障提供依据。     

柔性形态滤波和遗传规划在电机轴承故障诊断的应用

针对电机轴承故障振动信号的强噪声背景.以及电机轴承故障是一个内圈故障、外圈故障和滚动体故障多级分类问题的情况,提出了一种基于柔性形态滤波和遗传规划的电机轴承故障诊断方法.该方法首先对电机轴承故障原始信号进行柔性形态滤波,然后提取滤波后信号的故障特征频率的归一化能量以及时域统计特征量作为遗传规划中的终止符,通过复制、交叉、突变以及适应度计算等操作,使个体逐渐逼近问题的最优解,得到电机轴承故障模式分类的最优模型,试验结果表明了该方法的有效性.     

叠层复合材料圆柱壳的细-宏观阻尼特性预测

研究了叠层复合材料圆柱壳的细-宏观阻尼特性。基于Reissner-Naghdi薄壳理论,给出了圆柱壳的振动微分方程,在分量变量的过程中,采用Haar小波级数表示轴向振型,Fourier级数表示环向振型,通过边界条件求解积分过程中出现的未知系数,进而得到用于分析圆柱壳自由振动特性的特征方程;基于单层混杂材料的细观力学阻尼计算方法和多胞模型,分别获得单层复合材料的等效阻尼特性和等效弹性特性,利用复模量法对复合材料圆柱壳的阻尼特性进行预测。通过与其他文献中阻尼预测的结果进行对比,验证了该研究所采用方法的有效性;进一步针对四种典型的边界条件,即固支-固支(C-C)、固支-简支(C-S)、简支-简支(S-S)、固支-自由(C-F)等边界,从细-宏观层面分析了纤维含量、环向波数、铺层方式和几何参数等因素对复合材料圆柱壳阻尼特性的影响规律。     

基于声发射衰减特性的故障行星轮定位研究

行星齿轮箱是风力机传动装置的重要组成部分,行星轮在低速重载、既自转又公转的复杂环境下容易诱发故障,其故障诊断特别是故障行星轮定位一直是研究重点和难点。建立了行星轮齿轮箱实验装置,模拟了行星轮故障,并利用声发射信号进行故障行星轮定位。实验研究了声发射信号在齿轮内部、齿轮与齿轮之间的传播特性,利用信号的幅值衰减特性简化了故障定位模型。利用信号幅度随信号传播距离增加而呈指数衰减的关系,建立了故障源定位方程组,从而获得故障齿的啮合位置,进一步确定故障行星轮的位置。实验结果表明:利用声发射信号的幅值衰减特性能够较为精确的确定故障行星轮的位置。     

一种新的监测诊断系统的数据预处理方法

提出了一种汽轮机故障监测及诊断系统的数据预处理的方法。该方法在采集部分使用了一种先进行高密度采集而后进行插值处理的数据采集方法，这种数据采集方法可以充分地利用现有硬件的强大性能，在转速波动比较大时也能采集到比较理想的数据。同时，在此方法中设置有故障的预警功能。此功能利用了基于统计学原理的状态评判方法来实现，与常用的方法(如能量法)相比，具有反应速度较快、灵敏度较高的优点。     

开斜裂纹转子的动力特性

对于转子系统,转轴上斜裂纹的存在会产生与直裂纹不尽相同的动力特性,主要原因是斜裂纹和直裂纹会引起转子不同方向振动的耦合.用断裂力学中应力强度因子与应变能释放率间的关系推导了带有45°张开型斜裂纹转子的刚度;并进一步对有耦合刚度的运动方程用龙格-库塔法进行了数值分析,给出了裂纹深度、偏心量和转速对转子动力特性的影响.     

滚动轴承故障信号的多尺度形态学分析

数学形态分析是数字信号处理的一种非线性分析方法,滚动轴承故障信号是一种非线性非平稳信号.为了提取不同类型故障特征,利用多尺度形态学分析对滚动轴承故障振动信号建立一种不同于时频分析的信号特征描述方法.采用多尺度形态开运算得到故障信号的形态谱,定量反映了信号在不同尺度下的形态变化特征;由形态谱曲线计算形态谱熵,定量描述不同信号的形态特征.通过试验数据的分析以及与峭度和共振包络解调方法的对比,表明多尺度形态学分析方法计算效率高,特征描述准确简单,为轴承故障信号的分析、识别和分类提供了新的思路.