风电机组设计极端载荷外推法及其计算对比研究——关于IEC61400-1:2005版和1999版极端载荷计算研究

论文根据IEC61400-1:2005版规定,给出了大型风电机组载荷外推计算方法,并对2MW双馈式风电机组和3MW直驱式风电机组,进行了极限载荷外推的计算;同时,与IEC61400-1:1999版极限载荷要求计算的结果分别作了对比,结果分析发现无论哪种计算结果,都存在着随机性,而这种随机性对评估的准确性有很大的影响。新版IEC61400-1标准采用统计学的概率分布来描述载荷计算结果,经过算例的计算表明,这种载荷的计算比IEC61400-1:1999版的计算方法更具有科学性。     

太阳能跟踪装置风载荷的计算方法

风载荷是跟踪装置所承受的主要载荷,其大小直接影响整个系统的结构强度以及装置传动部件的选择。太阳能跟踪装置的常规形式属于非流线的可旋转平板结构,其风载荷主要与风力系数相关。文章详细分析了跟踪装置的风载荷,比较了3种不同风力系数的计算方法,结果表明:三维CFD数值计算方法与系统的实际试验结果更加吻合。     

地震对风力发电机组塔架设计的影响

以国内典型的82m风轮直径、70m轮毂高度的1.5MW风力发电机组为例,介绍了Ⅷ级烈度地震载荷的计算方法,通过有限元法(FEA)建模计算了风力发电机组塔架的自然模态位移和地震载荷,并利用得出的计算结果确定地震对塔架设计的影响。实例应用结果表明,Ⅷ级烈度地震引起的载荷叠加值小于塔架的设计极限载荷,塔架设计能满足安装在烈度Ⅰ～Ⅷ地震地区的安全要求。     

海上风力机在风波联合作用下的动力响应分析

为分析海上风力机运行时的复杂工作环境,需研究海上风力机整机系统在气动载荷和波浪载荷作用下的动力响应数值分析方法。应用线性波理论模拟非规则的波浪及计算水质点在不同深度位置的速度、加速度;应用MORISON波浪力方程建立作用于塔架支撑基础的波浪力计算模型,分析作用在圆筒形支撑基础上的波浪载荷。基于计算多体系统动力学建模方法,通过有限的自由度来反映海上风力机柔性构件的非线性弹性变形。结合气动载荷模型、波浪载荷模型和高效的数值求解方法,建立了海上风力机系统的动力学模型,实现对其动力响应数值分析。以一台5 MW海上风力机为例进行动力响应分析,仿真试验表明气动载荷和波浪载荷对海上风力机的结构设计和稳定性有着重要的影响。该研究为海上风力机系统的振动分析、疲劳分析等提供了一种有效分析方法。     

600MW汽轮发电机组的动态标高及载荷的计算

精确地计算、调整汽轮发电机组轴系的轴承标高，是保证机组稳定、安全运行的重要措施。因为标高决定了各轴承的载荷分布，从而直接影响转子轴承油膜的稳定性。在静态标高计算的基础上编制了动态标高的计算程序，所编制的程序可计算包括固定瓦、可倾瓦轴承在内的机组各种轴承的油膜厚度和特征参数，并可把轴承特性、动态标高及载荷分布结合在一起迭代计算，用该程序计算了600MW汽轮发电机组轴系的动态标高及动态载荷分布，得出了动态计算比静态计算提高精度的百分比，为该类机组的设计和安全运行提供理论参考。     

承压容器接管允许载荷计算

介绍了承压容器接管允许载荷的计算方法,通过有限元分析方法对承压容器的封头和接管在受到内部压强及管道外载荷的情况下进行了应力计算,给出了封头-接管结构的应力分布、应力性质以及局部应力的强度考核方法,并确定了接管允许载荷。计算表明,承压容器的接管载荷须控制在允许载荷范围内,设备才能够安全可靠运行。     

特定场址条件下风电机组载荷适应性评估

考虑特定场址环境条件对于风电机组载荷与结构安全特性的影响,基于某3 MW双馈型风电机组载荷模型,运用GH Bladed软件对不同场址环境条件下的风电机组载荷进行仿真计算,形成特征环境条件下载荷特性数据库。分析各环境条件参数对风电机组关键部件极限与疲劳载荷的影响特性。基于特征载荷数据库,运用BP神经网络预测方法,建立特定场址条件下风电机组关键部件极限与疲劳载荷预测模型,并将模型预测结果与仿真结果进行比对。结果表明,基于BP神经网络的风电机组极限与疲劳载荷预测结果误差在6%以内,该方法对于不同场址条件下风电机组载荷与结构安全性评估具有普遍适用性。     

塔架风载荷的近似计算

阐述稳定风和阵风时塔架载荷的影响,在对塔架风载荷计算方面则结合公司的资源,对比GH Bladed的仿真结果,并参考中国建筑规范,总结出一套行之有效的塔架风载荷计算方法。     

动载荷的时域识别方法及其应用

将待识别的外载荷在微小的离散时间间隔内作为线性力对待，在此基础上，实现了由结构的任一种响应或者各类响应的组合来识别未知外载荷。该方法通过模态分析方法很容易推广到多自由度系统。讨论了在识别计算中如何对离散时间间隔的选取进行控制。算例表明，该方法简便、有效，且具有较强的抗噪能力。     

风力机叶片在三维湍流下的载荷分析

载荷计算是风力机设计中最为关键的基础性工作,也是所有后续风力机设计、分析工作的基础.文章研究了在叶片坐标系下风力机主要载荷的确定方法;应用bladed软件计算稳态风速下的稳态运行载荷,并考虑湍流模型的影响;采用Improved yon Karman模型,将得到风文件加载到bladed里,来计算此风速下的空转运行载荷;最后通过自由频谱图验证整机是否有共振现象.     

火电厂多机组负荷经济分配方法

针对SIS系统火电厂多机组负荷经济分配的要求，从单元机组锅炉和汽轮机设计计算书或性能考核试验数据出发，结合单元机组实时性能计算和耗差分析的原理，提出了一种可以同时解决机组负荷特性线的获取和机组负荷特性线的实时修正问题的火电厂多机组负荷经济分配的方法。该方法计算简捷、实时性强，在获得负荷优化分配结果的同时，给出了负荷优化分配的准确效果。     

有调压井水电站甩负荷试验与仿真分析

对于有调压井长引水隧洞水电站,机组甩负荷后,调压井内低频的水位波动决定了机组引水道的压力变化过程,具有一定的特殊性。针对南水水电厂增容改造开展了有调压井水电站甩负荷试验及仿真计算,分析了影响计算与试验结果一致性的主要因素。结果表明,对数学模型及计算参数的修正能使计算结果与试验结果基本吻合,说明目前的数值仿真计算能够反映实际情况,可通过计算分析机组在各工况下的甩负荷过渡过程,优化机组的导叶关闭规律,确保其过渡过程满足调节保证的要求。     

基于RBF的非稳态工况下发动机负荷特性测试

针对发动机在实车使用过程中负荷特性难以测试的问题,提出基于径向基(radial basis function,RBF)函数神经网络的非稳态工况下发动机负荷特性测试方法,利用发动机实时转速、曲轴角加速度以及输出轴扭矩精确计算实时油耗,误差控制在较低范围内,从而为发动机技术状况的评估提供一种新的思路。     

基于小电流电器的滑动窗双边CUSUM事件检测改进算法

事件检测是非侵入式负荷监测中的关键部分,然而事件检测方法对于一些小电流电器存在漏检问题。为此,提出一种基于小电流电器的滑动窗双边CUSUM事件检测改进算法,即在均值计算窗和暂态检测窗的基础上,引入方差计算窗区分运行时电流波动小的电器,通过权重参数δ提高检测过程中投入、切出事件的累计和,解决了滑动窗双边CUSUM事件检测算法的小电流电器漏检问题。采用方差阈值判断电器是否进入稳态,提高了电器进入稳态时检测的准确性,有效记录事件投入点和事件切出点。实测验证表明,所提算法不仅能够准确检测到传统算法易忽略的小电流电器的暂态事件,还能准确记录电器完整的事件投切过程,有利于其暂态过程的分析与处理,保证了特征提取的有效性,为事件检测方法的优化方向提供了借鉴。     

基于小电流电器的滑动窗双边CUSUM事件检测改进算法

事件检测是非侵入式负荷监测中的关键部分,然而事件检测方法对于一些小电流电器存在漏检问题。为此,提出一种基于小电流电器的滑动窗双边CUSUM事件检测改进算法,即在均值计算窗和暂态检测窗的基础上,引入方差计算窗区分运行时电流波动小的电器,通过权重参数δ提高检测过程中投入、切出事件的累计和,解决了滑动窗双边CUSUM事件检测算法的小电流电器漏检问题。采用方差阈值判断电器是否进入稳态,提高了电器进入稳态时检测的准确性,有效记录事件投入点和事件切出点。实测验证表明,所提算法不仅能够准确检测到传统算法易忽略的小电流电器的暂态事件,还能准确记录电器完整的事件投切过程,有利于其暂态过程的分析与处理,保证了特征提取的有效性,为事件检测方法的优化方向提供了借鉴。     

自动同步离合器的啮合动力学问题

本文以自动同步离合器为例,论述了同步离合器啮合过程动力学问题分析计算的一般方法:即通过建立与求解啮合运动微分方程,得到啮合过程各运动参数及动力参数的变化规律。本文还讨论了啮合初参数、结构参数、特别是阻尼机构对啮合过程的影响,得出了阻尼机构选用原则等一些结论。     

考虑分布式电源接入的电网源荷时序随机波动特性概率潮流计算

鉴于分布式电源的时序随机波动特性和负荷需求侧的电能质量是分布式电源接入系统的重要影响因素,从风光典型分布式电源和负荷需求的时序波动性出发,建立了综合考虑源荷时序特性的概率潮流计算模型。利用基于模糊特征聚类的概率潮流算法对IEEE 14节点系统进行计算,对比分析负荷需求侧对系统电压波动的影响情况。结果表明,所采用方法能够全面合理地模拟分布式电源接入时电网随机波动过程。     

某水电站真机原位试验反演计算及极端工况预测

水电站真机原位试验是机组正式投产前必做试验,试验时进行辅助反演计算可发现试验过程中的问题,计算分析极端工况可为机组永久运行提供重要支撑。针对某水电站甩负荷试验过程中产生的蜗壳最大压力和机组转速上升率超出控制标准的问题进行初步分析及反演计算,发现机组导叶关闭规律与设定的关闭规律有一定差别,且该关闭规律的鲁棒性较差;接着结合试验情况优化机组导叶关闭规律,再对调整后的甩负荷试验进行了同等边界条件下的数值仿真计算,对比分析实测数据及数值计算结果获得特征参数的修正值;最后,通过数值仿真计算预测大波动过渡过程极端工况。研究思路可为类似工程提供参考。     

大体积薄壁混凝土墩墙结构早龄期开裂过程的数值模拟

水工大体积薄壁混凝土墩墙结构在早龄期温度变形、自生体积变形等荷载作用下易出现多条竖直贯穿性裂缝,目前常用的应力计算方法无法模拟出工程结构的开裂过程和裂缝数量。将开挖释放荷载理论引入混凝土早龄期温度场和应力场计算中,编制了相关程序,模拟施工期的大体积薄壁混凝土墩墙结构的开裂过程。结果表明,墩墙结构在早龄期开裂过程、裂缝分布、裂缝数量与实际较吻合,且程序的计算效率较高。     

电网调度员培训仿真器(DTS)中的潮流算法

潮流计算模块是ＤＴＳ的核心,为了满足培训过程中的各项需求,潮流计算中按重量性依次要考虑：（１）收敛性,（２）速度,（３）准确性。详细地介绍和讨论了各项对策和技巧,它们能够有效地提高ＤＴＳ潮流程序的收敛性和速度。