风力发电站变桨轴承断裂分析

变桨轴承是风力发电的关键部件,通过变桨驱动电机带动变桨轴承转动从而改变叶片的迎风角,使叶片保持最佳的迎风状态,从而控制叶片的升力,从而达到控制叶片上的扭矩和功率的目的。变桨轴承在风电发电机组故障中故障率最高,运行过程中故障清除的成本高。通过超声波检测、解剖、宏观检查、样品金相分析、化学元素分析、缺陷电镜扫描等手段分析了一批变桨轴承断裂的原因。     

角接触球轴承对高速主轴变形影响建模与分析

高速主轴在工作过程中易受热变形影响数控机床加工精度,而角接触球轴承作为高速主轴的支承件发挥着巨大的作用。根据Hertz接触力理论,结合角接触球轴承受力平衡以及位移方程,建立角接触球轴承对主轴位移影响的分析模型,然后通过对比用模型计算的轴套位移值与用位移传感器测得的轴套位移值来进行验证;最后分析计算不同转速下轴承内外圈接触力和轴承刚度的影响,以及不同转速下对轴套和主轴位移产生的影响。利用该模型可以设置合理的预紧载荷以及主轴转速,提高轴系的运动定位精度,为轴承预紧量的施加、工作预紧载荷的调整及预紧装置的设计提供参考,弱化轴承塑性变形导致的热变形,从而降低对高速主轴变形位移产生的影响。     

某风电场风电机组变桨电机轴承失效原因探析

变桨电机作为风力发电机组变桨动作的动力单元,其可靠运行是决定风力发电机组正常运行的核心。针对某风电场风电机组出现的变桨电机异响、卡涩故障,通过对故障电机拆解分析,查出失效点为变桨电机制动器端轴承失效。基于轴承的失效状态,结合电机结构及运行环境,分析电机制动器端轴承失效原因,并针对变桨电机结构提出设计优化建议。     

轧辊磨床动压轴承承载能力数值计算

由于某轧辊磨床动压轴承的油膜起点不在连心线处,在计算过程中,当设定的轴承偏位角不同时,油膜起点的角度则不相同,因此通过建立动压轴承二维雷诺方程的数学模型,求得动压轴承的压力分布,则可以获得动压轴承中间断面上的压力分布值;把它沿载荷方向与垂直载荷方向分解,通过MATLAB软件拟合该分布值的曲线方程,再运用准二维问题求解其承载能力;当垂直载荷方向上的分量接近零时,则设定的偏位角为轴承的实际偏位角,在该偏位角下求得沿载荷方向的承载分量即为轴承的承载量。该计算极大地简化了运算过程。     

柔性机械臂关节刚度的一种间接测量方法

给出一种分析柔性机械臂关节刚度的间接测量方法。该方法在机械臂末端执行件上的不同位置加载,测量载荷与载荷方向上的位移数据,然后使用有限元方法计算不含关节时结构对应点的载荷、位移关系,从测量结果中排除不含关节时的位移。利用这些仅包含关节信息的载荷和位移数据通过求解一个线性方程组,可以得到各个关节的刚度数据。最后通过一个实际的例子,说明了该方法的有效性。     

铸铁缺口梁断裂过程电测试和结构承载力计算

为探寻带缺口金属件的断裂规律与承载能力,对8种不同切口尺寸的铸铁梁进行了三点弯曲加载实验,并对其中2个铸铁梁进行应变规电测跟踪测试,得到了加载点位移、应变规处断裂损伤区黏聚裂纹张开位移、中性层位置、黏聚裂纹端点位置随载荷的变化曲线.结合粘聚裂纹应力强度因子的计算公式与断裂准则,得到该类材料结构承载力的理论计算数值,并与实验值进行对比,二者符合良好.     

Electronical measurement of incision iron specimens’ fracture proceeding and calculation of the structure bearing capacity

为探寻带缺口金属件的断裂规律与承载能力, 对8种不同切口尺寸的铸铁梁进行了三点弯曲 加载实验, 并对其中2个铸铁梁进行应变规电测跟踪测试, 得到了加载点位移、应变规处断裂损伤区 黏聚裂纹张开位移、中性层位置、黏聚裂纹端点位置随载荷的变化曲线. 结合粘聚裂纹应力强度因子 的计算公式与断裂准则, 得到该类材料结构承载力的理论计算数值, 并与实验值进行对比, 二者符合 良好.     

一种角接触球轴承静特性分析方法

在轧机装备的设计过程中,对角接触球轴承的静特性分析是进行轴承动特性计算,确定轧辊轴承选型的首要工作。本文基于Hertz点接触理论建立了球轴承的静力学平衡方程,并对角接触球轴承的接触角分布、接触载荷分布、接触变形、轴承内外圈位移及刚度进行了计算。以轧辊轴承FAG-7206B-TVB为研究对象,对其进行静态特性数值分析,并将计算结果与传统简化算法进行了比较,验证了本方法在进行角接触球轴承静特性分析的有效性和精确性。     

基于热-力耦合的陶瓷球轴承摩擦力矩分析北大核心

滚动轴承摩擦力矩是导致轴承发热的主要因素,为准确描述轴承摩擦力矩与温升的耦合关系,基于滚动轴承拟动力学及弹流润滑理论,考虑轴承预紧力、离心效应、热膨胀等影响,建立了基于热-力耦合的陶瓷球轴承摩擦力矩计算模型,并试验验证了模型的正确性。分析了不同工况条件及轴承结构参数对陶瓷球轴承摩擦力矩的影响,计算结果表明:陶瓷球轴承摩擦力矩受载荷、转速、预载荷影响较大;合理选择轴承的结构参数以及润滑油温度均有助于降低轴承整体的摩擦力矩。     

变桨减速器承压能力及加油量计算分析方法

变桨减速器的加油量是变桨减速器设计开发过程的重要参数。因为变桨减速器箱体是全封闭的,在运行过程中,减速器温度和环境的变化会导致润滑油体积变化,从而影响减速器的效率等,甚至直接影响减速器的可靠性。本文以变桨减速器B255A的加油量为例,通过计算分析介绍如何确定变桨减速器加油量的方法。     

风力机主轴承刚柔多体接触动力学动态特性分析

为揭示多动态参数激励下兆瓦级风力机主轴承的动态特性,考虑空间柔性机构大范围运动与弹性体自身小范围变形的影响,对主轴承进行参数化分析并联合动载荷作用下的动力学方程进行数值求解。以兆瓦级风力机主轴承为研究对象,建立刚柔多体接触模型,进行仿真并验证模型的正确性与可靠性。结果表明:通过分析主轴承刚柔多体接触动力学特性,可得到风力机运转过程中主轴承各部件之间的动态响应特性、不同工况下柔性体的接触力变化规律以及阵风阶段内圈的受力危险位置。研究结果为风力机主轴承的结构优化提供参考。     

被动变桨距对风致转动垂直轴风力机捕能性能影响

为了改善现有垂直轴风力机的启动性能和风能利用率,提出了一种基于齿轮连杆结构的被动变桨距结构,并利用运动学仿真软件ADAMS验证了变桨距机构的可行性;此外,还对流体求解器Fluent进行二次开发,编制了一套可有效求解被动变桨距垂直轴风力机和流体流动相互作用的计算程序,并在6 m/s的风速下分析不同变桨振幅对风力机捕能性能的影响。结果表明:所提出的被动变桨距机构能够提升风力机的启动性能,在±25°变桨振幅下风力机的风能利用率达到了17.633%。     

兆瓦级风机电液比例变桨距系统建模及稳定性分析

针对液压系统存在非线性和软参量等问题,以兆瓦级风机电液比例变桨距系统为研究对象,结合液压变桨距机构各部分的特性,对电液比例变桨距系统进行深入分析并建立了较精准的数学模型,采用古典控制方法分析系统的稳定性及稳定程度。结果表明:该系统模型是可靠的,为完善变桨距控制系统和深入研究风力机的功率控制提供了参考。     

风电齿轮箱高速轴多支承轴系耦合振动研究

风电齿轮箱高速轴轴承的振动是造成风电机组安全隐患的重要因素,而轴系的耦合作用会对轴承振动产生重要影响。以某750 kW风电齿轮箱高速轴多支撑轴系为研究对象,基于中心差分法提出一种用于分析多支承轴系耦合振动的建模方法,并通过MATLAB进行了模拟计算。结果表明：耦合模型比非耦合模型轴承振动幅度小;不同轴承的接触力不同,且载荷作用点越靠近轴承接触力越大;当载荷作用点在靠近单轴承的一侧时,会出现接触力远大于另一侧的双轴承的情况。     

变速恒频风力发电机组液压变桨距系统的设计与仿真

针对变速恒频风力发电机组的功率控制,提出基于电液比例阀的统一控制的液压变桨距系统的设计方案,对液压变桨距系统进行了方案设计、对主要液压元件进行了计算及选型。并通过Fluid SIM 5 Hydraulics软件平台对设计的变桨系统进行仿真。仿真结果验证了液压变桨距系统设计的正确性和可行性以及仿真模型的合理性。该液压变桨距系统能够满足变桨距风力机对节距角精确快速的控制要求,且为变速恒频风力发电机组变桨距液压系统的优化设计奠定了基础。     

基于NMPC-PID的大型风力机独立变桨控制

大型风力机的不平衡载荷会使叶片断裂,造成事故从而减短其使用寿命。针对大型风力发电系统在高风速区的不平衡载荷问题,提出一种NMPC-PID的独立变桨载荷控制方法。非线性模型预测控制(NMPC)用于及时调整风机桨叶的桨距角,PID控制则用于消除塔架振动的影响。运用机制方法在仿真平台搭建风力发电系统模型,运用所提控制策略进行仿真实验,并在两种情况下与模型预测控制方法(MPC)进行对比,验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

MW级风力发电机组变桨距系统建模研究

由沈阳工业大学研制的MW级变速恒频风电机组属于变桨距型机组,它在额定风速以上进行变桨距调功控制.本文针对该机组的特点,分别建立了关桨过程与开桨过程变桨距系统的控制数学模型,该数学模型是设计变桨距控制律、了解变桨距系统动态特性的基础;应用该数学模型,在MW级模型机上进行实验,得出了系统的正弦响应曲线.     

具有功率调节和容错能力的风力机自适应控制

水平轴风力机面对高风速变化工况时,极易出现转子灾难性失控超速运行,此时风能转换效率低于预期值,同时恶劣的环境也对桨距角控制提出了容错要求。针对这些问题,提出一种具有功率调节和容错能力的风力机自适应约束控制方案,通过自适应约束的桨距角控制实现安全可靠的功率调节,并集成容错能力以补偿可能的故障影响。介绍水平轴风力机的数学模型和运行要求,分析基准的非线性自适应约束控制方案的设计过程,并在此基础上讨论具有未知控制增益、任意初始条件和存在故障影响下的设计方案,最后搭建MATLAB仿真模型对所提出的方案进行验证。仿真实验结果表明：所提方案可以提高风力机的功率调节效率,同时在不同工况和不同故障条件下均能将转子速度和发电功率控制在安全范围内。     

具有间隙的风力机变桨距系统模糊自整定PID控制

因加工、安装和磨损的原因,大型风力机的变桨距电液控制机构铰链处不可避免的存在间隙,过大的间隙会使得变桨过程超调量增大,调节过程震荡次数过多,甚至引起叶片与塔架共振,最终导致风力机停机事故。分析了变桨距机构铰链处间隙的形成机制,提出了用模糊自整定PID控制算法对间隙进行补偿的方法,依据间隙的振-冲模型制定模糊推理规则,对PID控制器参数进行自适应整定。在间隙分别为0.2、0.4、0.6和0.8 mm时对常规PID控制器与模糊自整定PID控制性能进行对比研究。结果表明:相比常规PID控制器,模糊自整定PID控制方法使得变桨距控制系统超调量和震荡次数显著减小,有效地避免了系统变桨冲击。