风电叶片螺栓套疲劳试验机跟随控制策略研究

为解决风电叶片螺栓套疲劳试验过程中实际载荷与期望载荷的跟随控制问题,设计一种风电叶片螺栓套疲劳试验机并对期望载荷与实际载荷间的跟随控制策略进行研究。采用基于最小均方(LMS)的谐波消除和幅值控制策略,通过LMS算法的权值调整机制,解决实际载荷的量测噪声和幅值衰减现象。通过Matlab/Simulink,建立试验机模型,对算法的有效性进行验证;搭建试验机平台,通过现场疲劳试验对跟随效果进行研究。结果表明,在基于LMS的跟随控制策略下,螺栓套期望载荷与实际载荷的跟随效果良好,载荷误差不超过±5 k N,为风电叶片螺栓套疲劳特性的研究与应用提供可能。     

提高风电叶片联接螺栓疲劳强度的措施

随着风机大型化的发展,风电叶片联接螺栓承受的静、动载荷也越来越大,特别是螺栓的疲劳寿命往往不易满足20年寿命的要求。文章以3MW风机为例,在与整机配套的变桨轴承螺栓数目和尺寸无法改变情况下,针对螺栓的结构和预紧方法,提出采用颈缩螺栓和改变螺栓安装预紧方式等有效措施来确保联接螺栓强度安全。     

大型风电叶片缺陷及其无损检测技术研究

文章介绍了大型风电叶片在生产制作、转运以及服役过程中产生的主要缺陷和损伤形式,讨论了静态无损检测技术和动态监测技术的特点及其在风电叶片缺陷检测领域的必要性,并对其优、缺点进行了比较和评价。     

基于PSO-XGBoost的风电叶片缺陷分类算法

针对风电叶片缺陷回波信号分类效率低的问题,提出粒子群-极限梯度提升（PSO-XGBoost）算法。首先采用变分模态分解（VMD）结合模糊熵的方法对缺陷回波数据进行特征提取,建立XGBoost多分类模型,在此基础上采用PSO算法对XGBoost超参数进行寻优,建立PSO-XGBoost多分类模型。这种PSO、XGBoost相结合的算法可提高风电叶片缺陷的预测精度、减少缺陷分类的误差。通过仿真,对PSO-XGBoost、XGBoost及其他几种机器学习算法进行对比,结果表明PSO-XGBoost算法准确度最高,其缺陷分类准确率可达98%。由此可见,采用PSO-XGBoost算法可有效提高风电叶片缺陷分类的准确率。     

叶片覆冰对风电机组的影响

正我国幅员辽阔,南北跨度大,部分风电场处于湿度大、气温低的环境中,叶片结冰就成为必须要考虑的因素。叶片结冰引起风电机组叶片的气动性能改变,导致风电机组发电量降低,同时结冰质量分布不均匀会引起不平衡载荷,给风电机组的设计提出新的要求,此外,叶片抛冰还会对人员安全造成较大的隐患。国内对风电机组叶片覆冰的研究不多,李声茂等基于二维定常不可压缩流体的N-S方程,引入离散相DPM模型,通过数值模拟计算了不同攻角下的翼型表面结冰分布情况。张聘亭等使用CFD软件,     

风电叶片叶根联接螺栓拧紧力矩的计算方法

本文介绍了风电叶片根部联接螺栓安装时确定拧紧力矩的几种计算方法,并用天威叶片2MW-TW45.3叶根连接螺栓实例对这几种方法进行了计算比较,得出了一种较优的拧紧力矩的计算方法。     

扰流板对风电机组叶片三维气动性能影响的研究

对于风电机组叶片,由于大型叶片根部翼型较厚,易出现流动分离现象,为了提高叶片气动性能,利用雷诺平均方程(RANS),采用SST k-ω湍流模型进行了叶片三维气动性能的仿真模拟,并与Bladed软件的计算值进行对比,验证了该方法的可行性。仿真模拟结果显示：叶片根部压力面和吸力面压力曲线交叉,严重影响了叶片轴端的输出功率,而安装扰流板的叶片根部压力面流体速度呈梯度下降,压力增大,同时提高了吸力面的流速,从而增大了叶片两面的压力差。在低于额定风速条件下,扰流板可以提高叶片轴端的输出功率2.3%～2.5%,推力增长仅为2.0%;扰流板安装高度越高,其轴端输出功率提升效果越好。     

风电机组叶片降噪研究

正风能作为解决常规能源告急和全球生态环境恶化问题的一种清洁可再生能源,已成为各国能源工业关注和发展的热点。风能的利用能减少化石能源的消耗,间接减轻了大气污染和水污染,但处理不当则会增加噪声污染。随着我国风电装机容量和国产化程度的不断扩大,风电机组的噪声问题逐渐显现出来,干扰人们的工作和生活。因此,风电机组的噪声控制非常必要,如果不认真研究解决,可能会成为制约我国风电产业发展的一个障碍。本文首先对风电机组叶片降     

预弯对风电叶片气动性能的影响

以DF77叶片为原型,通过改变叶片的预弯曲线,分别得到预弯1.35 m、 无预弯、 预弯-1.35 m 3种叶片模型.通过CFD数值模拟3种不同预弯叶片的流场,分析叶片预弯程度对风电叶片气动性能和出力的影响.通过3种方案结果分析表明,无预弯的叶片功率最大.根据理论分析结果,展望叶片预弯值的设计方法,使叶片运行时达到最佳出力状态.     

风电机组单叶片吊装过程中叶根螺栓的强度分析

以风电机组单叶片吊装过程中叶根螺栓的受力情况为研究对象,采用ANSYS软件中的BEAM188单元模拟叶根螺栓,利用有限元分析建立仿真模型,并进行了叶根螺栓的受力分析,将仿真结果与理论结果进行对比,确保了仿真结果的正确性与有效性;分析了不同预紧力施加方式下,叶根螺栓的应力增量、安全系数,以及接触面接触状态与开口位移的变化情况,从而得到了对叶根螺栓施加预紧力时安全且合理的方案。结果表明:在风电机组的单叶片吊装过程中,随着叶根螺栓数目的增多,其应力增量逐渐减小、安全系数增加、开口位移降低;而在单叶片的实际吊装工况下,虽然无法实现向所有叶根螺栓施加目标预紧力,但仍需安装不能施加目标预紧力的叶根螺栓,并利用扭矩扳手进行校紧,以增加叶根螺栓的安全系数,减少开口位移,保证单叶片吊装过程中的安全性与可实施性。     

风力机叶片叶尖段磨损对风电机组年发电量的影响研究

风力机叶尖段的前缘磨损对于风电机组的年发电量的影响是显著的。通过对不同磨损状况的风力机翼型数值模拟计算,得到了翼型磨损的气动性能,使用风电专业仿真软件BLADED,得到了不同磨损状况下1.5 MW风电机组年发电量的变化规律,当叶片叶尖段磨损严重时,理论上年发电量将减少1.32%。     

分段连接对风电叶片与机组性能的影响

以38 m商业叶片为基础设计一款分段式叶片,采用开源软件和风能专业软件建立风电机组的仿真模型来研究分段连接对风电叶片和机组总体性能的影响.依据国际标准与工程技术规范分析叶片截面刚度、质量、挠度和自振频率,以及机组的载荷与年发电量.结果表明:叶片分段后,第1、第2阶挥舞频率变化幅度均小于6％,摆振频率增幅均小于2％;叶根...     

叶片变桨速率对风电机组停机过程载荷特性影响研究

分析叶片变桨速率对于风电机组机械载荷影响的机理,并基于某2.5 MW双馈型风电机组载荷实测数据,对相同外部条件不同叶片变桨速率停机过程的载荷数据进行分析,研究叶片变桨速率对风电机组疲劳与极限载荷的影响。运用GH Bladed软件,对不同叶片变桨速率停机工况下的风电机组载荷进行仿真计算,验证叶片变桨速率与风电机组载荷之间的内在关系。现场测试数据与仿真结果均表明,风电机组停机过程中的载荷特性与叶片变桨速率相关,且随着叶片变桨速率的增加,疲劳与极限载荷随之明显增加。由叶片变桨速率增大导致的风电机组极限载荷增加比例与疲劳等效载荷增加比例相近。     

双馈风电机组叶片变化对低电压穿越性能的影响研究

风电机组的低电压穿越能力主要采用现场测试的方式考核。由于同种类型和容量的风电机组通常采用多种长度的叶片配置,在其中一种叶片长度的机组完成低电压穿越测试后,是否必须对其它叶片长度的机组进行重新检测是目前制造商和检测机构面临的问题。针对该问题,文章首先分析了不同的风轮直径引起风电机组低电压穿越过程中机械功率、发电机转速、桨距角、有功功率和无功功率等状态量的变化,提出风轮直径变化对机组各部件低电压穿越特性的影响程度;其次,采用Bladed与Matlab联合仿真模型,在与实测数据对比校验其仿真准确性后,通过设置Bladed模型中详细的叶片、传动链等机械参数,仿真对比不同风轮直径的风电机组各环节状态变量的区别,验证了理论分析的有效性;最后,以77 m和82 m风轮直径的1.5 MW风电机组低电压穿越测试数据进行对比分析,进一步验证了理论分析和仿真结果的正确性。研究表明,在一种叶片长度的双馈风电机组完成低电压穿越检测后,采用其他长度叶片的风电机组可通过模型仿真方式对其低电压穿越性能进行分析和评估。     

叶片覆冰对风电机组关键结构安全性的影响

为研究低温条件下叶片覆冰对风电机组关键部位振动频率、翼型气动性能、发电功率、极限载荷和疲劳载荷的影响,对某3.XMW风电机组在覆冰、未覆冰条件下,基于IEC 61400-1标准、线性疲劳累计损伤理论、雨流循环计数法,通过仿真软件建立该机型覆冰、未覆冰两种模型并进行计算.计算结果表明,叶片覆冰导致叶片和塔筒振动降低,翼型...     

叶片和塔架振动对风电传动系统外载荷的影响

应用二结点梁单元建立风力发电机叶片和塔架的结构模型,并结合风力发电机叶片的气动载荷计算模型、传动系统模型、发电机模型和变速变桨距控制系统模型,得到可考虑叶片和塔架结构动力响应影响的风力发电机传动系统动态外载荷计算模型。应用该动态外载荷计算模型,计算风力发电机传动系统在正常运行条件下的动态外载荷,并对叶片和塔架结构振动对风力发电机传动系统动态外载荷的影响进行分析。     

风电叶片表面喷砂打磨工艺研究

针对风电叶片手工砂轮打磨费时费力且精度低的问题,提出以喷砂打磨工艺代替传统砂轮打磨,运用数值计算与实验相结合的方法研究流体与颗粒的运动规律及喷砂工艺参数对叶片表面形貌的影响。基于流体力学理论与牛顿第二定律建立喷射过程的数值模拟,研究喷射流体与颗粒的运动规律;利用扫描电子显微镜分析不同喷砂工艺参数下叶片微观形貌的形成机制。喷管内颗粒运动模型表明,使喷口空气与颗粒流速均匀的最优喷砂工艺参数为喷射压强0.7 MPa、喷管长度0.5 m。喷砂实验表明,喷漆表面满足最低吸力8 MPa要求,打磨后喷漆面附着力的大小主要受喷射压强影响,打磨的均匀程度主要受颗粒直径影响。     

风电机组叶片载荷发散问题研究

针对147 m风轮直径2.5 MW风电机组的配套叶片在设计开发过程中出现的载荷震荡发散现象,通过对叶片载荷和机组坎贝尔图分析,阐述了发散的原因和机理.机组在12P频率附近若存在负阻尼,在额定风速附近时,机组会发生共振,导致载荷发生振荡发散.提出了采用调整叶片扭转刚度的改进措施,对叶片进行了调整,解决了发散的问题.     

风电能发展史

①5000年前古埃及人发明了利用风能航行的带风帆的船。3000年前出现了为碾米和提水提供动力的风力机。②1888年美国诞生第一台自动运行的风力发电机,其发电功率仅12kW,叶轮直径17m,有144个叶片。③二战期间,两叶片或三叶     

大型风电机组叶片疲劳试验研究

对风电叶片疲劳试验理论及方法进行探讨,指出现有理论及方法的局限性及适用性.并在此基础上,确定了适合现有条件的疲劳检测方案,以1.5MW风电叶片为例,开展风电叶片疲劳耐久性试验,着重研究了环境温湿度变化等因素对试验的影响.该文方法与所得结论可供风电叶片研发与检测部门参考.