载荷优化的风电机组变桨控制技术研究

我国经过近年飞速的发展,风力发电的技术已经变得越来越成熟,以我国国产的风力发电机组作为研究的基础,分析我国在载荷优化的风电机组变桨控制技术的现状发展,通过优化机组的方法来缓解风电机组载荷的疲劳程度。目前我国所用的大型风电机组一般是采用独立驱动的协同变桨控制技术,通过调节各叶片的最佳节距角,可以保证风力发电机的输出功率保持在稳定的状态。这两个独立变桨控制过程都有着自身的优点,但是有一点是毋庸置疑的,大型风力发电机组更加适合使用独立变桨控制系统,不仅能够发挥出比传统方式更加强大的作用,还能优化风电机组的载荷,降低风电机组的疲劳损害程度。     

基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究

以国产兆瓦级风力发电机组为依托,研究大型风力发电机组独立变桨距控制技术,以优化机组的疲劳载荷。将独立变桨控制过程解耦为协同变桨控制过程和偏差变桨控制过程,并分别进行协同变桨控制和偏差变桨控制的理论研究;偏差变桨控制系统是一个多输入多输出线性系统,通过Park坐标变换和逆变换技术,将偏差变桨控制系统解耦为两个单输入单输出线性系统,实现采用经典控制理论设计相关控制器,极大提高独立变桨控制技术的工程实用性。采用GH bladed软件,对一台1.5 MW机组的仿真研究结果表明:采用独立变桨控制不仅可以实现传统协同变桨控制的功能,而且还能有效减小风电机组各关键部件的疲劳载荷。     

大型变桨轴承载荷分布的有限元分析

在实际工程应用中,大型风电变桨轴承的结构多为双排四点接触球轴承,其受力巨大,工况恶劣,掌握其载荷分布规律对于提高变桨轴承的性能和可靠性有重要意义。利用ANSYS Workbench软件,对变桨轴承进行了三维建模,对其进行了静态接触力学分析,研究了变桨轴承的载荷分布规律,以及螺栓预紧力、模拟工况条件对变桨轴承载荷分布的影响。结果表明,变桨轴承中钢球与沟道间的最大接触载荷随螺栓预紧力的增大先减小后增大,工况条件下,变桨轴承会发生扭转变形,对载荷分布有较明显的影响。     

基于载荷优化的风电机组变桨控制技术研究

风力发电是可再生能源中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。现代风电机组的单机容量越来越大,叶轮直径也越来越大,风剪切、塔影效应等造成的载荷波动也在不断增大,由此导致的疲劳载荷问题日益明显,独立变桨控制技术正是在这种背景下提出来的。以国产兆瓦级风力发电机组为依托,研究大型风力发电机组独立变桨控制技术,来减小桨叶承受的不平衡载荷和保持输出功率的稳定。通过研究基于载荷优化的风电机组变桨控制技术,不仅能够提升风电机组的发电效率,还可以减小机组关键部件的载荷,保证机组安全稳定运行,实现客观上的发电量提升。     

变桨轴承钢球/沟道接触载荷分布规律

工程实践表明,安装基础刚性、螺栓预紧力、安装表面平面度等各种因素对风力发电机变桨轴承的运行性能有显著影响,钢球/沟道接触载荷分布规律是研究转盘轴承运行性能、承载能力及寿命等的基础。讨论了一种用弹簧单元模拟钢球/沟道接触的有限元建模方法,并给出了应用实例,研究了安装基础刚性、螺栓预紧力、安装表面平面度等对变桨轴承钢球/沟道载荷分布规律的影响。     

风力发电机变桨轴承力学分析

为提高风力发电机变桨轴承的可靠性和设计水平,根据受力与变形的关系推导出变桨轴承滚道上载荷分布的计算公式,并通过实例计算得出变桨轴承在某一负游隙时,具有最大的承载力.     

变桨轴承载荷分布分析

针对变桨轴承采用负游隙的应用条件,分析了该条件下单排四点接触球转盘轴承内、外圈尺寸的变化及该轴承的载荷分布,建立了负游隙条件下空载时套圈变形方程与联合载荷作用下载荷分布方程,并讨论了该轴承运动过程中的载荷分布状态。     

风力发电机变桨轴承载荷谱的处理

针对风力发电机变桨轴承校核计算中风机制造商提供的载荷数据不能直接用于计算的问题,结合实例介绍了载荷数据的处理方法。     

大型风电机组变桨技术研究

变桨控制是大型风电机组控制的核心,变桨技术在大型风电机组中占据着重要位置。加强对变桨技术的研究具有重要意义,是进一步提升大型风电机组性能的必然要求。独立变桨控制技术的应用能够有效减少风电机组关键部件的载荷。加强对变桨技术的研究是进一步提升大型风电机组性能的必然要求。本文将重点探讨大型风机机组液压变桨和电动变桨技术。     

变桨轴承工况载荷计算与分析

工况载荷的变化直接影响变桨轴承内部的载荷分布状态,并将决定受载最大的滚动体承受的载荷大小,进而影响变桨轴承的寿命.本文以水平轴式风力发电机为例说明变桨轴承的工况载荷分析与计算.     

风电机组变桨轴承的磨损预警方法研究

针对风电机组变桨轴承磨损情况严重、经济损失大等问题,提出了一种基于数据采集与监视控制(SCADA)数据的风电机组变桨轴承磨损预警的建模方法.以变桨电机电流、桨距角、风速、功率等风机运行参数为基础,利用滑动窗口统计的方法构造了新的特征变量,将特征变量和标签数据导入随机森林算法,进行了模型的训练和验证;然后,建立了一种监测...     

风电机组变桨轴承摩擦力矩特性的实验研究

变桨轴承是风力发电机组中最关键的零部件之一,而轴承摩擦力矩则是影响变桨轴承运行性能的重要因素。介绍了一种风机变桨轴承摩擦力矩特性检验的方法,主要用于在地面实验室模拟风力发电机组实际运行中变桨轴承所承受的各种载荷,检测风力发电机组变桨轴承的摩擦力矩。     

风电机组变桨轴承的动态柔性特性研究

针对传统变桨轴承方法中的刚性假设不能反应变桨轴承动态运行特点的问题,引入了在线测试与仿真分析技术,对变桨轴承动态柔性特性进行了研究。分析了变桨轴承运行的受载特点,提出了一种基于应变载荷测试与位移传感器的在线测试方法,以测试风电机组不同功率下变桨轴承内外圈轴向位移、径向位移和载荷;建立了考虑周边结构与变桨轴承柔性的变桨系统有限元模型,并以在线测试所得载荷作为有限元分析输入载荷,进行了仿真分析;最终对不同功率下的变桨轴承轴向位移、径向位移测试数据与仿真数据进行了对比分析。研究结果表明:变桨轴承载荷、变桨轴承内外圈轴向位移、径向位移随风轮转动呈现周期性交替变化规律,不同位置变化规律特点不同,体现了变桨轴承的动态柔性特性;该特性可应用于变桨轴承可靠性的研究。     

风电变桨轴承不同载荷作用位置的对比分析

为了准确地评估风电变桨轴承的安全性能,消除轴承在运转时的安全隐患,运用有限元软件ANSYS分析不同载荷作用位置下变桨轴承的力学性能分布。根据计算,载荷施加在桨叶根部与施加在桨叶顶端的计算结果相同,说明载荷作用点的位置对变桨轴承的安全性能没有影响。     

变桨轴承套圈堵塞孔位置确定方法

变桨轴承套圈堵塞孔即滚珠装配工艺孔,位于轴承套圈的软带区域,该区域硬度较低,抗碾压能力较弱是轴承套圈的薄弱环节,因此堵塞孔的位置选择是否合适决定了变桨轴承的强度与寿命。针对MW级风电机组变桨轴承套圈堵塞孔位置的确定问题,对其轴承的结构、几何和受载特性进行了分析,建立了轴承内圈载荷分布的静力学模型,基于载荷分布计算结果提出了堵塞孔位置的快速确定方法;并且采用有限元方法分析了变桨系统中轴承的接触载荷分布,验证了堵塞孔位置快速确定方法的准确性。     

风电机组变桨轴承漏脂分析及改进措施

针对风电机组变桨轴承漏脂问题,从密封圈密封性能、变桨轴承内部结构设计、润滑脂的选择及填充用量等方面进行分析,通过选择抗老化和抗磨损性能好的密封圈材料,把密封圈的双唇结构改为多唇结构,沟底增加矩形沟槽,改善轴承脂孔尺寸与分布,增加轴承排脂孔外侧连接螺纹孔的直径和深度,改善润滑系统控制策略,设计变桨轴承运行时注脂的频率、时...     

风电机组变桨轴承螺栓失效形式分析与处理措施

风能是一种清洁能源,大力开发和利用风能资源能促进我国的能源战略调整,助力实现可持续发展。风电项目中,风电机组有助于将风能转变为电能,由于整个机组的构成复杂,机组运行中的可靠性不够,经常因为变桨轴承螺栓失效等影响机组运行。现阶段,随着风电事业的日渐进步,变桨轴承螺栓失效问题越发引起了人们的关注,相关企业需采取有效的预防与处理策略。基于此,本文针对风电机组变桨轴承螺栓失效形式展开了详细的分析,提出了对应的处理措施,对提高风电机组运行可靠性具有指导价值。     

变桨和偏航运动对风力发电机桨叶轴承载荷的影响

在考虑攻角、桨距角、偏航运动、重力和惯性力等因素的情况下,基于静力学分析方法,建立了桨叶轴承系统载荷分析数学模型。通过数值计算,研究了桨叶轴承在风速和桨距角、偏航角速度和桨叶转速同时发生变化的工况下所承受的载荷。分析结果表明,风速的增大会使载荷不断增加,而桨距角的增大只能使载荷在局部有所增大;桨叶轴承系统的陀螺力矩幅值大小、桨叶在空间的旋转角度以及偏航速度有着直接的关系。     

风力发电机组变桨轴承建模方法的研究

变桨轴承是风力发电机组的重要组成部分,由于结构和工况的复杂性,多采用有限元仿真分析的方法进行设计和研究,建立合理有效的有限元模型是有限元分析的基础和关键。以赫兹接触理论为基础,利用Hypermesh和ANSYS进行分别建立1.5MW风机内齿型双排四点接触球轴承的实体单元模型和弹簧单元模型,通过有限元仿真分析,对两种模型进行分析评估,得到风力发电机组内齿型双排四点接触球变桨轴承的两种建模方法,此研究工作为风电机组及大型轴承的设计提供理论依据和参考。