单叶风轮与三叶风轮的动力学特性的比较

风力机风轮的模态分析是了解风力机结构动态特性的基础,准确地得到风轮的固有频率和模态振型具有十分重要的意义.采用试验模态分析方法和计算模态分析方法分别对单叶片和三叶片风轮进行模态分析,得到了它们的模态振型.研究结果显示,单个叶片的模态振型和多叶片的模态振型有较大不同,单叶片风轮的动力学特性不能代替三叶片风轮的动力学特性.     

串列式双风轮风电机组气动特性建模及仿真

针对水平轴串列式双风轮风电机组多输入多输出(MIMO)复杂非线性气动特性,提出了一种前后风轮干涉条件下的双风轮风电机组气动MIMO系统全工况分段仿射自回归(PWARX)建模方案。结合所搭建的双风轮风电机组半物理仿真平台进行运行仿真和测试验证,分析了该模型在不同工况场景下的输出值对实际值的跟踪精确度。结果表明：所建立的双风轮风电机组气动MIMO系统的PWARX模型对双风轮风电机组全工况气动特性具有高精度的全局逼近能力。     

10 MW漂浮式风电机组风轮叶片响应特性研究

构建DTU 10 MW风电机组全耦合非线性模型,使用开源软件FAST计算10 MW风电机组在多种工况下的动力学响应,通过时频域分析和箱线图分析对漂浮式风电机组风轮的动态响应进行研究。结果表明:风轮叶片响应主要是风载荷引起;浮动平台纵荡、纵摇运动与风轮叶片运动的附加耦合作用会增大风轮推力、叶根弯矩和叶尖挠度的波动性,波浪载荷会增大风轮叶片的疲劳载荷。     

多载荷耦合作用下的风电机组塔架结构动力学特性研究

文章针对在多载荷耦合作用下的大型风电机组塔架结构动力学参数变化的问题,根据柔性理论在耦合结构中的应用,建立了三维结构动力学模型。利用模态分析法,进行了振动特性研究。利用Solidworks模块化的流体分析嵌入技术进行了多载荷动力学分析。通过风与雨水载荷的耦合作用,结合基本控制方程,分析了塔架的振动位移变化情况。结果表明:振动特性中,最大振幅为0.37 m;在风与雨水耦合作用下,塔架振动位移变化幅值较大,最大值为1.22 m。该结果为塔架在风雨耦合载荷中的动力响应提供参考数据,从而为风电机组运行的稳定性提供一定参考。     

基于GH-BLADED的风电机组风轮叶片应变分析

正风电机组风轮叶片是机组重要零部件,不仅能够产生用于发电的能量,其产生的推力也影响机组的稳定性,所以,叶片的设计准确性突显得日益重要。对于设计与实测的容许偏差要求也越来越高,一般的,弯曲挠度为±7%,应变为±10%。为了保证设计与实测的偏差在容许范围内,设计人员正在寻找一个简单的工程计算方法来保证计算的准确性和实用性。GH-BLADED软件是现今世界上较流行的风电机组设计软件,其结果的准确性在同类软件中名列前茅。     

风轮不平衡的风电机组机械振动信号频域特性分析北大核心CSCD

风轮的平衡性直接影响到风电机组的安全运行和发电效率。为分析风轮不平衡对风电机组振动的影响,文章在GH Bladed中搭建了3 MW风电机组模型,仿真得到了正常和不平衡工况下的机舱振动加速度信号,并引入快速傅里叶变换和小波分解的方法将原始信号转换为频域信号和频域细节信号,并对比其频域特性。对比结果显示,不平衡工况下机舱振动加速度在风轮1倍转频处的幅值明显增大,细节信号的幅值和波动程度也有所增加,而气动不平衡的影响较质量不平衡更为严重。分析结果表明,机舱振动加速度信号可作为风轮不平衡故障的判别依据。     

风电机组多级齿轮系统的故障动力学特性研究

综合考虑太阳轮支撑、时变啮合刚度和综合啮合误差等因素,建立了含太阳轮齿根裂纹故障的风电多级齿轮系统平移-扭转非线性动力学模型,研究了太阳轮齿根裂纹故障及其演化对系统动力学特性的影响。结果表明：太阳轮裂纹会影响轮齿的啮合刚度,从而影响系统的动力学响应;齿轮裂纹使得系统时域波形出现明显的周期性冲击,系统在分岔图中的运动从单周期发展为多周期;裂纹系统响应频谱中出现故障特征频率及其倍频,在啮合频率附近有大量边频成分;随着裂纹程度的加深,时域特性更加复杂,同时频谱图中故障特征频率的可识别性增强。     

三叶片风轮动力学特性的分析

采用试验模态分析的方法分别对三叶片风轮、中心固定整体圆板和中心固定按120°开口的圆板,进行了模态分析,得到了它们的实际模态振型.运用模态计算软件ANSYS对动力学特性一致的三叶片风轮和动力学特性有差异的三叶片风轮进行了定性计算分析.试验结果显示,三叶片风轮的振型和中心固定圆板的振型有一定对应关系,可采用中心固定圆板的振型来研究三叶片风轮的挥舞模态振型.并且使用ANSYS软件和中心固定按120°开口的圆板的振型图,更合理地解释了三叶片风轮的挥舞模态振型.     

风浪耦合作用下海上风电机组载荷特性研究

与陆上风电机组不同,海上风电机组承受风载荷以及波浪引起的水动力载荷共同作用.在风浪耦合作用下,海上风电机组基础结构以及各主要结构部件载荷特性更为复杂.为保障海上风电机组的运行结构安全,波浪特性对海上风电机组各主要承载部件载荷的影响应引起重视.该文基于改进的JONSWAP型谱,建立波浪动力学模型,以叶片根部挥舞方向弯矩以...     

风轮质量不平衡对风电机组载荷的影响分析

本文理论推导了风电机组风轮质量偏心距的计算方法,并通过算例分析,给出了不同风轮最大质量偏心矩情况下风电机组各重要载荷点处的等效疲劳载荷变化情况,阐明了风轮质量不平衡对风电机组载荷的严重影响,说明了在实际风电机组设计和生产中严格控制和明确风轮质量偏心距的必要性,为风电机组优化设计提供了参考。     

某风电机组齿轮箱主轴断裂原因分析

目前风电机组齿轮箱出现齿断裂、主轴断裂、轴承断裂等现象时有发生,在大部分的事故分析上,厂家为维护自生利益而淡化或敷衍发生事故的主要原因,同时鉴于风电公司技术或管理水平参差不齐,多数企业也没有对事故进行深入剖析,对风电行业的健康发展非常不利。本文介绍了某风电机组齿轮箱主轴断裂原因,为齿轮箱制造企业及风电场运维企业提供参考。     

基于IPSO神经网络的风电机组主轴状态监测

风电机组主轴是叶轮和齿轮箱的连接部分,在机组传动链中具有传递转矩和能量的作用,因此对主轴进行状态监测关系到风电机组的稳定性。将改进粒子群算法(IPSO)与BP神经网络相结合构造主轴温度模型并进行预测。当主轴发生故障时,模型输入的观测向量发生异常变化,导致模型预测残差发生改变。为提高主轴异常预警的灵敏度和可靠性,文中采用基于莱依特准则的双滑动窗口对预测残差序列进行实时的统计分析,如果残差均值或标准差超出设定的故障报警阈值时,发出报警信息。     

风电机组传动系统动力学认证分析

本文通过分析风电机组传动系统动力学相关知识以及国内外相关研究,介绍了为进行传动系统动力学分析技术研发所开展的两个科学研究和项目示范,最终在顺利完成科研课题的基础上,摸索出一套风电机组传动系统动力学分析的流程,并制定了相关的指导规范。     

风电机组行星齿轮-滚动轴承耦合系统动态特性研究

为满足行星齿轮与滚动轴承集成设计需求,基于多体动力学理论和弹性接触理论,提出一种考虑行星齿轮与滚动轴承动态相互影响且能计算各滚动体接触载荷的行星齿轮-滚动轴承耦合系统动力学建模方法。以风电机组行星齿轮滚动轴承系统为研究对象,构建其耦合系统动力学模型,研究行星齿轮与滚动轴承间的耦合作用机理。研究发现：行星齿轮对滚动轴承动态响应影响显著,受齿轮啮合力影响滚动体接触载荷与轴承偏心轨迹呈高频波动特征,设计时应充分评估行星齿轮对滚动轴承动态响应影响。     

实度对低风速风电机组风轮气动性能影响研究

为提高低风速地区的风能利用率,研究风轮实度对低风速风电机组气动性能的影响。考虑影响风轮实度因素（叶片数量、弦长及安装角）,设计2组不同弦长叶片与可调安装角轮毂。安装角改变时不仅会引起实度变化,还会使叶尖速比发生改变。通过车载试验验证安装角不同时对风轮气动性能的影响主要与叶尖速比相关。根据不同风轮表面压力分布数值模拟结果得出：相同风速下,弦长由叶根到叶尖逐渐增大的叶片更易启动。相同条件下,试验机组输出功率与数值模拟机组输出功率最大相差5.37%,说明数值模拟结果可信。随着风轮实度的增加,风速5 m/s时,其风能利用系数呈增大趋势,风速8 m/s时,其风能利用系数呈减小趋势,两趋势相交时实度为25.38%,得出该实度下风轮气动性能较优,即可得到适合低风速地区的风轮实度。     

新型并网风电机组的动力学建模与仿真

为研究差动调速风电机组的动态特性,用弹簧-阻尼-质量系统建立了三轴动力学模型,采用Simulink软件进行仿真.以阶跃风载荷作为模型输入,得到了差动轮系的轮架轴、齿圈轴、太阳轮轴的转速、转矩以及功率,并进一步获得了转矩信号的频率分布.结果表明:新型机组能通过调速电机和差动轮系对风轮吸收的功率进行有效调节,其固有频率避开了转矩频率分量,不会发生共振.     

风轮不平衡载荷下超大型风电机组叶片颤振极限研究

以IEA Wind 15 MW参考风电机组为研究对象,基于非线性时域气弹耦合分析工具,研究风剪切、偏航入流、质量不平衡3种不平衡载荷单一或共同作用时,超大型风电机组叶片的颤振极限。结果表明,单一不平衡载荷作用时,风剪切和±15°以内的偏航角会增大临界颤振速度,而质量不平衡会降低临界颤振速度,且质量偏重时颤振速度下降更加明显。3种不平衡载荷共同作用时,临界颤振速度的最大值和最小值都出现在剪切系数为0.3时;最大值总是在偏航角为非负值时取得,最小值在偏航角为-20°时取得;质量不平衡对临界颤振速度的影响与其单一作用时的规律一致。因此,在进行气弹稳定性分析时,应考虑多种风轮不平衡载荷共同作用,尤其是叶片质量偏重和偏航角度为-20°时这种最不利的情况。     

船舶涡轮高速轴系动力学特性试验

针对某船舶高速轴系,为获得其临界转速及振动响应特征,建立了涡轮转子-传动轴-太阳轮转子试验台。首先,对大悬臂涡轮转子-轴承系统进行多次升降速试验,通过调整非驱动悬臂端模拟联轴器的的不平衡量(0、2、4、6、8和10 g)以及联轴器圆盘的质量(2.89、4.00和5.0 kg),分别获得了不平衡量及不同等效质量对涡轮转子临界转速及振动响应的影响;然后,对整个涡轮转子-传动轴-太阳轮转子轴系,通过调整不平衡量(0~10g)得到整个轴系的临界转速、涡轮转子和太阳轮转子两侧的不平衡响应特征。研究表明:大悬臂转子-轴承系统在过一阶临界转速(2 685 r/min)及工作转速(4 200 r/min)下,随着不平衡量的增加,各测点的基频振动幅值均有所增加;随着联轴器等效质量增大(0~5.83 kg),轴系的临界转速从2 690 r/min降低至2 680 r/min;对整个轴系,随着不平衡量的增加轴系在工作转速时涡轮转子基频振动幅值显著增大,但太阳轮转子的基频振动基本无变化。     

风电机组塔架的振动特性分析

为了研究塔架的振动特性,采用结构动力学的方法,从理论分析和仿真计算两方面,对塔架的振动特性进行了分析和仿真计算,得到了激振力频率和塔架位移、加速度的响应特性。研究表明:在外部激振载荷作用下,塔架的振动频率中同时包含激振力频率和塔架的固有频率,仿真计算的结果与理论分析的结论一致。通过对比实测数据,风机正常运行时,塔架加速度的频谱主要集中在塔架的三倍旋转频率附近。     

多场耦合作用下离网型风电机组关键特性研究

研究在不同运行工况下,采取有限元法模拟多物理场相互耦合作用后各场瞬态特性;实测和分析各动态参数,获得温升对输出性能的影响规律,进一步拟合出功率与温升的定量关系及相电压正弦特性;然后按照计算和实测条件,仿真得到不同温升下蓄电池充放电的瞬态波形。最终提出避免多场耦合导致的功率下降、电压正弦特性畸变、蓄电池无规则的充放电等不利情形的有效措施。