基于柔性多体动力学的风力发电机固有振动频率研究

水平轴风力发电机大型化、柔性化的发展趋势使得基于小变形假设的线性分析方法不再合理。大型风力机柔性叶片和塔架的耦合振动加剧,需采用整机模型对其进行分析。基于柔性多体动力学理论,采用刚体有限元方法建立了风力发电机的整机结构动力学模型,该模型不受几何变形量大小限制,能够对风力机在各种情况下的整机振动进行分析。模型结果与其他程序进行了对比,证实该文模型的精度比模态方法更高。研究了叶片和塔架在耦合与非耦合状态下整机的固有振动频率,结果表明:在整机状态下塔架和叶片的部分高阶频率发生了变化,系统中有新的耦合振动频率产生,这意味着用单个柔性部件的固有频率去评估整机的振动是不可靠的,对于大型风力机必须采用整机模型。     

汽轮机整圈连接叶片轮系振动模态试验与研究

应用开发的模态分析软件，对国产汽轮机660mm叶片－叶轮系统振动进行模态分析试验。给出了该叶片节径数0－14的固有频率下的模态和试验结果。对评价叶片－叶轮系统安全性和事故分析提供重要手段。     

运行激励下结构模态参数测试方法及其实现

提出了一种在结构自身运行激励下只根据响应信号测试结构模态参数的方法—"峰值法"。通过MATLAB软件编程实现了该方法,并且利用传统的锤击方法和"峰值法"对一金属圆盘进行了实验模态分析。通过对比分析发现采用两种不同方法所取得的结果在前两阶模态中固有频率误差分别为1.6%和1.7%,阻尼比误差分别为7.2%和11%,振型整体趋势一致。从而验证了该方法的正确性。该方法适合不容易被激振的大型结构,而且能够分析结构在运行激励情况下的振动特性。     

电子设备机柜模态分析研究及试验验证

模态分析是以振动理论为基础,以模态参数为目标的分析方法。模态分析作为动力学特性研究的基础,其为结构系统的振动分析、振动故障诊断和动力学优化设计等提供依据。采用有限元分析软件ANSYS对电子设备机柜进行了仿真分析,运用整体法及质量点法分别建立了机柜有限元模型,并得到了一致的仿真结果。同时,运用0～50 Hz的随机振动波形对电子机柜进行了随机振动试验,获得了机柜在x、y方向的试验固有频率。通过对比试验与仿真结果,得到机柜的试验固有频率与仿真固有频率误差在5%左右,其中质量点法在4%以内,验证了仿真方法的有效性。     

电机定子铁芯振动模态试验研究

本文用传递函数的模态分析法研究了电机定子铁芯的振动模态,介绍了试验原理、装置及测试结果。由于采用现代富立叶分析系统及其专用模态分析设备,测定的定子铁芯模态固有频率和阻尼系数精度较高,还能用动画式图象显示立体振型的振动情况。文中分析了测试结果以及传递函数模态分析法在电机零部件模态测试中的应用问题。     

基于Ansys的永磁同步电机转子振动分析

振动是电机的重要指标,对电机转子进行振动分析为其结构改进和性能优化提供理论依据。运用Ansys有限元分析软件对永磁同步电机转子进行模态分析,得到该电机转子振动系统的低阶固有频率和模态振型,分析了电机振动特性。通过电机转子模态试验,求得电机低阶固有频率,对比仿真与试验结果,验证有限元分析结果的可靠性。由结果分析可知,研究对象在额定转速下未产生共振,验证了其结构设计的合理性。研究内容对永磁同步电机的设计和优化有一定的指导意义。     

中小型异步电动机振动频率计算

防止定子共振对制造安静电机是必须的.因而若有一个有效的方法能在电机设计阶段就能预测定子固有频率,特别是低阶固有频率,是至关重要的.由于叠层对定子振动的影响和定子齿环振动耦合,定子低阶振动模态具有平面模态特性.利用此特性本文用能量法和拉格朗日方程预测定子低阶固有频率,并用实验对理论预测进行验证,获得理论预测与实验结果很好的一致性.     

中小型异步电动机振动频率计算

防止定子共振对制造安静电机是必须的。因而若有一个有效的方法能在电机设计阶段就能预测定子固有频率，特别是低阶固有频率，是至关重要的。由于叠层对定子振动的影响和定子齿环振动耦合，定子低阶振动模态具有平面模态特性。利用此特性本文用能量法和拉格朗日方程预测定子低阶固有频率，并用实验对理论预测进行验证，获得理论预测与实验结果很好的一致性。     

换热管管束固有频率试验与分析计算对比研究

振动分析对于换热器的安全评估至关重要,振动分析中的关键问题为系统模态特性的获取.为有效评估换热器的安全可靠性,本文选取特征单元进行一系列换热管模态测试试验,获得换热管在空气和水环境中水平和垂直两个方向上的固有频率、阻尼比和振型等数据.在此基础上,进行换热管模态仿真和理论计算,分析表明3种方式得到的固有频率结果具有良好的一致性,固有频率试验结果与仿真计算结果(前2阶)相对误差在2％以内,验证了各自分析结果的有效性.本文得到的实验数据可为换热管模态计算方法提供验证数据,并为微动磨损分析提供关键参考数据.     

应用模态分析技术确定电机定子振动特性

电机定子的振动特性对于电机噪声有很大影响。本文论述了采用模态分析技术来确定电机定子铁心、嵌线铁心、机座以及定子的振动特性,识别出各优势振动模态的固有频率和其它模态参数,并动画显示其三维振型。试验结果为低噪声电机设计提供了实验依据。     

风力发电机高塔系统的自振特性及参数分析

为研究风力发电机高塔系统抗风、抗震等动力问题,基于有限元法对某12 MW风力发电机进行了模态分析,研究了各阶模态振型特性,并通过改变塔架高度、厚度以及叶片长度等尺寸变量,讨论各尺寸变量对风力发电机高塔系统自振特性的影响。对多组数值模拟工况结果进行函数拟合,得到置信度较高的拟合公式,确定了各尺寸变量与风机高塔系统自振频率的函数关系。研究结果可为风力发电机高塔系统结构动力分析提供理论依据,并对工程实践有一定借鉴意义。     

不同来流下薄平板流固耦合特性分析

薄平板的流固耦合特性研究在核反应堆板状燃料组件和风力透平叶片等方面具有广泛的应用背景。基于非定常流动和弹性薄平板振动理论建立了薄平板的流固耦合特性研究模型,并得到了平板的振动特性以及平板周围流场的非定常流动特性。结果表明：平板在持续稳定的来流冲击下,主要以其一阶固有频率产生振动,平板的振动属于自激振动;相同攻角条件下,流固耦合现象随流速的增加而更加剧烈。对比平板在相同来流下考虑和不考虑流固耦合的分析结果表明：不考虑耦合时作用在板上的持续平均气动力大于考虑耦合时的情况;流固耦合过程中,平板振动对涡的形成产生抑制,保持平板的附着流,延迟分离。     

大型水电机组顶盖垂直振动异常原因分析及对策

针对某大型电站混流式水电机组自投产来一直存在顶盖垂直振动异常问题,采用真机振动试验方式,获取了该水电机组于不同运行工况下的顶盖垂直振动峰值及对应的频谱曲线。基于有限元法构建了机组顶盖的高精度动力学仿真模型,获取了该机组顶盖的固有频率及其对应振型,并同步采用真机模态实测方法对顶盖的固有频率进行验证。在此基础上,通迆顶盖振动频谱曲线与其固有频率的对比分析,捕获了机组顶盖垂直振动异常的根本原因,设计并实施了顶盖补强方案,改变了顶盖的刚强度与固有频谱。经真机试验验证,顶盖补强有效地降低了顶盖垂直振动幅值,降低了机组的运行风险。     

Impact Analyses of Wind Farm on Performances ofTransmission Line Relay Protection

A simulation system for power grid with concentrated large-scale wind farm integration is established based on the electro-magnetic transient model of wind turbine equipped with doubly-fed induction generator (DFIG),which is built by real-time digital simulator (RTDS).Using the hardware communication interface of RTDS,a closed-loop testing experiment is accomplished to study the impacts of large-scale wind farms on the existing relay protection devices for wind farm outgoing transmission line.This paper points out problems existing in current relay protection devices as follows:fault phase selector can select unwanted phase due to the changes of fault features caused by special network connection of wind farms;blocking condition for distance protections needs to be re-examined due to the weak power-feed characteristics of wind farms;and power frequency parameter based relay protection devices cannot accurately operate due to the special transient voltage and current characteristics of wind farms during fault period.Results lay the foundation for improving the performances of the existing relay protection device and developing new principle relay protection.     

在风压和离心载荷作用下复合材料桨叶的应力和模态分析

采用有限元法对9000mm长复合材料桨叶的应力和固有频率进行了数值研究。使用有限元程序ANSYS进行数值分析。计算了叶片在不同风压和离心载荷作用下的应力和模态频率。数值分析结果表明,该叶片具有较低的应力和良好的振动特性。     

电机整机结构振动模态试验与参数识别研究

为提高电机运行的稳定性,降低振动噪声对其使用性能和寿命的影响,利用随机子空间模态识别方法对某型号电动机整机进行了模态分析。详细阐述了随机子空间模态识别法的数学原理,采用锤击法完成电机整机的模态测试,进一步识别出电机的四阶模态参数,固有频率、阻尼比及振型,根据分析结果找出电机的风扇罩和定子外壳中间位置为结构的薄弱环节,进而提出了相应的改进设计方法与减振措施。分析结果表明随机子空间法可用于电机整机结构的模态参数识别,分析结果为电机的结构动力修改与优化设计提供了参考数据     

光流点匹配跟踪的薄壁件振动模态测试方法

针对传统模态测试方法存在获取信息有限和附加质量、已有非接触模态测试方法需进行复杂图像处理等问题,提出了光流点匹配跟踪的薄壁件振动模态测试方法,避免了需逐帧进行特征分割、提取等复杂的图像处理。首先,建立了面内振动视觉测量的成像模型,通过相机标定获取工业相机的内、外参数并进行了误差分析。研究了基于光流视觉测振的原理与方法,该方法通过单目相机采集带特征点的结构振动序列图像,运用金字塔的Lucas-Kanada算法进行光流点匹配跟踪,进而获得亚像素级特征点的振动信息,在此基础上进行模态参数辨识获得模态参数。基于提出的方法搭建了薄壁件振动模态测试系统,对薄壁梁进行了振动模态测试实验,并与激振器扫频测试结果和有限元仿真结果进行了对比分析。实验结果表明,固有频率误差在5%以内,模态振型一致,从而验证了提出方法的正确性,为薄壁件的振动模态测试提供了新方法。     

汽轮机叶片自振频率与振型的测量方法研究

汽轮机叶片自振频率的测量和振型的确定对于机组的安全运行具有重要的意义。以前监测叶片的振动特性主要采用自振法和共振法两种,由于受仪器设备本身性能限制和人为因素的影响,测量精度不高,叶片振型判断困难。为此研究了一套基于频谱分析仪的叶片自振频率与振型测量系统,测试结果表明,该方法测量结果准确,使用方便,可以实现汽轮机叶片频率与振型的测量。     

高炉煤气余压透平转子弯曲振动模态分析研究

对高炉煤气余压发电机组的透平转子进行了支撑在支架上和弹性钢丝绳悬吊状态下的模态测试,探讨了不同约束方式对转子模态的影响。在此基础上建立了透平转子的有限元模型,分析了其在自由状态下的模态,并将该转子前三阶主要弯曲振动固有频率的有限元计算值和试验测试值做了对比研究。研究结果表明:支撑在支架上的透平转子可能有介于水平和垂直方向的模态存在;弹性钢丝绳悬吊状态下的透平转子可近似为自由状态;透平转子固有频率有限元分析结果和实测值吻合很好,特别是在低阶频率,这对透平转子的模态分析有一定指导意义。     

基于相对主元分析的风电机组塔架振动状态监测与故障诊断

振动信号是风电机组数据采集与监控系统（supervisory control and data acquisition system, SCADA）中一类重要变量。以风电机组SCADA运行数据为基础,首先结合风机运行原理详细分析了导致塔架振动的主要因素。进而采用相对主元分析（relative principal component analysis,RPCA）和某风电机组2011年3~5月份的SCADA运行数据,建立了覆盖塔架正常工作状态的RPCA振动模型,计算得出监控统计量Hotelling T2（简称T2）和平方预测误差（squared prediction error,SPE）。采用塔架振动RPCA模型,准确检测出风电机组变桨系统故障,验证了所研究方法的有效性。