风力发电机组机舱温度场均匀性控制研究及应用

为解决风力发电机组机舱内部温度场分布不均匀导致机舱内部主要热源(如发电机、齿轮箱等)因超温报警停机问题,选取传统的"下送尾排"式风力发电机组为研究对象,引入基于热源扰动的温度场均匀性评价指标,通过正交试验优化设计,使该指标达到极小,分析了外界环境温度、风速、送风口尺寸大小、排风口尺寸大小等影响因子对风力发电机组机舱内部温度场均匀性的影响,从而在原有温度定值控制基础上,机舱内局部差异减小,提高换热效率;最后通过温度优化控制系统既能实现热源部件的最佳工作温度,又能保障机舱内部温度场分布的均匀性。     

风电行星轮系动态传动误差计算与分析

风电齿轮箱内的行星齿轮系在运行过程中产生的传动误差分析困难。为解决此问题,考虑行星齿轮系的实际工况,利用三维绘图软件建立多间隙的行星齿轮系非线性有限元模型。采用显式动力学求解方法,结合非线性动力学软件及齿轮啮合原理,讨论风电行星轮系在不同转速和负载时的动态传动误差曲线的变化规律。结果表明:时变啮合刚度和动态传动误差之间有一定的关联;行星轮系的动态传动误差与行星轮的动态传动误差存在差异。通过仿真证明了齿轮啮合刚度和传动误差对风电齿轮箱内的行星齿轮系运行过程有影响,实际应用中采用修边齿轮。     

基于希尔伯特变换的风电机组齿轮箱故障诊断方法研究

齿轮箱作为风电机组关键部件,由于运行环境以及工况的复杂性,易出现故障,严重威胁机组安全稳定运行。因此,对齿轮箱进行故障诊断对确保风电机组稳定运行具有重要意义。在介绍齿轮箱结构特点、故障模式、振动监测的基础上,结合齿轮箱结构特点,给出齿轮与轴承故障特征频率的计算方法。同时采用希尔伯特变换与倒谱分析相结合的方法对齿轮箱振动数据进行分析,提取故障特征频率。经实例验证,该方法能够准确得到齿轮箱故障频率的同时定位齿轮箱故障,实现风电机组齿轮箱的故障诊断。     

基于云雾协同的风电齿轮箱运行状态监测系统

针对风电齿轮箱的维护问题,提出基于云雾协同计算的风电齿轮箱运行状态综合监测系统.采用基于ARM的数据终端对风电齿轮箱的机械振动、油液的多参数进行在线监测;通过移动通信网的4G、NB-IOT和短报文方式将现场数据传入雾节点;通过云雾协同的架构处理监测数据,得到不同层次的风电机组齿轮箱数据分析结果,实现实时快速智能监测和风...     

风电齿轮箱行星轮滑动轴承油膜特性分析

随着风电机组朝着大兆瓦机型、深海风电场发展,滑动轴承在风电齿轮箱中相比滚动轴承具有更大的优势,风电轴承的“滚滑替代”成为风电行业面临的一项新挑战。本文采用CFD仿真方法,对某大兆瓦风电齿轮箱一级行星轮滑动轴承的油膜承载特性进行仿真模拟。研究了滑动轴承油膜的压力分布,并积分计算了油膜的承载能力,获得了进油压力及轴承转速对风电齿轮箱一级行星齿轮滑动轴承油膜承载能力的影响规律。研究结果表明：进油压力对油膜压力及承载力的最大值影响为0.2%,轴承转速对油膜压力及承载力的最大值影响为20%,油膜压力及承载力对轴承转速相比进油压力的敏感性更加明显,为风电齿轮箱行星齿轮滑动轴承的设计计算提供了参考依据。     

热管砂轮干磨削温度场数值模拟

基于一种利用热管技术对磨削弧区进行强化换热的构想,采用FLUENT软件建立了环形热管砂轮干磨削温度场的仿真模型,得到了热管换热能力与热流密度、转速和砂轮壁厚的关系,并在相同热流密度下对比了热管砂轮与热管砂轮弧区的温度。仿真结果表明:弧区温度会随着热流密度的增大相应升高,随着转速的增大而降低,热管的启动时间会随着砂轮壁厚的增大减慢;相同热流密度下,热管砂轮的弧区温度明显低于无热管砂轮。最后通过干磨削钛合金TC4试验,对仿真结果进行了验证。     

风电内齿圈裂纹分析

风电齿轮箱内齿圈是风力发电机组重要零部件,它和齿轮等其他组件的组合承担着将风轮在风力作用下产生的动力传动给发电机并得到相应转速的重要功能;风电机组一般安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处,服役条件恶劣,齿轮箱运行过程中承受无规律的变向变负荷作用力及强风的冲击力;内齿圈处于齿轮箱多级传动系统低速级,其质量的可靠性更是保证风机正常运行的重要因素.     

改进MFO-LSTM网络的风电机组齿轮箱故障预警研究

风电机组齿轮箱在数据采集与监控系统（SCADA）的帮助下,通过监控齿轮箱油温是否超过阈值实现故障报警,其判断精度不高且问题发现不及时,因此使用长短期记忆网络模型（LSTM）融合SCADA数据实现对齿轮箱油温状态的预测。用齿轮箱正常运行状态下的数据训练LSTM模型,计算油温预测值与真实值之间的残差,根据正态分布的原则设置残差的上下预警阈值,用来对齿轮箱故障进行预警。为简化训练模型的复杂度,在SCADA数据中选用与齿轮箱油温相关性较为密切的参数作为LSTM模型的输入项。为降低因LSTM模型超参数设置不当造成的预测准确度表现不佳,提出改进飞蛾火焰算法（MFO）与LSTM的组合模型,在保留MFO算法强大的全局搜索能力的同时,使其避免陷入局部搜索的陷阱,通过改进MFO对LSTM模型参数进行迭代优化,最终构建合适的模型。最后通过某风电机组SCADA数据验证该方法能够有效预警齿轮箱的故障,并且与其他方法相比准确度更高,预警更及时,迭代效果更好。     

一种基于幅值调制比率的风电机组齿轮箱失效自动识别方法

风电机组状态监测部位多,数据分析工作量大,人工故障识别的方式使得风电机组状态监测报告滞后。本研究提出一种基于幅值调制比率的风电机组齿轮箱失效自动识别方法,针对风电机组转速不平稳的特点首先对齿轮箱振动加速度信号进行时频分析得到机组的瞬时转速,然后进行阶比处理将等时间间隔信号序列重采样转换成等角度间隔信号序列,频域变换后选择一倍啮合频率和两倍啮合频率幅值较大值,计算调制间隔为转频的多频率点幅值累加和,再将与较大啮合频率处的幅值调制比率作为特征值表征齿轮箱的失效状态。恒速和变速风电机组齿轮箱振动数据分析结果都表明该特征值具有良好的故障与正常状态区分能力,且不同转速下该特征值具有稳定性。     

风电内齿圈感应淬火工艺的过程控制

内齿圈是风电齿轮箱行星级传动机构的重要组成部分,为获得优良的热处理质量需要良好的工艺过程控制.从原材料控制、感应器制作、加热因素控制、冷却因素控制和质量检验等方面,详细介绍了风电内齿圈感应淬火工艺的过程控制.     

5MW风电增速齿轮箱的设计与动力学分析北大核心

针对大功率风电增速齿轮箱设计与研究不足的问题,提出5 MW级设计方案,并进行动力学分析。采用三级传动类型,前两级为2K-H型行星轮系,三级为定轴轮系。通过输入风电载荷谱进行仿真分析与理论计算结果对比,确保计算结果的准确性。利用动力学方法:对行星架进行模态分析,使行星架模态频率避开齿轮啮合频率;对各齿轮副进行传动误差分析,得出各齿轮副传动误差的周期性变化规律与最大误差;对各轴承进行加速度响应分析,得出不同转速下的振动加速度曲线,发现各轴承加速度曲线的波峰与波谷出现重叠的规律,使齿轮箱输入转速避开了峰值。研究内容为大功率风电齿轮箱设计与可靠性分析提供方法。     

基于VMD-FHT的风机齿轮箱故障特征提取方法

针对风电机组齿轮箱运行工况复杂、背景噪声大,难以提取其故障特征信息的问题,提出一种基于变分模态分解（VMD）和分数阶希尔伯特变换（FHT）的风电机组齿轮箱故障特征提取方法。利用VMD分解风机齿轮箱各个故障信号,并且定义一种分解品质因数以选取VMD的最优分解层数K;对经最优化VMD分解后的各模态分量进行分数阶Hilbert变换,计算各模态分量的边际谱并进行线性叠加;提取该边际谱的频域特征作为齿轮箱故障信号的特征量。实验结果表明,采用该方法能够准确地提取出风机齿轮箱的故障特征,并获得更优的故障识别效果     

MW级风机齿轮箱故障模拟实验台设计

齿轮箱是风力发电机的核心组件,设计一种可对齿轮箱故障进行模拟分析的试验台,对后期风电机组的运行状态检测及齿轮箱故障诊断有着深远的意义。分析风机齿轮箱试验台国内外现状,根据MW级风机实际参数进行缩放并计算出试验台所需参数,采用变频器控制电机调速以及采用机械飞轮结构模拟真实风机转矩输入以及角速度输入,实现风机动态特性的模拟。     

基于LSTM-SVM的风电机组齿轮箱故障诊断

针对风电机组齿轮箱的故障诊断中特征提取过分依赖人为经验和准确率不高的问题,提出一种基于长短时记忆网络(LSTM)与支持向量机(SVM)相结合的方法。对原始时域振动信号作傅里叶变换,利用LSTM神经网络自适应智能提取特征的优势,结合SVM的分类功能,实现对风电机组齿轮箱更加准确的故障诊断。仿真结果显示,该网络模型在经过16轮训练后准确率可以达到100%,使用测试集数据准确率也可以达到99.1%。     

谱峭度和Vold-kalman阶比跟踪在风电机组齿轮箱故障诊断中的应用

针对风电机组齿轮箱在时变工况下的振动信号具有非平稳特性,提出一种谱峭度和Vold-kalman阶比跟踪(Vold-Kalman Filter Based Order Tracking,VKF-OT)相结合的故障特征提取方法。以转频和啮合频率作为VKF-OT的提取频率,获得随转速变化的阶比信号,通过阶比信号复包络直接求两种频率分量的幅值、相位,经实验分析这种方法能保留齿轮箱的瞬变信息。而后计算两种频率分量的谱峭度,以最大谱峭度对应的频率带能量与原阶比信号总能量之比作为故障特征,最后采用高斯混合模型对风电机组齿轮箱在不同工况下的150组振动信号进行特征描述,运用最大贝叶斯分类器实现故障识别。故障识别率表明该方法可有效地识别任意时变工况下的齿轮早期局部微弱故障。     

WT2000系列风电机组齿轮箱空中更换技术研究

为了降低双馈异步风力发电机组主齿轮箱（增速箱）整体更换的成本,使作业流程更加简洁,在WT2000系列风电机组的基础上,设计一种主轴固定工装来临时代替齿轮箱的作用,固定主轴的后端。通过实践探究了WT2000系列风电机组齿轮箱空中更换作业中新的操作工艺和方法。结果表明：所设计工装大大降低了WT2000系列风电机组齿轮箱更换的作业成本（包含吊车成本和时间、人工成本）,降低了维修期间的发电量损失。     

蓄热式钢包烘烤热行为的数值模拟和[NOx]排放特性

为了研究蓄热式钢包烘烤的空气和煤气的预热温度对高温空气燃烧过程的影响,耦合了烘烤过程中流体流动、换热和燃烧过程,用数值模拟方法建立了三维立体数学模型,利用计算流体力学软件Fluent,采用有限元差分法和修正速度—压力相耦合的算法Simple,计算了钢包内的燃烧现象,得出了在不同预热温度时,燃烧室内气体温度场和氧气浓度场的分布。结果表明,提高气体预热温度有利于加快燃烧进程,可提高炉内的整体温度及温度的均匀性,降低局部氧浓度,利用高的烘烤效率减少[NOx]的排放。     

高速齿轮轴断齿原因分析

目的 材质为17Cr2Ni2MoA的风电齿轮箱高速齿轮轴,同炉号共生产5件,在安装装配后进行试车试验时其中4件均发现有断齿现象,导致高速齿轮轴报废,同时导致整个风电齿轮箱的安装调试工作停滞.故对该高速齿轮轴断齿原因进行分析,以区分质量事故责任.方法 通过化学成分分析、齿面宏观外貌观察分析、宏观断口、宏观金相、微观金相、有效硬化层深度测试、扫描电镜试验分析等一系列的理化试验,对该高速齿轮轴断齿原因进行分析.结果 该高速齿轮轴材质正常,化学成分合格.齿轮轴齿部断口上有疲劳贝壳纹线,齿轮断口为疲劳断口,疲劳源在齿根.齿轮轴齿部表面渗碳热处理层组织正常,晶粒度级别为7级,合格;齿轮轴齿根、齿面、齿顶表面渗碳热处理层的有效硬化层深度均过深,不符合产品技术要求.齿轮轴断口微观形态呈疲劳辉纹,未见明显的冶金缺陷.结论 该高速齿轮轴断齿性质为快速疲劳断裂,其形成原因是齿根渗碳层深度过深所致.     

热管技术在液压系统中的应用研究

热管是一种超导热体的传热元件,具有传热系数高、温度分布均匀、热响应迅速、结构紧凑、工作可靠等优点.本文主要介绍了热管的工作原理及结构,重点阐述了热管式散热器在液压领域中的应用,并做了性能分析与研究,对热管在液压领域里的应用进行了展望.     

风电工程吊装技术要点分析

风电场建设水平不断提高,风电机组大型化趋势变得更加明显,单机容量不断增长,轮毂中心高度也在增加,机舱重量不断升高,风机机组吊装的难度和安全风险日益升高。本文以实际案例展开分析,对风电工程吊装技术要点进行分析,探讨新型的吊装技术,促进风电工程安装水平全面提升。