基于数字图像处理的风电机组叶片裂纹损伤识别方法研究

为实现风电机组叶片损伤检测的高效化、智能化、便捷化,研究一种基于数字图像处理技术的风电机组叶片裂纹损伤识别以及裂纹类型判断和特征参数提取的方法。以无人机采集的风电机组叶片图像为研究对象,通过对比灰度化、滤波、阈值分割等图像处理步骤的多种算法,对形态学处理方法进行改进,首先选用平均值法对叶片图像进行灰度处理,其次使用中值滤波对图像进行去噪处理,再次使用Otsu阈值分割以实现裂纹区域的分割,然后基于改进的形态学方法提取出完善的叶片裂纹损伤区域,最后基于连通域原理完成裂纹区域的框取。基于上述算法设计风电机组叶片裂纹损伤识别系统以实现叶片裂纹图像检测的可视化处理、裂纹类型判断及裂纹特征参数提取等功能。结果表明,该系统对于风电机组叶片裂纹损伤检测具有可靠的识别精度,识别准确率为85%,实现了风电机组叶片裂纹损伤的自动识别与特征参数提取,提高了叶片裂纹损伤的检测效率。     

偏航偏差角对风力机轮毂载荷的影响

偏航工况是风力机正常运行中的典型工况,为研究偏航工况下风力机轮毂载荷的特性,文章以某实验型3.0 MW机组为研究对象,通过叶片气动分析和Bladed软件仿真的方法,对不同偏航偏差角下的风力机载荷进行仿真分析,得到了风力机的输出功率及轮毂My和Mz的载荷。研究结果表明：当风力机运行在额定风速以下时,偏航偏差角的存在会降低风力机输出功率;当风力机运行在额定风速以上时,一定范围内的偏航偏差角能维持风力机满功率稳定运行。风力机在不同偏航方向下有不同的载荷表现,相比于负向的偏航偏差角,正向的偏航偏差角会导致更大的风力机轮毂载荷。该研究为大型风力机优化偏航控制及保护提供了参考。     

苏北区域台风外围风特性研究及对风电机组选型的影响

利用台风"温比亚"影响期间苏北区域4座测风塔的实测风数据,对苏北沿海平原地区台风外围影响下的风切变、湍流强度和阵风系数进行对比分析,同时探讨台风外围风特性对风电机组选型的影响.结果表明:台风外围各扇区风速在由海岸到内陆约50 km内衰减最为明显,随后风速衰减逐渐放缓;台风外围各扇区风切变、湍流强度和阵风系数均在由海岸到...     

涡流发生器对风力机翼段动态失速影响

为研究翼型动态失速过程中,涡流发生器(VGs)对其气动特性和流场的影响,本文采用延迟分离涡模型对加装VGs的风力机翼型DU91-W2-250翼段动态失速进行了数值模拟,分析了VGs对深失速和轻失速转化过程的影响.结果表明:涡流发生器对动态失速有抑制作用,有显著的增升减阻效果,翼段下俯段的气动性能改善效果要好于上仰段.由...     

振荡参数对涡流发生器抑制风力机翼型动态失速影响研究

动态失速对风力机叶片气动特性具有重要影响,涡流发生器(Vortex generators, VGs)是目前风力机领域应用最为广泛的流动控制技术,对动态分离具有一定的抑制作用。为探索VGs对风力机翼型动态失速的抑制作用,采用SSTk-ω湍流模型,研究振幅Δα、折合频率k对加VGs的DU91-W2-250翼段动态失速特性的影响。结果表明：振幅增大,动态失速迟滞效应增强,失速角延后,最大升力系数增加,下俯阶段的升力系数减小,平均升力系数降低。折合频率较大时,阻力系数迟滞效应增强,上仰阶段阻力增大,下俯阶段阻力减小,平均升阻力系数随折合频率增大先增大后减小;折合频率越大的工况,流场动态响应明显,加VGs翼段失速严重。与光滑翼段相比较,VGs延迟动态失速效果与振幅成正比,与折合频率成负相关。     

风力增压联合海水淡化太阳能烟囱电站初探

建立风力增压联合海水淡化太阳能烟囱电站(WSSCPPCSD)的数学模型,以西班牙太阳能烟囱电站原型为基础进行数值模拟,并用对比的方法分别对太阳能烟囱电站(SCPP)、联合海水淡化太阳能烟囱电站(SCPPCSD)及WSSCPPCSD却有所降低,通过风力增压系统在烟囱出口提供64.5 Pa的负压,可使SCPPCSD量提高8.22 kg/h,太阳能综合利用率提高到13.2%。风力增压系统不仅能显著增加发电量,而且可提高淡水产出。     

中速永磁风电机组控制系统滤波器研究及应用

针对2 MW中速永磁机组控制系统开发项目,进行适用于该新型技术路线的风电机组控制系统滤波器的仿真设计与应用研究。文章介绍了中速永磁风电机组控制原理,揭示了滤波器在整个控制系统中的重要作用;基于MATLAB平台的m语言,通过滤波器的仿真设计与验证,研究滤波器频域参数对滤波器性能的影响,实现了时域参数与频域参数的相互转换;设计出适合中速永磁机组控制系统使用的滤波器,以配合控制系统的稳定运行。该研究为采用中速永磁技术路线的风电机组控制系统滤波器设计及应用提供了参考。     

考虑小攻角影响H型风轮变桨方法研究

升力型立轴风轮叶片气动特性随方位角变化而变化,可通过变桨来改善。与传统变桨思路相反,采用在小攻角区域大角度变桨,在大攻角区域小角度变桨,以重点改善小攻角区域性能为出发点来提高风轮整体性能的变桨思路。以NACA0012翼型2 m高和2 m旋转直径的两叶片H型风轮为研究对象,基于双盘面多流管模型,分析和比较在最佳尖速比5时变桨前后攻角、切向力系数、能量密度的分布及其变化规律,验证新变桨方案效果。研究结果表明:变桨后上盘面攻角、切向力系数、能量密度的高性能覆盖面积明显增大。在上盘面,攻角和切向力系数呈梯形分布;在下盘面原极大值两侧形成了新的更大的极大值区域,攻角呈W分布,切向力系数呈M分布。     

涡流发生器对动态失速影响的模拟研究

基于风力机专用翼型DU91-W2-250直叶片段,采用延迟分离涡模拟（Delayed detached-eddy simulation,DDES）与k-ω SST两种CFD模拟方法,研究了涡流发生器（Vortex generators,VGs）对动态失速的影响,并对两种模拟方法的表现进行了比较。结果表明：动态失速下,光滑叶片段的分离与重新附着均出现延迟;加VGs后,上仰阶段叶片段的气动分离更加延迟,下俯阶段叶片段上表面附着流动重建的更早,气动力的迟滞现象得到明显改善。VGs对DU91-W2-250叶片段增升减阻的效果明显,其中最大升力系数增加10%,周期平均升力系数增加17.9%,最大阻力系数减少56.3%,周期平均阻力系数减少40.3%。DDES模型能更细致地反映VGs对动态失速抑制作用下叶片段表面复杂流动分离现象,k-ω SST模型则难以捕捉小尺度涡结构,模拟得到的涡结构展向呈二维分布。     

双馈风机等效惯性时间常数计算及转差率反馈惯量控制策略

通过对并网的双馈风电机组实施惯量控制可以使其在电网频率变化时提供有功功率短时支撑,以改善电网频率偏差。在分析双馈风电机组的数学模型及其控制策略的基础上,建立了含惯量控制的双馈风电机组的简化数学模型,通过计算等效惯性时间常数,对双馈风电机组惯量响应能力进行定量表征,提出将转差率控制应用于矢量控制框架的基于转差率反馈的双馈风电机组惯量控制方法。基于DIgSILENT搭建仿真模型,仿真对比分析表明:转差率反馈惯量控制环节能够在电网负荷波动时减小频率偏差,且转速恢复快,不造成频率的二次跌落。