风电齿轮箱传动系统的振动特性分析

为了准确描述风电齿轮箱传动系统的振动特性,以2 MW风电齿轮箱传动系统为研究对象,考虑各零部件自身的重力及轴的弯矩对传动系统均载的影响,结合齿轮传动系统动力学理论建立齿轮箱传动系统的动力学模型;为实现齿轮箱传动系统各传动级之间的关联,提出应用联接构件代替零件建立系统刚度矩阵与质量矩阵的方法,建立基于联接构件的齿轮箱传动系统的刚度矩阵和质量矩阵,求解出可分为五种振动类型的固有频率;最后以某风场实测风载荷作为齿轮箱外部激励,采用给定解形式的方法对齿轮箱传动系统的振动微分方程组进行求解,计算得到系统各零部件的振动响应,通过分析可知轴心轨迹的发散程度与零部件振动幅值变化的剧烈程度正相关,且齿轮箱传动系统没有发生共振.为风电齿轮箱传动系统的设计及可靠度计算提供了理论依据.     

随机载荷作用下风电齿轮箱轴承疲劳寿命预测方法

以1.5 MW风电齿轮箱高速端轴承为研究对象,引入随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,分析随机风载条件下径向载荷和轴向载荷对风电齿轮箱轴承疲劳寿命的影响;运用概率加权法和线性Miner累计损伤法则,给出疲劳寿命与应力之间的关系;提出一种随机载荷条件下风电齿轮箱轴承寿命预测的方法,用该方法对1.5 MW风电齿轮箱高速端轴承的疲劳寿命进行分析计算,结果为13.189a.该方法考虑了载荷的随机性,并以随机载荷作用下所引起的随机应力作为计算疲劳寿命的依据.相比其他方法更加接近于工程实际,预测结果更为准确.     

基于小波降噪和BP神经网络的风力发电机组齿轮箱故障诊断研究

针对风电机组齿轮箱故障频发这一现象,为改善设备性能,提高其利用率,采用基于小波降噪和BP神经网络相融合进行风电机组齿轮箱故障诊断与研究的方案.首先利用小波对采样数据降噪,然后输入小波神经网络中进行诊断,以准确地识别齿轮箱中常见的故障,结果表明该方案具有可行性.并结合风电场应用实例,证明了方案的可行性,为提高风力发电机组齿轮箱的稳定性提供了一种有效方法.     

谷间软弱土路基稳定性计算方法研究

山区谷间路基的稳定性计算,目前仍沿用传统极限平衡的方法,未考虑山谷对路基的约束及谷间软弱土对路基稳定性的影响.依据谷间锅底状软弱土层存在形式,以及邻近山体等对路基稳定性约束的影响,确定了谷间软弱土路基稳定性的特征性描述参数以及修正系数计算方案,并得到了在山体与坡脚的距离和不同软弱土形式下的路基稳定性修正系数计算公式.通过工况对比,发现计算结果与采用本文中提出的稳定性修正系数计算出的安全系数两者相近,论证了本文提出的稳定性修正系数计算公式的可行性.     

风电控制器模块的高海拔热性能研究

对自然散热条件下风电产品中控制器模块的高海拔热性能进行了研究。首先分析了海拔高度对空气特性和风扇性能的影响,并总结归纳了常用高海拔温升评估方法,特别是经验公式计算法和温升系数修正法。以风电变流器中的控制器模块为例,针对高海拔自然散热条件,采用试验测试和热仿真计算的方法,对目前的经验计算公式进行了系数修正,并验证了温升系数修正法的准确性。同时指出在具有准确的仿真模型条件下,热仿真模拟法也是一种有效的计算手段。对自然散热条件下控制器模块的高海拔热性能进行了详尽的研究分析,找到了评估高海拔温升特性的有效方法,也为风电产品在其他散热条件下的高海拔热性能研究提供了参考。     

基于重要抽样法的风电齿轮箱齿轮可靠性灵敏度分析

为了评估风电齿轮箱齿轮参数对其失效概率的影响,以1.5 MW风电齿轮箱高速级从动轮为研究对象,假设影响齿轮强度和应力的各个参数服从正态分布的随机变量,基于重要抽样方法对齿轮齿面接触疲劳和齿根弯曲疲劳失效分别进行可靠性灵敏度分析.分析结果表明,齿轮齿面工作硬化系数对齿轮接触疲劳失效的影响最大,齿轮弯曲强度计算的寿命系数对齿轮弯曲疲劳失效的影响最大,齿轮失效概率随各设计参数标准差的增大而增大.分析结果可以为风电齿轮箱齿轮的设计制造提供参考.     

基于失效物理相关性的风电齿轮箱可靠性分析

针对传统独立失效理论已不能适用于工程实际,与失效相关有关的数学模型对相关性本质的描述往往较为模糊的问题,从失效物理的角度,以1.5 MW风电齿轮箱为研究对象,针对齿轮两失效模式间的失效相关,综合考虑应力相关和强度相关,结合全概率公式建立了考虑强度退化的失效相关联合分布.从失效机理和本质上对风电齿轮箱进行可靠性分析,分析结果表明:失效相关的实质为齿轮的强度和应力中公共随机变量间具有一定的关联性,对风电齿轮箱传动系统的可靠性影响较大.     

基于图解法的BQ分级限定条件及计算公式研究

《工程岩体分级标准》(GB/T 50218—2014)修改了原标准GB 50218—1994中的BQ(basic quality)分级指标计算公式，但其两个限定条件(岩石饱和单轴抗压强度和岩体完整性系数)没有进行同步修正.通过大量数据研究发现，直接用受岩石饱和单轴抗压强度(R_○c)和岩体完整性系数(K_○v)限定条件折减后的数据进行定量计算，多会导致定性与定量计算结果不吻合.本文对限定条件进行修正，并基于简化的图解法进行分析，得出R_○c限定条件的影响范围较广泛，则以数据库中新增54组数据为样本，由R_○c限定条件折减的数据进行回归分析建立新的计算公式.将得到的修正后的限定条件和新的区段计算公式，依托实际工程数据进行验证.结果表明，本文修正的限定条件和提出的计算公式提高了定性分级与定量分级的吻合度，得到了更准确的分级结果.     

圆筒结构冲击载荷测试研究

为了能够在大型飞机模型撞击混凝土靶体试验中准确预估冲击载荷,建立了小尺寸的圆筒结构冲击载荷的测试系统.测得了圆筒结构的减加速度时程曲线,结合线密度分布,理论计算得到冲击载荷时程曲线,与试验所测冲击载荷对比,验证理论计算方法的正确性,并在此基础上确定理论计算公式修正系数.     

偏载作用下半刚性螺栓节点的修正计算方法

为了获取偏压荷载作用下螺栓节点的理论简化和计算方法,对螺栓连接的梁式反力系统进行了静载试验、理论计算和有限元分析。通过理论计算和有限元分析,对反力梁不规则变截面进行截面等效简化,提出了钢结构反力梁的结构组合系数,能够快速准确的计算不规则变截面梁的惯性矩。基于此,采用试验和理论计算,解决了螺栓节点的理论简化和计算方法问题。结果表明：在理论计算中,将螺栓节点简化为固定支座,引入修正系数,对理论结果进行修正,能够很好的反映出反力梁的实际挠度变形,其修正系数可为后续螺栓连接的设计者提供参考。     

随机载荷下风电齿轮箱太阳轮疲劳寿命预测

以2 MW水平轴变速风力发电机齿轮箱中的太阳轮为研究对象,选用双参数Weibull分布描述风场风速的统计规律,以此作为齿轮箱的外部载荷激励,并通过Monte Carlo方法进行仿真模拟得到太阳轮的应力分布.基于随机载荷作用下零件疲劳寿命的预测模型对风电齿轮箱中太阳轮的疲劳寿命进行预测,结果表明:该方法能够有效预测随机载荷作用下太阳轮的疲劳寿命,对风电齿轮箱零件的疲劳寿命预测与评估具有一定的指导意义.     

基于信息融合的风电机组齿轮箱轴承故障诊断

针对风电齿轮箱轴承故障问题,提出一种基于信息融合将BP神经网络与D-S证据理论相结合的风电轴承故障诊断方法。首先基于大数据,挖掘SCADA(supervisory control and data acquisition)系统中与风电齿轮箱轴承故障有关的振动、温度、电流、转矩和转速信号等故障特征;然后将各信号故障特征量作为神经网络输入,将神经网络的输出归一化作为证据理论基本概率分配值(BPA值),为解决各证据之间冲突问题,采用一种基于加权的方法来改进各条证据,以减小冲突;最后利用组合规则将各条改进的证据融合,得出最终诊断结果。研究基于某风场2 MW风电机组的实际运行数据,结果表明:随着融合信号维度的增加,最终诊断结果的准确率也逐步提高,融合多维信号的可靠性明显高于单一信号。     

复合EPS模板再生混凝土剪力墙传热系数计算研究

对复合EPS模板再生混凝土剪力墙的传热系数计算进行了研究.基于钢筋混凝土和EPS模板的导热机理,得出各材料导热系数与温度和湿度的关系计算表达式,提出符合围护墙体实际工作环境的传热系数修正计算方法.对比分析4个试件传热系数试验值、文献参考值及修正计算值,结果表明:采用修正计算方法能更准确地反映传热系数真实值,为建筑节能细化设计提供了理论基础.采用传热系数修正计算方法对适用于北京地区气候条件的复合EPS模板再生混凝土剪力墙传热系数进行计算和分析,并与文献参考值进行比较,结果表明:采用修正计算法进行节能设计更为合理.     

风电齿轮箱太阳轮的动态可靠度分析

以1.5MW水平轴风电齿轮箱的太阳轮为研究对象,基于随机载荷作用下的机械零部件动态可靠性模型,对风电齿轮箱太阳轮的可靠度和失效率进行分析与计算,给出风电齿轮箱太阳轮可靠度和失效率随时间变化的曲线,得到齿轮箱太阳轮可靠度和失效率随时间的变化规律.分析结果表明,风电齿轮箱太阳轮的可靠度随时间逐渐降低,失效率随时间逐渐减小,失效率曲线具有"浴盆"曲线中早期失效的特征.该分析结果验证了机械零部件动态可靠性模型的可行性和实用性,对风电齿轮箱零部件试验时间和可靠性寿命的确定具有一定的指导意义.     

不同工况下冲击系数的理论与试验研究

针对桥梁动载试验时实测的冲击系数较现行规范的计算值偏大的问题,指出现行桥规中冲击系数计算公式的不足.综合考虑不同工况、桥梁基频和车辆激励频率3个因素的影响,提出了比现行规范公式更能准确描述车桥系统动力特性的修正公式,并利用邓氏渡大桥的实测数据进行了验证,其计算精度有了显著的提高.该修正公式可为将来公路桥梁规范的进一步完善提供参考.     

4WD电动车的滑转率识别及防滑控制

实时地根据路面附着状况选择最优的滑转率控制目标是电动车防滑控制策略的关键.文中针对双转子电机四轮驱动电动车的特点,采用自适应Kalman滤波估计车速信息和轮胎驱动力信息,并利用该信息实时计算附着率-滑转率曲线的斜率,以对路面附着状况进行准确评估.然后以估计的路面信息和踏板输入信息为模糊控制器输入,利用带速度修正因子的模糊控制方法对驱动电机输出转矩进行控制,以提高电动车在各种道路条件下最大限度地利用附着系数的能力,获得最佳的驱动防滑控制效果.     

水深对曝气过程中氧总转移系数的影响

水处理曝气过程传氧速率的有关计算没有考虑水深对氧总转移系数KLa的影响.经过理论分析,导出了由水深引起的KLa变化的修正系数计算公式.理论计算表明,水深对KLa有较大的影响,从而对传氧速率有较大的影响.这种影响在曝气过程的有关计算中不应忽略不计.为验证水深对KLa的影响,进行了曝气充氧的试验.理论分析的结果与试验结果比较接近,表明可以采用由理论分析得出的公式对KLa修正计算.在曝气深度为2.5-4.5 m的范围内,修正系数的范围为0.78-0.86.     

基于动态补偿和逆系统方法的有功功率平滑控制

利用逆系统方法将风电系统模型简化为一阶动态系统,并设计其逆系统与之级联,构成伪线性系统.在此基础上设计误差归一化动态补偿控制器,分别对桨距角和机械转矩进行动态补偿,并且针对不同的风机数据,选择适合的补偿系数以描述补偿强度.使用MATLAB/SIMULINK构建系统模型并进行仿真,理论分析和仿真结果证明,该方法通过桨距角的快速动作有效减小了风机机械转矩和输出功率的波动,从而提高了风速变化条件下风能转换系统的可靠性.     

考虑温度效应的风电增速箱动力学特性研究

针对风电增速齿轮箱温度异常现象,基于Block闪温理论与Hertz接触理论,提出一种考虑随机风载作用下齿面接触温度的计算方法.以该方法为理论基础,根据行星轮系耦合建模理论,建立风电增速齿轮箱动力学性能计算模型.模型不仅揭示了随机风载、齿面接触温度及齿廓热变形之间相互影响的函数关系,还展现了随机风载、齿面接触温度等非线性...     

基于无故障数据的风电机组齿轮箱可靠度预测

以1.5 MW国产风电机组齿轮箱为研究对象,基于风电齿轮箱的无故障数据,在威布尔分布场合下,应用Bayes方法和最优置信限法对其进行可靠性分析.在配分布曲线的思想下,应用Bayes方法结合加权最小二乘法建立风电齿轮箱可靠度模型;引入保守估计的经典估计方法,结合Bayes方法得出的结论,给出风电齿轮箱寿命分布函数形状参数的估计范围,将此范围应用于最优置信限法,求出风电齿轮箱可靠度在置信水平为1-α下的最优置信下限,并验证此估计范围的合理性;最后分别应用Bayes方法和最优置信限法对风电机组齿轮箱可靠度进行预测,得出此型号风电齿轮箱无故障运行9a的可靠度约为45%,运行10a的可靠度约为30%.