风电叶片疲劳共振加载方式参数分析及试验

为解决叶片疲劳加载方式中激振设备存在一部分功率消损及选型困难等问题,提出了一种新的直驱式疲劳加载方式,并通过拉格朗日方法分别建立了离心式、往复式以及直驱式共振加载方式的动力学模型,在分析了各加载方式中激振设备所需参数的基础上,建立了各加载方式设备功率之间的关系,并通过推导功率比值系数,得到各加载方式设备所需最大功率与叶...     

风电叶片双惯性激振疲劳加载耦合振动特性

针对风电叶片电驱动双惯性激振疲劳加载时出现耦合问题,通过对加载系统进行合理简化,基于拉格朗日方法建立疲劳加载过程中的动力学数学模型,并由此构建系统的机电耦合方程.利用小参数周期平均法对耦合过程近似解析,并推导了系统振动同步稳定的条件,得出系统运行过程中电动机负载转矩的影响因素,揭示系统出现耦合现象的机理,对系统频率特性进行数值仿真,得到不同加载频率下叶片振动特性.通过实际叶片疲劳试验验证数学模型、理论推导及仿真结果的正确性,为风电叶片疲劳加载系统同步控制策略制定提供理论依据及工程应用参考.     

风电叶片两点疲劳试验系统激振器加载控制

基于电驱动惯性式激振装置,构建了一种风电叶片两点激振疲劳试验系统,并提出了虚拟主令同步控制算法.以PID算法设计误差补偿器,利用李雅普诺夫函数证明虚拟主令同步控制算法的稳定性,并建立控制仿真模型,数值仿真分析虚拟主令同步控制算法的收敛性及鲁棒性.最后,试验验证了耦合下虚拟主令同步控制算法的有效性.结果表明:虚拟主令同步控制算法能使激振器快速跟随,激振器之间相位差的波动很小,叶片振幅稳定,实现了风电叶片的平稳有效加载.     

风电叶片双锤激振加载振动耦合特性及试验研究

针对风电叶片双锤激振加载过程出现振动耦合特性,对叶片疲劳加载系统进行合理简化,基于拉格朗日方程建立动力学数学模型。利用小参数周期平均法对其在共振条件下的幅频特性进行求解,通过相平面法得到振动系统的耦合特性及稳定性条件,对系统振动耦合过程主要影响参数进行数值仿真。在此基础上对系统耦合同步传动、动态分岔耦合、振动耦合同步控制、叶片加载过程进行试验研究,验证理论分析的正确性及控制的有效性,为进一步开发高效的风电叶片疲劳加载试验系统,提供理论支持和试验依据。     

风电叶片玻璃纤维布的疲劳性能实验研究

利用拉伸试验机、疲劳试验机等仪器对风电叶片复合材料的玻璃纤维布的疲劳性能进行试验研究,通过分析不同损伤程度的玻璃纤维布对玻璃纤维层板疲劳性能的影响,确定其疲劳性能参数,结果表明:玻璃纤维布损伤的区域在疲劳试验中优先发生分层,随着疲劳试验的延长优先发生断裂,玻璃纤维布损伤程度是影响玻璃纤维复合板疲劳性能的主要因素之一.     

旋耕刀轴疲劳加载技术的研究

分析强化方法、加载次序对疲劳寿命的影响,讨论强化系数的选择、试验谱的确定和用局部应力应变监测疲劳损伤等问题,提出用随机次序加载和变频加载的方法.本文分析讨论的结果在旋耕刀轴疲劳试验中得到应用.     

风电叶片多点加载系统的机电耦合特性及试验研究

针对风电叶片加载多点激振时出现耦合问题,对多点疲劳加载系统进行合理简化,以两点摆锤激振加载为对象建立动力学数学模型,构建系统的机电耦合方程.在共振条件下的对机电耦合关系进行求解,通过相平面法得到振动系统的机电耦合特性、平衡奇点处的谐振同步性及稳定性条件,揭示加载系统出现耦合现象的机理.试验研究系统动态分岔耦合、主共振机电耦合特性及机电耦合作用下的同步控制,验证理论分析的正确性及控制算法的有效性,为疲劳加载系统的工程应用提供指导及试验参考.     

基于疲劳试验数据的风电叶片刚度退化分析

玻璃纤维复合材料风电叶片的刚度退化是叶片力学性能疲劳变化的重要体现,以叶片疲劳试验数据为依据,对叶片进行刚度退化分析.基于复合材料层合板的疲劳破坏机理,将叶片结构等效简化为一端固定一端自由的悬臂梁,基于悬臂梁模型建立叶片的应力-应变分析模型,通过对叶片的疲劳试验数据的处理,实现叶片疲劳试验下的刚度退化规律分析.结果表明:在疲劳试验中叶片承受了20 a设计寿命的等效疲劳振动次数后,尚未失效.同时在该疲劳试验过程中,薄弱纤维断裂与基体裂纹饱和引起了纤维排布的改变,导致了叶片疲劳过程中出现了刚度略微上升的现象.     

一种双悬臂梁柔性销轴的微动疲劳研究

大型齿轮增速箱的行星齿轮轴常采用过盈配合的双悬臂梁柔性销轴结构,而该处的过盈配合结构易产生微动疲劳.通过理论计算获得有效过盈量的最值,再利用有限元软件Abaqus模拟柔性销轴的弯曲受载过程,分析弯曲载荷、过盈量和渗碳层深度3个因素对接触应力、摩擦剪切应力以及滑移幅值的影响情况,探究各因素对微动疲劳损伤的影响程度,并使用...     

基于改进SSD模型的风电叶片内腔缺陷检测

针对风电叶片内腔结构复杂、缺陷种类多样、难以准确检测等问题,提出了改进的单次多边界框检测器（SSD）缺陷检测算法,并提出3方面改进：通过将SSD基础网络由可变形卷积神经网络（VGG-16）变成残差网络（ResNet101）以优化预测边界框的回归和分类任务的输入特征;通过加入全卷积空间注意力模块（FCSE）使模型更加关注重要特征,从而提高检测的准确性;通过在损失函数中添加超参数来控制平滑区域,使模型更加稳定。在自建风电叶片内腔数据集上的对比实验表明,改进的SSD模型平均精度（mAP）值为83.6%,比原始SSD模型提升了9.4个百分点,检测精度优于其他基于SSD框架的主流模型,同时该模型大幅减少了模型参数量,降低了模型的复杂度和存储需求,检测速度为31.6 f/s,可满足实际生产工作中的检测速度需要。     

风力发电机组的防雷技术

随着风力发电机组制造技术的成熟,以及海上风机制造技术的发展,风机多处在雷电多发区,风机遭受雷击是影响风电场安全持续运行和发挥风电经济效益的重要因素.结合目前风机防雷设计中常参照的国际电工委员会制定的标准IEC61400-24及相关技术,分析了并网运行的风力发电机组遭受雷击的特点,希望能在工程实践中针对风机的防雷有一定的...     

海上风电的若干关键技术综述

海上风力发电是风电产业未来的主要发展方向.着重对海上风电所涉及的若干关键技术及发展情况进行了论述与分析,包括发电机设计及新结构研究、叶片材料选择与翼型设计、桨距控制技术、冷却系统设计技术及新进展、变流器及其控制器技术、风机塔架设计关键技术与基础结构选择、输电并网系统架构和风机状态监测技术等.采用大型直驱/半直驱风机、封...     

基于症状的风机复合材料叶片疲劳可靠度及维护策略优化

针对风力发电机复合材料叶片疲劳问题,基于复合材料疲劳REIFSNIDER模型推导疲劳裂缝长度扩展公式;以疲劳裂缝长度为症状指标,结合WEIBULL症状寿命模型,提出基于症状的风机复合材料叶片疲劳可靠度分析和剩余使用寿命预测方法。考虑检测和修复措施对叶片失效概率和症状可靠度的影响,采用贝叶斯方法予以修正,提出以全寿命周期维护成本为优化目标的复合材料叶片疲劳维护策略优化方法。研究结果表明：检测、修复等维护措施可有效降低叶片失效风险水平,增加症状可靠度水平;采用“检测+修复”综合维护措施比单一采用检测或修复维护措施更有效。     

风力机叶片气动噪声时域分析方法研究

风力机叶片气动噪声影响周边居民生活的问题开始引起研究人员的关注。现有研究大多基于CFD软件或实验数据拟合方法对其气动噪声进行分析,难以适应气动噪声随风速变化的动态分析需求。考虑风力机运行状态、来流风速以及接收点位置的影响,基于传统气动声学理论,建立了风力机叶片气动噪声计算的修正模型,并基于Matlab软件的Simulink模块,运用时域分析方法,对一种2 MW风力机叶片的气动噪声进行了编程计算,并绘制了风力机叶片气动噪声的声压时间序列图,为开发低噪声风力机叶片提供了理论依据。     

风力机叶片三维模型的计算机绘图法

根据风力发电机组叶片的结构特点,在三次样条插值函数拟合叶片翼型曲线的基础上,提出一种利用计算机建立叶片截面与三维模型的程序设计方法.该方法应用插值拟合理论求解叶片截面翼型曲线离散点的坐标,应用点的坐标变换理论求解各离散点空间实际位置的坐标,应用三维几何建模理论建立叶片模型.最后给出一个仿真实例.     

风电叶片全尺度静力试验加载力布置优化

静力试验是风电叶片全尺度检测的必备环节,为了提高试验中弯矩分布精度,基于引入叶片自重的弯矩计算模型,提出了一种用于加载力布置的变参型粒子群优化算法。首先,研究了不同加载点数加载力布置的弯矩分布特性,结果表明弯矩分布精度与加载点数正相关,且对加载位置极其敏感。其次,通过动态更新学习因子和惯性权重,并引入概率0. 2的粒子变异,改进了粒子群算法,提高了算法收敛性和搜索平衡性,尤其提高了叶片叶根和过渡区的弯矩分布精度。最后,基于上述理论开发了一套静力试验加载力布置软件,取得了很好的工程应用效果。     

风力机叶片断面的几何参数分析

针对风力机叶片内部的结构形式,采用薄壁结构力学多闭式理论,对某种风力机叶片结构进行简化和分析,建立几何模型,利用MATLAB进行编程计算,得到叶片断面的弯扭特性参数.分析结果表明,风力机叶片断面的扇性静矩分布并不均匀,在叶片断面头部的值较小,尾部的值较大,容易造成叶片后缘失稳.在风力机叶片结构设计时,要提高叶片后缘部分的设计参数,以满足叶片的结构强度、刚度及稳定性要求.     

风力发电机控制系统的剖析与总体设计

参考国外进口中型风力发电机，论述和剖析了定桨距中型风力发电机的机械、电气线路结构。并在此基础上分析了控制系统的输入输出关系、基本任务、状态转换，从而确定控制系统的硬件结构及软件流程的设计，以便为控制器的详细设计和开发提供依据。