《冶金风机叶片磨损故障仿真研究》

在钢铁冶金行业,冶金风机大部分会长期在高浓度金属颗粒的环境中工作,这类风机的叶片磨损故障经常产生,原因是金属粉尘与叶轮叶片高速碰撞导致风机转子失平衡、叶片断裂。所以分析诊断叶片磨损情况十分重要。由于高浓度金属粉尘工作环境实验室无法模拟,故该类故障的样本无法在转子实验台上实验获得详细样本数据。本文采用气固两相流理论和计算流体力学FLUENT软件来研究叶片磨损的产生机理和叶片磨损过程,对冶金风机叶片磨损故障进行仿真研究。     

基于特征时间差的配网故障特征区段定位方法

提出了一种基于行波特征时间差的配电网单端故障特征区段定位方法。变电站测得的暂态线模电压行波信号包含了一系列来自线路上波阻抗不连续点的反射波头,与第一个波头相比,来自分支末端的反射波头能量较大,利用二进小波变换模极大值信息可以检测出这类能量较大的波头,从而确定故障所在的特征区段。仿真结果验证了该方法的有效性。     

单圆弧等厚叶片前后缘多元耦合仿生设计及降噪机理研究

采用计算流体力学(CFD)方法和实验测量方法分别研究了多元耦合仿生叶片的降噪机理及其对多翼离心风机气动性能和噪声特性的影响。基于逆向工程设计方法,通过提取苍鹰翼翅前后缘典型结构特征,设计了一种前缘波形结构耦合尾缘齿形结构的仿生叶片,同时对仿生叶片和多翼离心风机用单圆弧等厚度叶片的气动性能及流动和噪声特性进行了数值分析,通过比较揭示了多元耦合仿生叶片的降噪机理,得到仿生叶片尾缘的齿形结构可改变叶片尾缘脱落涡结构和频率、前缘的非光滑波形结构可减小叶片表面脉动以及气流对叶片前缘的冲击等结果。相对于原型叶片,仿生叶片的基频和倍频均有所下降,仿生叶片的A计权声压级降低了2.1dB。6种仿生叶片应用于多翼离心风机的实验研究表明:仿生叶片前后缘结构设计参数会影响多翼离心风机的风量、风压和噪声;采用多元耦合仿生叶片,风机噪声最大下降1.5dB,而风机的风量和风压基本不变。     

基于VMD-TEO的多分支小电流接地系统行波故障定位

针对小电流接地故障行波波头难以检测、行波波速不确定和多分支线路难以精确定位等问题,提出一种新的行波定位方法。首先,对故障电流进行相模变换得到线模信号,并对线模信号进行变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD),利用Teager能量算子(Teager Energy Operator, TEO)提取IMF分量的故障特征实现故障测距;然后,根据故障距离构建故障分支判断矩阵,将多分支线路故障定位简化为单分支线路故障定位,进而转换为双端故障测距;最后,利用双端行波测距方法实现精确故障定位。使用暂态仿真软件ATP建立小电流接地系统模型并进行故障测距仿真,仿真结果表明此方法在多分支小电流接地系统中可以实现准确故障定位。该方法利用有限的行波检测装置实现多分支复杂电网的精确故障定位。     

分支配电线路单相接地故障的多端测距方法

针对分支配电线路特点,建立分布参数电路模型。提出了故障后分别在线路的起始端及所有末端施加正弦诊断信号,并检测激励所在端口的电压电流相量,以此实现故障分支的识别和接地点的定位。大量计算机仿真和在仿真线路上的实验表明,该方法有效。     

基于Park变换的配电网多端行波故障定位方法

单端和双端行波定位方法都很难准确定位配电网故障,因此提出一种采用多端行波的配电网故障定位方法.首先给出基于Park变换的自适应行波检测策略,在分析双端行波定位缺陷的基础上,根据检测到的行波到达各配电线路末端的时间,给出多端行波故障定位的原理.该方法克服了由于配电线路结构复杂所造成的反射波识别困难,而且不受故障类型、故障初始相角和接地电阻大小的影响.采用PSCAD/EMTDC仿真软件和MATLAB软件对不同的故障工况进行仿真,仿真结果表明,本文方法能够快速准确地定位故障点,从而证实了该方法的有效性和可靠性.     

用在线监测器的配电网故障定位法

为解决分支辐射型的中性点不接地配电系统的故障定位问题 ,提出了用分支探测器在线监测故障的定位方法 ,并给出了探测器的具体研制方案。分支探测器由光电式零序电流互感器、微处理器控制电路和数字载波扩频通信装置构成。变电站主机的信号处理系统收集探测器的测量信息 ,根据网络结构和各分支点的零序电流大小进行故障分支的定位。实验证明探测器运行可靠 ,方法对多分支结构配电网的故障定位有很好的实用性     

裂纹叶片转子的故障特性及其诊断

本文从裂纹叶片转子的动平衡、振动调制、近声场噪声及转子转速分析着手,论述了故障的动力学机理,并以排风机单叶片裂纹故障的形成与扩展为实例,进行故障特征的实验研究。理论和实验研究表明:叶片机械如风机之类可通过多参量特征监测对早期和严重的裂纹故障进行诊断。     

42 CrMoA高强连接螺栓材料与断裂特征

42CrMoA高强连接螺栓广泛用于风机叶片与轮毂的连接,风机叶片结构复杂性和运行波动性导致载荷复杂交变,长时间交变载荷会造成叶片连接螺栓高频疲劳损伤,螺栓的疲劳失效断裂是风机安全运行急需解决重要问题。以某2 MW风力机叶片42CrMoA高强连接螺栓材料为研究对象,利用PLG-50高频疲劳试验机开展不同加载条件下螺栓材料高频疲劳实验研究。研究结果表明,650 MPa载荷下6.444 9×10~6周次后试样尚未断裂,750 MPa载荷下的试样疲劳寿命达1.056 4×10~6周次;疲劳损伤具有多疲劳裂纹起源区特征,试样断裂是由于多源裂纹交汇后形成峰线所导致;在相同的最大应力加载下,应力振幅越高,裂纹扩展速率越大,高频疲劳寿命越低。研究结果对揭示风机螺栓损伤断裂原因和风机安全运行具有重要意义。     

基于多尺度特征融合的风机叶片裂缝自动检测技术研究

风力发电是一种利用自然风能的基础，以较低风速为驱动，将风轮所经过的动能转化成机械动力来带动发电机旋转。因此在电力系统中占据着非常重要地位。从智能技术多尺度特征融合中研究风机叶片裂缝自动检测技术，目的是实时监测风机的故障及防范风力发电的停止。主要应用了实验法和案例分析的方式对风机叶片裂缝检测自动检测技术及多尺度特征融合进行研究。实验表明:多特征提取方式在风机叶片横向裂缝检测的准确率达到95%，基本符合要求。     

一种不受波速影响的单端行波故障测距新算法

采用提升小波变换和奇异性检测原理对电流行波到达母线测量端的时刻进行检测.首先利用初始行波、故障点反射波及对端母线反射波计算出行波波速,然后在常规单端行波故障测距算法的基础上,通过消去行波波速参数,提出一种不受行波波速影响的单端行波故障测距新算法.PSCAD和MATLAB仿真验证结果证明该方法具有很高的测距精度和实用性.     

不受波速影响的输电线路双端行波故障测距算法

提出了一种双端行波故障测距新方法,该方法利用故障初始行波和两种反射行波到达线路两端的时刻来进行故障定位,有效降低了行波波速的不确定和输电线路长度差异对定位结果的不利影响,提高了定位精度.利用EMTP进行了仿真计算,仿真结果证明了其准确性.     

基于散射电场的地面背景下风电机叶片回波模拟

准确模拟风电机雷达回波信号并分析其多普勒特征,对解决风电场对雷达台站的无源干扰问题具有重要意义。针对传统地面背景下的风电机回波算法的假设缺陷,本文提出了一种基于散射电场的地面背景下风电机叶片回波模拟方法。根据多径效应,明确了雷达信号在风电机叶片与地面之间的四种传播路径,基于镜像等效原理,将风电机叶片与地面之间的耦合路径,等效成了风电机叶片在自由空间中的双站散射路径。以Vestas-V82型风电机为算例,对地面背景下的风电机叶片时域回波和时频域回波进行模拟,并与传统方法进行对比分析,结果表明本文方法能更准确的模拟出地面背景下风电机叶片回波,为风电机雷达回波信号的识别与杂波抑制提供理论参考。     

基于时间线性拟合的地缆架空混合线路的行波故障定位

目的 研究n段地缆架空混合输电线路中行波故障定位问题,提出一种基于时间线性拟合的行波故障定位方法。方法 首先对故障区域进行判断,确定故障所在的区域,其次再将不同波阻抗线路进行归一化处理,减少因波速不同而产生的测距误差,最后使用时间线性拟合的方法对故障进行精确定位。结果 解决了初始行波波头识别困难的问题,也减小了行波速度随传输距离变化而变化带来的测距误差问题。结论 在MATLAB/Simulink中搭建一个500 kV的地缆架空混合输电线路仿真模型,实验的验证结果表明此故障定位方法能够有效地解决因行波速度不同而导致的双端行波测距方法不适用问题,最终实现对故障点的精确定位。     

基于电磁辐射到达时差的电弧故障定位及精度

为了实现利用电磁辐射信号进行配网电弧故障定位,提出了一种基于到达时差(time difference of arrival, TDOA)方法的Chan-LM协同定位算法。该算法采用Chan算法快速获得的初始点,再经过LM(Levenberg-Marquart)算法迭代修正定位结果。仿真分析了TDOA定位算法、电磁辐射传感器配置对定位精度的影响,结果表明Chan-LM协同算法比Chan算法的定位误差减小40%,参考主站位于中心位置的Y形布站方式,传感器所在海拔高度相同时的监测区域整体定位准确度较高。利用实测电弧电磁辐射波形验证了Chan-LM协同算法能够有效改善定位精度,为基于电磁辐射TDOA的电弧定位策略应用提供参考依据。     

风电机组叶片流固耦合的数值模拟方法

 以某5 MW 风电机组叶片模型为对象,研究一种适用于风电机组叶片流固耦合数值模拟的风轮旋转模拟方法。以风切变形式模拟风轮旋转及来流风速的综合效应,对叶片各截面翼型的扭角进行修正,建立风电机组叶片的风轮旋转模拟模型,利用有限元法模拟风电机组叶片的风洞流场实验,仿真模拟旋转效应下风电机组叶片的周围气压、绕流分布、表面压力及结构位移,并进行数据交叉迭代求解,得到风电机组叶片的流固耦合结果。与额定风速均匀来流条件下的初始模型计算结果和文献实验结果进行对比分析,验证了风轮旋转模拟方法的可行性。     

基于机器视觉的风力机叶片损伤检测系统

针对风力机叶片表面出现的磨损等早期损伤特征现象,传统损伤检测方法存在高成本低效率等问题,设计了一种基于机器视觉和图像处理相结合的风力机叶片损伤检测系统。通过搭建机器视觉实验平台完成风力机损伤叶片图像采集和处理,通过使用HSV进行颜色平面提取,卷积运算、高亮显示操作滤波,选用自动阈值分割方法中最小均匀性度量法进行阈值分割处理,最后通过数学形态学去噪处理,腐蚀、膨胀、开运算等操作完成特征提取,设计了基于LabVIEW的风力机叶片智能图像识别系统,通过对图像处理后的损伤特征识别效果调试,完成性能测试。实验结果表明,基于该算法处理后的图像在设计的识别系统内准确识别率达到92.3%,并对裂纹损伤进行目标测量得到实际长度且绝对误差最大为3mm。该系统满足叶片检损的要求,实现对风力机叶片表面裂纹、轮廓磨损等损伤的图像处理和识别,并对损伤处进行标记、计数和测量,实现无损探伤,为兆瓦级风力机叶片损伤检测提供方法借鉴和图像处理、系统设计的技术支持。     

风力机气动噪声测量分析

针对风力机气动调幅噪声,提出了一种新的测量和分析方法。在风力机前部左右45°位置测量调幅噪声。对测量数据高通滤波后,求取瞬时d BC值;傅里叶变换后得到调幅噪声幅值和叶片通过频率。采用此方法对1.5 MW风力机气动噪声进行测量分析,发现风机气动调幅噪声与来流风速和湍流有很强的关联。新方法有助于建立风力发电机组的气动噪声测量标准,以更好的控制风力机的调幅噪声。     

风电叶片玻璃钢复合材料声发射衰减与源定位

为实现风电叶片结构健康监测中典型声发射源的特征分析和精确定位,以风电叶片玻璃纤维增强单向复合材料和多层复合材料为研究对象,采用Φ0.5mm铅芯为模拟声发射源,探讨声发射波在复合材料中的传播、衰减特性和定位精度.实验研究结果表明:单向复合材料纵向和横向的声发射传播与衰减特性明显不同,纵向声速大、衰减小;风电叶片现场检测中声发射源的精确定位,应综合考虑复合材料的结构和声学特性.