雷电导流条在风力发电叶片防雷改造中的应用

随着风力发电机组的容积不断增大,雷电对机组的损耗也越来越大。通过分析雷电导流条的特点,对雷电导流安装在风力发电叶片上进行可行性研究,并利用仿真实验模拟风力发电叶片安装雷电导流条后雷电防治能力的转变情况,雷击结果表明导流条可以大幅提高风力发电叶片的防雷性能。     

风力发电机组叶片雷击损伤及防护措施

近几年新建的风电场大多数都选址在高山上,地形复杂,雷暴日较多,随之而来的是风力发电机组叶片受雷击的风险也进一步加大。叶片在风电机组中位置最高,是雷击的首要目标,是最容易受到雷击损伤的部件,因此叶片是整个风电机组防雷保护的重点。对此,该文就风力发电机组叶片雷击损伤的机理及防护措施进行简单的分析,并提出一些可供参考的意见与措施。     

桨距角和材料对风力发电功率的影响

本工作根据自制的YFL-1型多功能风力发电实验仪研究了影响风机输出功率的影响因素,为了弄清影响风力发电实验仪各个因素对输出功率的作用效果,得出了不同的风速对输出功率的效果显著,并自制了30°和60°浆距角的叶片,进行实验比较,同时制作料镁合金和铝合金的风轮叶片,进行相关的实验研究,澄清了风轮叶片的风速、风轮叶片的桨距角、叶片材料对风力发电输出功率的影响的规律,能够指导进行风力发电实验设备的开发和研究。     

提高风电叶片风能利用和转化率的新理论和新方法——风力发电叶片出流角计算公式的建立及应用

提高风力发电机组的风能利用和转化率一直是风电领域专家研究的热点和难题.文中以动量定律为基本理论,通过分析流动空气与风力发电叶片迎风面和背风面的相互作用,发现了流动空气流出叶片的方向对风能利用和转化率有较大影响.因此,提出了提高风力发电叶片风能利用和转化率的流动空气从风力发电叶片迎风面流出角的确定理论和相应公式及流动空气从风力发电叶片背风面后缘流出角的确定理论和相应公式,从而为风力发电机组风能利用和转化率的提高提出了新的研究思路.文中的研究方法和结论将为风力发电叶片风能利用和转化率的提高提供借鉴和有益尝试.     

200MW汽轮机高压缸静叶片损伤修复

宁夏电投西夏热电有限公司#2汽轮机在A级检修时发现高压缸第4~9级隔板静叶片存在不同程度的损伤。该文介绍了对于损伤叶片的处理方案和修理、焊补工艺。经修复后的叶片达到了比较满意的效果,#2汽轮机顺利投入运行。证明了对于汽轮机静叶片损伤,采用焊补修复的方法是可行的。     

弯曲复合材料层合板雷击损伤影响分析

复合材料已在民航客机上得到广泛的应用,但由于导电性、导热性较低等原因,致使在雷击附着后出现较大范围的烧蚀损伤,威胁民航客机的运行安全。为了能够更安全地让复合材料应用于民航客机上,研究民机常用弯曲复合材料雷击防护特性,建立弯曲复合材料雷击损伤电热耦合有限元模型,并研究不同因素对弯曲层合板雷击损伤性能影响。结果表明,弯曲层合板相比于未弯曲的层合板,由于热导率的影响,致使其在50kA峰值雷击电流作用下,烧蚀面积增加了1.5倍,深度扩大至第六层,最小层的损伤面积增加了10.67倍;此外,雷击电流峰值、弯曲角度对雷击损伤结果影响较大,而长宽比、纤维铺层方向、厚度由于弯曲层合板电势、热导率的影响致使其影响程度较小,此与未弯曲层合板的雷击影响因素影响特点具有较大的差异性。     

风力发电机的叶片材料与制造工艺

风力发电装置最关键、最核心的部分是转子阶叶片,目前风力发电正向大功率、长叶片方向发展。碳纤维复合材料和sprint技术是材料工艺的主要方向。     

碳纤维增强复合材料雷击损伤电-热耦合仿真及因素影响

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)在雷电流作用下的烧蚀损伤,对CFRP进行了雷电流电-热耦合效应仿真和不同参数影响分析。首先,对试件进行了电-热耦合有限元分析;并在温度叠加法的基础上进行改进,完善了温度引起复合材料的性能变化;利用ABAQUS软件进行了碳纤维增强复合材料雷击损伤电-热耦合仿真模拟,和实验结果对比验证了仿真的有效性。结果表明:相同波形雷击电流,峰值越高,损伤面积越大,损伤深度越大。之后,利用改进方法分别研究不同因素对雷击作用下CFRP烧蚀损伤的影响,结果表明复合材料的电导率、比热、密度是影响烧蚀损伤的重要因素。     

风机叶片接闪器布局可靠性仿真分析与试验验证

如今,风电行业在全国发展迅速,叶片受到雷击的事故时有发生。对某型号风机叶片进行仿真及试验分析,根据仿真结果确定了叶片雷击附着点,并通过试验验证了现有接闪器布局的可靠性。为有效避免雷击事故,对新型号产品接闪器布局设计提供了设计思路及验证方案。     

碳纤维增强复合材料雷击电-热耦合仿真及因素影响

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)在雷电流作用下的烧蚀损伤,对CFRP进行了雷电流电-热耦合效应仿真和不同参数影响分析。首先,对试件进行了电-热耦合有限元分析;并在温度叠加法的基础上进行改进,完善了温度引起复合材料的性能变化;利用ABAQUS软件进行了碳纤维增强复合材料雷击损伤电-热耦合仿真模拟,和实验结果对比验证了仿真的有效性。结果表明:相同波形雷击电流,峰值越高,损伤面积越大,损伤深度越大。之后,利用改进方法分别研究不同因素对雷击作用下CFRP烧蚀损伤的影响,结果表明复合材料的电导率、比热、密度是影响烧蚀损伤的重要因素。     

芯材对风力发电叶片力学性能影响的有限元分析

研究了不同种类和厚度的芯材对风力发电叶片力学性能的影响,重点开展了芯材对叶片稳定性和应力的分析。结果表明:同种芯材随芯材厚度增加,叶片的应力降低,稳定性增加;不同芯材材料的剪切模量越大,叶片的稳定性越高。研究结果为风电叶片结构设计优化提供了理论指导。     

风力发电结构有限元建模及其地震响应分析

为研究不同精细程度的风力发电结构有限元模型在不同分析目的下的适用性,基于2MW三桨叶水平轴风力发电机,采用有限元软件ANSYS建立七种不同精细程度的风力发电结构有限元模型,以风力发电结构地震响应分析为例,得到各模型的响应结果,分别从变形、内力、应力以及应力集中四个方面分析各个模型的计算结果.研究结果表明：在计算风力发电结构的变形时,由于上部机舱及叶片对其影响较小,采用低阶单元即可得到较好的模拟结果;在计算塔底截面剪力和截面弯矩时,考虑机舱及叶片的有限元模型得到的结果较为精确,单元选择时需采用高阶实体单元;不考虑叶片、轮毂以及机舱得到的塔筒截面应力离散性较大,采用壳单元可较好地模拟塔筒截面应力;叶片、机舱等上部结构对门洞局部产生的应力集中影响较大,在计算时建议应用塔筒采用壳单元、门洞局部采用实体单元的多尺度模型进行模拟.     

风力发电叶片壳体芯材轮廓绘制方法研究

风力发电叶片结构主要为玻璃钢夹芯结构,夹芯主要为Balsa木、PVC、PET等填充材料,这些填充材料在叶片结构上分布面积很大,随着叶片越做越长,型线变化越来越复杂,对填充材料轮廓尺寸的精度要求也越来越高。对风力发电叶片壳体芯材轮廓尺寸的绘制方法进行了研究。     

风力发电叶片加长改造分析及研究

风力发电叶片是风力发电机组的风能吸收的关键,随着国内风场风资源的变化以及风电市场的竞争压力增加,如何提高原有机型的发电效率成为关键,而加长叶片是提高风能吸收最直接有效的途径。对风力发电1.5 MW叶片加长改造的方式、方法和理论计算进行了研究和分析,以期为提高风电发电机发电效率提供思路和参考。     

光纤复合架空地线雷电直接效应的实验研究

基于对现行的光纤复合架空地线(OPGW)雷击测试标准及研究现状的分析,提出了OPGW连续时序雷电直接效应的实验方法,并建立了雷电流B分量与连续电流C分量组成的多重连续时序雷电直接效应的实验平台,评估雷电流C分量的幅值和作用间隙对OPGW雷击损伤的影响规律,探索雷电流对OPGW的作用机理及散流特性。研究发现:随着C分量转移电荷量的增加,OPGW外层铝包钢股线熔断烧蚀程度不断加剧,雷击过后的温度不断升高。在转移电荷为200C时,雷击后瞬间OPGW表面的温度超过3 700℃,约30%的股线发生严重损伤。随着雷击实验作用间隙由5cm增加至6cm,OPGW试品雷击后的温升减小40%,损伤程度也有所减轻。研究内容能够为OPGW雷击实验方法的规范及防雷特性的评估提供基本实验支撑和理论依据。     

风电叶片接闪器腐蚀前后的雷击损伤机理仿真研究

雷电这一自然现象对风力发电机组安全运行带来极大威胁,在风电叶片中预埋接闪器是目前广泛应用的一种雷电防护技术,而对接闪器受大气腐蚀影响、表面覆盖有腐蚀产物之后的接闪性能鲜有研究。建立接闪器腐蚀前后的雷电流传导模型,通过电、热耦合的多物理场仿真,研究接闪器腐蚀前后的雷击损伤变化及其机理,为后续海上风电接闪器的防雷设计和防腐蚀设计提供参考。     

He-Ne激光对增强UV-B辐射后小麦叶片蛋白及核酸影响的研究

采用He-Ne激光辐照对增强UV-B辐射后小麦幼苗的损伤修复作用进行了研究.小麦种子在盛有湿滤纸的培养皿内25℃下进行萌发.萌发后小麦幼苗在经10.08kJ·m-2.d-1的增强UV-B辐射,然后再用10mW·mm-2的He-Ne激光进行辐照.通过测定小麦幼苗叶片中可溶性蛋白、核酸含量以及相关酶活性的变化,研究了He-Ne激光对小麦UV-B损伤的修复作用.结果显示,可溶性蛋白、核酸含量、硝酸还原酶含量及活性的变化同小麦幼苗损伤修复的能力相关联.增强UV-B辐射抑制小麦生长,降低小麦生物量和小麦叶片可溶性蛋白及核酸含量.小麦叶片蛋白水解酶活性上升、硝酸还原酶活性下降、叶片总游离氨基酸含量增加.通过He-Ne激光辐照,可溶性蛋白及核酸含量提高,蛋白水解酶活性增高程度有所缓解,而硝酸还原酶活性降低的程度有所上升.     

小型风力发电机偏心轴叶片设计与计算

为了小型风力发电达机达到微风启动,强风制动的特点,对发电机叶片结构形式采用偏心轴式设计.首先叙述了偏心叶片的设计机理和特点,其次基于空气动力学基本理论,在一定简化条件下,推导出水平式风力发电风速和风压的计算关系式.以此为基础首次计算得出带有新型偏心轴叶片的小型风力发电机切入风速、切出风速、额定转速、最优偏转角度、偏心距等重要技术参数.该结果为小型风力发电机偏心轴式叶片设计提供一定的理论基础和指导意义.     

复杂载荷下轴流压气机叶片疲劳损伤数值研究

为提高叶片的服役寿命,针对压气机叶片疲劳损伤进行了数值研究。在获取叶片表面气动压力及强度分布的基础上,结合非线性连续损伤力学模型,得到叶片多级加载损伤累积方程,提出了开展结构寿命预测和损伤评估的数值计算方法。对轴流压气机叶片在典型工况转速下受离心、气动复杂载荷作用下的应力分布规律和疲劳损伤行为进行了分析。计算结果表明:叶片排气侧4%叶高处有明显的应力集中,容易发生疲劳失效;在叶片疲劳加载过程中,损伤累积速率逐渐增大,加载周期的末期易发生瞬时断裂;考虑载荷顺序对损伤累积行为的影响,和Miner线性损伤模型相比,多级加载损伤模型体现了损伤演化过程的非线性,计算结果更为准确。     

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。