风电行星轮系动态传动特性分析

以风力发电机用增速齿轮箱内斜齿行星齿轮系为研究对象,考虑行星架存在的多间隙对齿轮啮合影响,建立齿轮系的非线性有限元模型,结合接触冲击动力学理论和有限元法,得到风电斜齿行星轮系的动态啮合应力和齿根弯曲应力。研究不同转速和扭矩时风电齿轮传动的特点和变化规律,分析转速和扭矩对斜齿行星传动特性的影响,并对不同扭矩和转速的齿轮啮合应力和齿根弯曲应力进行对比。结果表明:转速对啮合应力的影响较大,转速达到某一数值时,齿轮啮合过程中的应力达到最小,在此基础上增大或减小转速,应力均会增大;扭矩对应力的影响不大,但增大到或减小到一定程度会导致齿轮卡齿,建议对轮齿进行修行,以减小轮齿的应力。

内圆弧槽机械密封摩擦副流固耦合分析

针对机械密封在高参数复杂工况下易磨损、易泄露等缺点,选取内圆弧槽机械密封动静环为研究对象,利用耦合梯度迭代的方法对密封副的压力场和热力场分别进行仿真计算。结果表明:转速越高,机械密封端面流场的动压效应越明显;内圆弧槽区流入流体的一端的温度明显低于槽区排出流体的一端,而且流入流体一端是整个槽区温度最低的集中区域;圆弧槽密封副动环端面热应变和热应力变化明显,而且接触面是整个密封副耦合效应最明显的区域。研究结果为以后研制新型槽型奠定基础。

基于MOBWO-MCKD的风机滚动轴承故障特征提取方法

针对风力发电机轴承振动信号受强背景噪声及其他设备激励源影响,导致早期微弱故障特征不易提取这一问题,提出了一种基于多目标白鲸优化算法(MOBWO)优化的最大相关峰度反卷积(MCKD)风力发电机轴承故障特征提取方法。首先,采用MOBWO强大的全局及局部搜索能力优化了MCKD关键参数,获取了最佳参数组合;其次,利用优化后的MCKD对原始信号进行了解卷积运算,消除了背景噪声及其他设备激励源的影响,突出了轴承周期性脉冲信号;然后对解卷积信号进行了包络谱分析,提取了轴承故障特征频率,并将其与理论计算故障特征频率值进行了诊断结果对比;最后,采用实际工程中采集到的风力发电机轴承内圈和外圈的故障数据,对MOBWO-MCKD方法的有效性进行了试验验证。研究结果表明:基于MOBWO-MCKD的故障特征提取方法能够有效地消除背景噪声及其他设备激励源的干扰;由内圈信号包络谱可得到的内圈故障频率为f IR=125.87 Hz、2f IR=251.74 Hz;由外圈信号包络谱可得到的外圈故障频率为f OR=84.47 Hz、2f OR=168.94 Hz、3f OR=253.41 Hz。该特征提取方法可以为实际工程风力发电机轴承早期微弱故障特征提取研究提供一定的参考。

螺旋槽机械密封摩擦副界面热力耦合变形分析

基于热力单向耦合理论,对螺旋槽机械密封摩擦副界面的热流体进行Fluent数值模拟,得到密封环的温度场分布规律;将得到的温度场作为边界条件之一导入到密封环端面中进行耦合力变形分析,并研究密封环的转速以及介质压力对动静环最大变形影响。结果表明:动静环的最高温度都出现在液膜和环的接触处,且温度由密封端面开始向两端逐渐降低;密封环的变形量相对于液膜厚度较大,其中静环的变形梯度较动环大,其更容易失效;动静环端面最大变形量随转速和介质压力的升高而增大,在选择工况条件时可适当降低转速和介质压力来减少端面变形量。

氢氧化钙清液加氯化钙处理酸性高浓度含氟废水

研究了pH值、氯化钙投加量、搅拌时间及沉淀时间等因素对酸性高浓度含氟废水处理效果的影响;提出了采用氢氧化钙清液加氯化钙作为新型沉淀剂处理酸性高浓度含氟废水的工艺参数:pH值在8.5-9.5,按照n Ca/F=0.7加入5%CaCl2溶液,搅拌45min、沉降90min;采用此工艺参数处理氟离子浓度为2600mg/L、pH值为2.97的废水,能把废水氟离子的浓度降至20mg/L以下,达到国家二级排放标准;采用本工艺取代传统工艺的好处是:沉渣中氟化钙纯度高,有利于废水中氟的回收利用。

一种轴承松动-内圈缺陷耦合的转子系统动力学模型

当轴承松动与内圈缺陷同时出现时,将对转子系统动态特性产生较为严重的影响,不利于对转子系统进行故障诊断与状态监测。针对这一问题,提出了一种轴承松动-内圈缺陷耦合的转子系统动力学模型,分析了含内圈缺陷-松动耦合故障轴承的转子系统振动动态特性。首先,根据赫兹理论与轴承运动学理论分析了轴承受力;然后,根据胡克定律与转子系统集中质量法建立了松动-内圈缺陷耦合的转子系统动力学模型;最后,采用数值仿真方式获取了转子系统的振动响应,探讨了转速和载荷对松动-内圈缺陷耦合转子系统振动特性的影响,并通过实验对该模型的准确性进行了验证。研究结果表明:松动-内圈缺陷同时存在的轴承频谱上出现了典型的干摩擦特征频率,即1/2倍旋转频率及其倍频,且其幅值与转速、载荷呈正比;此外,1/2倍旋转频率及其倍频、旋转频率及其倍频与内圈缺陷频率的组合频率的出现,表明了松动和内圈缺陷同时发生,该现象在转子系统另一个轴承上也有所体现。该研究结果为轴承转子系统的耦合故障检测提供了理论依据。

叶片尾缘凹痕对风力机声压特性影响研究

兆瓦级风力机叶片产生的噪声对周围环境产生重要影响,叶片全速运行时尾缘极易产生脱落旋涡,脱落旋涡的运移规律对声压特性产生重要影响。为研究尾缘凹痕对叶片声压特性影响的机理,以NACA4415翼型为研究对象,采用k-εSST湍流模型,计算3种表面结构翼型全速运行下耦合区域的声压参数。结果表明:凹痕翼型较光源翼型可以大幅度削减尾缘较高频率脱落旋涡分布范围与概率;对翼型上端面进行凹痕化处理可以大幅度降低尾缘脱落旋涡的螺旋度与尾缘涡核的分布范围,同时能保证翼型气动特性曲线分布在光滑翼型90%的置信区间内;对翼型上端面进行凹痕处理所致最大声压下降率为1.46%,最大声功率下降率为31.50%,相关结论可为后续环境友好型叶片研究奠定理论基础。

风电行星齿轮系统动态均载特性分析

以风电增速齿轮斜齿行星轮系为研究主体,考虑到太阳轮与内啮合轮间存在的多对间隙对齿轮啮合的影响,建立行星轮系几何模型,采用接触-冲击动力学理论和刚柔耦合建模分析方法,计算分析行星轮系啮合应力的分布情况,进而得到风电斜齿行星轮系在不同转速、不同扭矩下的动态均载系数。由于风力发电机常处于变风载工况下,因此研究不同转速和扭矩时行星轮系及行星轮的动态均载系数的变化规律。结果表明:随着转速的增大,行星轮系的动态均载系数变小;随着负载的增大,动态均载减小;随着啮合过程冲击逐渐变小,在轮齿啮合过程中其刚度变化平稳,同时均载系数也会更接近于1;实际工况下风载会改变转速从而带来大的冲击作用,造成行星齿轮的破坏,为了减少风电行星轮系统齿轮的破坏,应尽可能增加浮动装置。

我国可再生能源发展领先世界

2022年6月24日,水电水利规划设计总院在北京发布了《中国可再生能源发展报告2021》。报告显示,截至2021年年底,我国可再生能源装机容量达到了10.63亿千瓦,稳居世界第一。我国可再生能源起步于新中国成立初期的农村沼气和水力发电,经过70多年的发展,目前开发利用规模已连续多年稳居全球第一。可再生能源的开发利用对优化我国能源结构、降低温室气体排放、实现“双碳”目标具有重要意义。2021年6月,国家发改委、能源局等九部门联合印发了《可再生能源“十四五”发展规划》,明确提出了我国可再生能源中长期发展目标和发展路径,未来我国应继续推动可再生能源高质量发展,为我国和世界的节能减排事业贡献更大的绿色力量。