风电叶片双点疲劳加载系统同步控制研究

为解决风电叶片全尺寸双点疲劳测试中两激振器振动不同步问题,采用GA-Adam-BP神经网络与传统PID混合控制策略,并引入切换边界值判断控制权的归属。基于遗传算法的全局搜索能力对BP神经网络进行权值和阈值的初始化筛选,该方法利用适应度选择、交叉和变异遗传操作,从初始种群中筛选出高质量的个体作为网络的初始权值和阈值,避免神经网络陷入局部最优解。引入Adam算法计算参数的指数加权移动平均值,实现神经网络学习率的动态更新,避免了梯度集中与消失问题,有效减少学习路线的震荡,使收敛时间缩短。仿真与试验结果表明,相比BP神经网络,混合控制下的电机转速误差在3%以下,主-从激振器相位差范围为±1.3°,实现了叶片双点疲劳测试激振器间更优的同步控制。

风电叶片全尺寸静力加载试验钢丝绳空间角度精确测量研究

为减少加载过程中叶片挠度变形带来的测量误差,提出一种精准测量钢丝绳与风电叶片空间角度的数学模型。该模型构建的空间角度测量系统采用3个位移传感器,可实时测量钢丝绳与风电叶片所成三维角度,从而精确地对各加载点进行受力补偿,提高加载试验的协同性。以激光追踪仪的测量结果为基准对该系统的测量结果进行现场验证,结果表明该系统所测空间角度误差率仅为1.78%、1.96%和1.92%,同时经该空间角度测量系统补偿后的加载力曲线变化平稳,可较好地实现多节点力的协同加载。

考虑时变气动阻尼的风电机组塔筒地震响应分析

为了分析时变气动阻尼对风电机组塔筒地震响应的影响,首先分析了塔筒所承受的地震载荷和气动载荷,然后基于气动载荷和相对风速之间的导数关系推导了塔筒前后和左右方向上的时变气动阻尼计算方法,将地震加速度和时变气动阻尼引入到塔筒动力学运动方程中并进行时域求解,以某2.0MW风电机组塔筒为例进行地震响应计算,分析了影响气动阻尼大小的翼型气动特性,并着重研究了地震作用下时变气动阻尼对塔顶振动位移的影响程度,为风电机组塔筒抗震设计提供一定参考。

基于声发射技术的风电叶片复合材料损伤模式识别

为研究风电叶片玻璃纤维复合材料在疲劳工况下的损伤模式,文章基于声发射技术提出了一种主成分聚类分析和BP神经网络相结合的材料损伤识别模型。首先,采集损伤声发射信号,并提取相关参数进行分析,对不同疲劳损伤进行分类;其次,对数据进行主成分分析,以降低噪声信号,去掉冗余信息;再次,对主成分进行聚类分析,将样本分簇并找出各簇与损伤之间的对应关系;最后,基于BP神经网络建立损伤识别模型,并基于试验数据对识别网络进行测试训练。训练结果表明,识别模型对3种未知类型疲劳损伤的识别率均高于90%,对未知损伤具有较好的识别能力。

风电叶片疲劳加载试验电磁激振特性研究

提出一种基于电磁力驱动的风电叶片疲劳加载新方法。为进一步得到电磁机构参数对激振力特性的影响规律,首先,以螺线管式电磁铁为加载装置,采用解析法构建电磁疲劳加载系统数学模型;其次,设计多阶段电磁激振力并通过能量守恒定律得到电磁力与叶片振幅和频率的关系;最后,利用ANSYS Maxwell软件建立磁场仿真模型,验证电磁激振力设计的合理性,并分析电磁铁结构参数对加载力及速度的影响,得出在给定的叶片规格下满足测试要求的电磁机构的线圈匝数、形状参数、铁心长度、铁心外径的优选范围,可为后续电磁式疲劳加载试验台的开发奠定理论基础。

风力发电机组偏航变桨齿轮传动中心距与偏心量的计算

在风力发电机组偏航系统与变桨系统的设计与制造中,由于加工误差的因素,常使得偏航变桨驱动齿轮系统与偏航变桨的大齿圈的中心距与理论设计值存在一定的偏差,由此造成齿轮啮合时齿隙无法调整至标准设定状态,在系统传动过程中易于发生传动系统故障。为解决风力发电机组偏航变桨传动系统中的此类问题,通常在偏航变桨的驱动系统设计时,使输出轴相对于安装法兰预留一定的偏心量,通过调整驱动系统安装的角度进行调整,已达到调整、控制齿轮传动系统中心距的目的。

风电叶片防冰除冰技术的研究进展

风电作为一种清洁的可再生能源,在我国的电力结构中已经占据了重要的位置,不仅是对常规电力的补充,随着常规能源的不断消耗,风力发电将会是未来电力发展的一个趋势。然而,安装在寒冷地区或高海拔地区的风机在冬季运行时面临冰冻气候的考验。详细介绍了结冰气候及覆冰分类和叶片覆冰对风机性能的影响,并概括讨论了各种防冰除冰技术解决方案,为抗冰冻叶片的开发提供参考。

风电叶片两加载源疲劳加载同步激振控制策略

针对风电叶片两加载源疲劳加载试验中加载器相对位置实时变化的问题,提出基于D-H坐标系建立两加载源空间位姿监测系统,并基于递推最小二乘法开发两加载源同步激振控制策略。根据风电叶片疲劳加载试验过程中对激振力方向一致的要求,分别利用激光测距仪与角度传感器监测两作动器空间位置与摆锤角度,建立绝对空间内的位姿监控体系;将位姿监测与同步激振实时控制相结合,基于递推最小二乘法设计一种适用于两加载源同步激振的控制器。最后,搭建了一套现场疲劳加载试验系统。试验结果表明,基于D-H坐标系与递推最小二乘法建立的两加载源同步激振控制系统,激振力更大,振幅稳定性与系统鲁棒性较好。

单列圆锥滚子轴承配对安装技术的研究

描述了背对背配对单列圆锥滚子轴承零游隙的确定方法,介绍了3种零游隙下内隔圈宽度的测量方法,并对其进行了对比,结果表明:方法 3是一种准确合适的测量方法,并对方法 3测量过程中的误差进行了分析,给出了相应解决措施,以提高装配质量。

基于KISSsoft的齿轮修形优化设计

以风电齿轮箱高速级齿轮传动为研究对象,利用KISSsoft软件进行齿轮修形优化设计。通过对比高速级齿轮原有单一目标齿轮修形设计及多目标修形优化两种状态下的计算结果,得出以提高齿面接触、齿根弯曲强度和齿面抗胶合能力,减小传递误差及改善齿面载荷分布的多目标修形设计可以有效地提高齿轮强度,改善啮合质量,降低齿轮传动振动和噪声。

测风数据标准差检验方法

将数值分析的方法应用于测风数据标准差(简称标准差)的分析上,提出了两个用于检验标准差合理性的参数,并应用工程实例对这两个参数进行了验证。文章提出的方法可用于测风塔测风数据的验证和分析,同时可作为目前标准中关于数据合理性检验部分的补充。

水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算方法

结合有限单元法和雨流计数法,利用名义应力法开发了一种用于水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算的方法。以某2.0MW水平轴风电机组轮毂为算例,分析了轮毂疲劳载荷产生的原因,在计算风电机组轮毂时序疲劳载荷的基础上,通过使用有限元分析选取轮毂疲劳热点,对轮毂疲劳应力进行雨流计数统计,结合轮毂结构S-N曲线计算了轮毂在20年运行寿命期内的疲劳损伤。计算结果表明:本文方法简便可靠,能够较准确预测风力机轮毂在运行寿命期内的疲劳损伤。

矩形截面杆弹塑性扭转变形分析

通过对矩形截面杆弹塑性扭转阶段进行有限元分析,得到了弹塑性扭转阶段的扭角-扭矩相关数据,通过MATLAB曲线拟合得到矩形截面杆弹塑性扭转阶段扭矩计算方程,并且对有限元分析数据进行了分析,总结出了矩形截面杆件弹塑性扭转变形的相关规律。

大功率海上风电机组叶片吸湿性能的研究

以风电叶片用复合材料为研究对象,采用加速老化的方法,研究了3.5wt%NaCl溶液和去离子水两种介质在35℃下浸泡对复合材料力学性能的影响。结果表明,复合材料在去离子水中的吸湿率比在NaCl溶液中的吸湿率大,导致其力学性能的下降比在3.5%NaCl溶液中浸泡下降的大。通过试样表观和断口形貌SEM分析说明了吸湿特征的产生和力学性能下降的原因。

风电叶片复合材料的湿热老化性能研究

采用加速老化仿真腐蚀实验,以风电叶片复合材料为研究对象,研究了去离子水和3.5 wt% NaCl溶液两种介质对复合材料力学性能的影响。研究结果表明,复合材料的吸湿率在去离子水中比在NaCl溶液中的大,导致其力学性能的下降也比在3.5% NaCl溶液中浸泡下降的大。通过试样表面和断口形貌分析说明了吸湿特征的产生和力学性能下降的原因。