高柔塔风电机组塔筒振动特性分析

高柔塔风电机组具有轻质、高耸、低阻尼等特点,使得其在不同激励作用下的振动响应更为激烈,研究其在运行状态下的振动规律和动态特性对机组的安全评估具有重要意义。以某140 m级高柔塔风电机组塔筒为研究对象,测量其在不同高度处的振动响应信号,利用频谱分析方法分析其频域特性和振动形式;通过小波包分解和能量熵计算原理对实测信号进行分解和计算,得到塔筒结振动信号的能量分布特性和能量熵,并分析了两者之间的关系;最后对不同工况下各个测点振动信号的均方根(root mean square,RMS)值和能量熵进行统计,发现:随着发电功率的提升,塔筒振动信号RMS值具有增大的趋势,振动能量具有先分散后集中的分布规律,能量熵具有先增大后变小的变化趋势,试验表明,发生这一变化的本质原因是随着叶轮转速的提升,塔筒结构的振动形式由自振-强迫振动-共振的变化导致了塔筒振动能量的强度和分布发生了改变。

高柔塔风电机组塔筒振源特性分析

高柔塔风电机组具有轻质、高耸、低阻尼等特点,使得其对各种激励源的动力反应更为敏感,其振源的识别和研究对机组运行时的安全评估具有重要意义。以某140 m级高柔塔风电机组塔筒为研究对象,测量其不同高度处的振动响应信号,利用谱峭度法识别诱发塔筒振动的主要振源类型及其特性,通过小波包分解和小波包能量计算原理对实测信号进行分解得到表征各振源特性的频域分量和能量占比,最后对不同工况和不同测点位置的振源特性及其能量占比进行统计。研究发现,在高柔塔风电机组的全生命周期内塔筒结构始终受到其1阶自振或风轮旋转等周期性强振源激励作用,随着发电功率的增加,强振源由单一的1阶自振激励转为1阶自振与风轮旋转联合激励再到完全风轮旋转激励的变化规律,并且在高转速区,风轮的倍频与塔筒的多个模态频率接近,容易引起共振。

140米级高柔塔风电机组塔筒模态参数识别

高柔塔风电机组具有轻质、高耸等特点,对环境激励较为敏感,识别其动力学参数对了解风机的动态特性特别重要。基于随机子空间法,应用奇异值分解技术以及稳定图分析方法,方便快捷识别出高柔塔风电机组塔筒的固有频率、阻尼比、振型模态参数。通过分析不同工况下塔筒振动响应数据,验证了该方法在模型定阶和模态参数提取方面的一致性和正确性。