海上风电智能运维关键技术与发展建议

风电运维是海上风电的控制性模块,其成本约占海上风电建设总成本的25%,但目前对风电运维尤其是智能运维的研究与应用呈现双重缺位。文章提出海上风电发展趋势及传统运维痛点,总结海上风电智能运维的重大意义;充分结合工程经验与中外文献,凝炼海上风电智能运维关键技术,阐释其内涵、应用、特点及研究现状,指出相关研究的成果与不足,进而提出数据融合、自主适应、实时监测、无余调配的“集管控”一体化海上智能运维平台方案,并以风场实测数据验证其经济价值;明确风电智能运维的发展趋势,从集成管理、装备赋能、智慧调度、融合开发四大方向,有针对性地给出跨越式提升我国海上风电智能运维水平的发展建议,助力我国风电产业发展水平跻身国际前列。

考虑初始条件的结构振动方程的频域算法

为了在离散频域内求出由非零初始条件与外加荷载共同作用引起的结构的动力响应,基于傅里叶变换(FT)和有限差分公式,推导出了狄拉克δ函数及其一阶导数的离散傅里叶变换(DFT),构建了一类新频域算法.利用这一算法,有效克服了传统的频域算法中由非零初始位移导致的动力响应数值发散.用三个数值算例来研究算法性能,分别是单自由度(SDOF)线性系统、4000个自由度的桁架结构、顶端具有集中质量的悬臂梁;它们均具有非零初始位移和初始速度.计算结果表明:改进后的频域算法与传统的数值算法算得的结果一致,且精度与效率更高,适用于求解各种类型的线性结构振动的动力响应.

风力发电机组机舱底座的有限元结构分析

用ANSYS有限元分析软件对大型风力发电机组机舱底座进行静力学强度分析和动力学模态分析。分析结果表明,机舱底座完全能满足正常工作的要求。

多海况下海上风力机组基础载荷特性分析

在相同的风况下设计了5组不同的波浪、海流,作为海上风力机的外界环境扰动。依据IEC标准,设计海上风力机等效疲劳载荷计算工况,并以某3.0 MW海上风力机组为对象进行极限载荷及等效疲劳载荷计算,在5组不同风浪联合作用下,通过对载荷对比、频谱分析及基础载荷的模态分析表明,波浪及海流对基础共振有一定影响。该研究为海上风力发电机组基础设计提供了可靠依据。

大型风电机组主轴轴承承载能力分析

介绍了目前大型风力发电机组主轴轴承所承受的载荷工况,分析了主轴轴承的偏载情况、润滑和游隙对承载能力和寿命的影响,以及主轴轴承的振动对自身寿命的影响,提出了设计中需要注意的重点、改进意见和建议。

多载荷共同作用对大型风力机关键部件受力影响分析

针对3MW水平轴风力机,为了探究多载荷共同作用对风力机结构部件的影响效果,本文利用GH Bladed对3.2MW风力机进行仿真计算,通过探究气动载荷和地震作用对风力机结构受力特性的影响,证明了在风力机载荷计算中考虑地震作用的必要性。结果表明,当载荷共同作用时,结构载荷随着地震动加速度值增大而增大,说明结构载荷与地震动加速度值之间呈正相关性;相较于稳态风,湍流风变化的波动性会使结构的承受载荷增大。相关研究成果为风力机的结构优化设计和安全运行提供数据参考。

风力发电机组双列圆锥滚子轴承载荷分布及寿命计算

针对传统双列圆锥滚子轴承内部载荷计算模型中未考虑挡边变形、轴承径向游隙的问题,提出一种基于坐标向量模拟轴承内圈、滚子变形及接触点位置的方法,通过坐标变换来反映滚道与滚子接触变形,在模型中考虑了挡边变形、轴承游隙。通过建立滚子和外圈的静力学平衡方程及变形方程求解滚道载荷分布情况,在此基础上给出了寿命计算方法。并以某风力发电机用双列圆锥滚子轴承为例分析,得到了载荷分布情况,该类轴承径向游隙为-0.18^-0.15 mm时寿命满足要求。

风力发电机组轴承等效刚度及对连接螺栓受力的影响

以大型风力发电机组用双列四点接触球轴承为研究对象,基于有限元法采用LINK10单元模拟球与沟道的接触刚度,将有限元法模拟的刚度与Hertz理论计算结果对比,误差在允许的范围之内,说明有限元法的正确性。并通过有限元模型分析了5种不同轴承刚度下偏航连接螺栓的受力情况,得到轴承刚度对螺栓受力的影响,结果表明:轴承刚度不会对螺栓受力分布造成影响,但会影响螺栓受力大小;随轴承模拟刚度增大螺栓应力增量减小。

全球海洋中心城市建设背景下深圳参与国际海洋治理的思考与建议

禁海几亡,开海则强,不能制海,必为海制,海洋治理能力与国家崛起进程休戚相关。城市是国家发展的量尺,在国际海洋格局的演进中扮演着不可或缺的角色。深圳作为毗邻南海的特大城市以及“一带一路”重要枢纽,地理上临湾向洋,政治上双区驱动,文化上共融开放,被国家赋予建设全球海洋中心城市的历史使命,应当主动扛起打造我国国际海洋治理事业先行区的大旗,开展以城市身份参与国际海洋治理的先驱实践,推动我国国际海洋治理水平的跃升和海洋强国战略的落地。文章在充分理解国际海洋治理内涵的基础上,总结了深圳参与国际海洋治理的必要性、现状及存在问题,并着重对标伦敦、奥斯陆等国际知名海洋城市,研究提出新时期深圳参与国际海洋治理的对策及建议。

气动载荷作用对大型风力机叶片-塔架净空影响分析

针对DU翼型水平轴风力机,为了探究气动载荷作用对风力机叶片-塔架净空的影响,利用GH Bladed对5 MW风力机进行仿真计算,通过探究风速、桨距角、功率对风力机叶片-塔架净空的影响,分析了叶片-塔架最小净空工况下叶片的结构动态响应,证明了风力机运行的安全性。结果表明,通过理论计算与仿真计算对比发现,最小净空值误差小于3%,验证了计算的准确性;风速增大会导致风力机输出功率增加,为保证风力机安全运行下恒功率输出进行变桨调节,使得桨距角增大,叶片-塔架最小净空随着桨距角的增大而增大;叶片结构变形随风速的变化趋势一致,保持良好的相似性,叶片-塔架最小净空值出现在风速为11.5 m/s的工况。

基于ANSYS的风电机组主机吊具强度分析及优化设计

风电机组主机吊具的结构强度关系着吊装作业的安全,需要进行严格校核。以某MW级风电机组的主机吊装为例设计了吊具,采用ANSYS软件,结合实际的吊装过程进行有限元建模,并计算吊具的强度;根据有限元计算结果、应力分布以及变形情况,对风电机组主机吊装过程中吊具的受力情况进行了分析,优化了主机吊具的结构。优化后的风电机组主机吊具最大von Mises应力由733.71 MPa减小到224.86 MPa,应力降低了69.4%,满足强度要求;同时,主机吊具的重量由10685.07 kg减小到9587.46 kg,重量减少了约10.3%,降低了吊具的材料成本。

一种新的大型变桨轴承寿命计算方法

提出了一种结合工程计算和有限元方法来计算变桨轴承寿命的方法。该方法基于ANSYS建立轴承的全实体有限元模型,将从有限元分析得出的轴承滚道载荷分布代入到轴承的寿命计算公式中计算得出轴承的寿命。以某MW级变桨轴承为例,详细介绍该方法的使用。它可以解决工程算法没有考虑轴承的刚性和有限元模型简化、不能直接计算轴承寿命的缺点,为轴承承载能力的设计计算提供了一种新的理论依据,为解决风力发电机组工程的实际问题提供了有效途径。

基于HyperMesh和ANSYS的齿轮箱有限元分析

针对以往齿轮箱有限元分析考虑不全面,准确不高的问题,本文提出了一种新的有限元分析方法,该方法基于Hypermesh和ANSYS对齿轮箱进行有限元分析,在分析中即考虑齿轮箱内部零件相互作用和齿轮箱周围零部件的刚度,又考虑齿轮箱零部件承受弯扭组合力矩的影响,为齿轮箱有限元分析提供了一种非常准确的方法,为齿轮箱的设计和优化提奠定了基础。