风电叶片多点分级静力加载无模型自适应控制及实现

兆瓦级风电叶片静力加载试验目前一般采用多点同步逐级加载的方法实现。为解决静力加载试验多点同步协调控制及各加载点力耦合的问题,提出了一种不基于加载对象数学模型的静力加载自适应控制算法,并通过伺服绞车+力传感器+三坐标测量仪+控制采集装置搭建了试验系统,通过PLC根据算法调整伺服电机的转速以实时调整加载载荷的变化率,从而实现各加载点载荷同步、匀速、稳定变化。加载系统采用竖向加载方式,在满足试验要求的基础上大大节约了占地面积,经现场试验,加载时间控制在3 min以内,加载同步性控制在1%以内,最大载荷可达300 kN,对各种叶片适应性良好,具有一定的通用性。

极端运行阵风对15 MW风力机叶片结构性能影响的分析

基于CFD方法,对极端运行阵风条件下IEA Wind 15 MW水平轴风力机气动性能进行分析。采用ANSYS APDL软件定义复合材料铺层方案建立15 MW风力机叶片有限元模型,并基于Workbench平台对风力机叶片进行模态分析和静力学分析,研究极端运行阵风对风力机叶片结构性能的影响。结果显示:极端运行阵风对风力机气动性能和叶片结构性能影响较大,风轮推力与转矩极值出现的时间点均迟于风速极值点,沿叶片展向叶片流动分离区域与风速呈正相关;在极端运行阵风期间,叶片位移均是从叶根至叶尖逐渐增大,叶片最大应力出现在叶片主梁并且距叶根0.6 R处,同时,由于叶片的叶尖位移和最大应力在短时间内大幅度变化,会使叶片破坏的概率增加。

风机叶片巡检机器人快速检测路径规划算法

提出一种基于风力机叶片仿真分析的巡检机器人快速检测方法,通过对风机叶片进行静强度仿真分析得到其应力云图,基于云图模型进行环境建模,针对传统A^(*)算法提出改进,进行了权重值改进、拐角优化以及路径平滑处理,并针对不同情况分别进行仿真分析对比实验。实验结果表明,所设计方案可以改进算法搜索效率,在完成既定目标的前提下缩短了路径长度,减少了搜索时间,可以实现风机叶片巡检机器人快速检测任务。

复合材料桨叶静力矩测量影响因素研究

为了解决复合材料桨叶的静力矩测量结果差异较大、难以完成准确合格性判定等问题,采用基于天平基本理论的控制变量法对多组桨叶的静力矩展开研究。通过分析造成实验数据差异的原因,结合测量设备本身的精度,发现了对测量影响较大的关键因素,并进行了定量分析计算。通过对比实验,证明了对大轴线力矩测量影响最大的是定位面与测量刀口之间的距离以及其平面加工精度;对小轴线力矩测量影响最大的是对桨叶特定截面的角度测量精度。本研究为后续螺旋桨设计、生产、维修提供了工艺优化的理论和数据基础,对后期新型桨叶的研发具有重要意义。

青饲料收获机定动刀间隙自动调整装置设计

快速发展的畜牧业急需新鲜的秸秆作为牲畜饲料,而将玉米秸秆切碎收获,不仅能解决牲畜饲料来源问题,还能增加农民收入。青饲料收获机在作业过程中,由于切碎饲料的动刀片磨损,发生切不断现象,需要停机修复动刀。修复动刀后,刀刃变短,定动刀之间的间隙变大,直接影响饲料切碎质量和效率。为了解决这一问题,设计了一种青饲料收获机定动刀间隙自动调整装置,可以一键启动,自动调节定动刀之间的间隙,有效降低人工操作强度,还能保证定动刀左右两侧间隙的一致性。该自动调整装置操作方便、智能化程度高,既节约了农时,又提高了饲料的切碎质量和作业效率。

邯钢AV90鼓风机运行稳定性研究与应用实践

介绍了邯钢AV90风机仪控系统,并结合日常维护遇到的一些具体问题,从控制系统电源、静叶控制以及机旁仪表运行环境等方面提出优化整改并实施,优化后仪控系统更具稳定性、智能诊断性,且在一定程度上降低了运行成本,同时对目前仍存在的系统缺陷进行分析研究,并提出新的优化方案。

基于分布式光纤传感技术的风电叶片变形监测研究

为研究风电叶片在服役过程中的变形特性,采用分布式光纤传感技术,对叶片在静力试验中的应变场进行监测。试验结果表明,分布式光纤光栅(FBG)传感器能够有效测量风电叶片在静力试验中的各关键部位的应变信息,能承受大载荷下的高应变,测量结果与电阻应变片测量值基本吻合,验证光纤传感技术在风电叶片监测上的可靠性和有效性,为以后风电叶片的挂机在线监测提供可行方案。

210万t/a催化裂化装置轴流风机动静叶片损坏原因分析

文章主要分析了轴流风机在经历过机组大修后,从开机正常到短时间内转子动静叶片断裂而手动停机事件的根本原因。研究发现,叶片断裂纹理多为疲劳断裂,根本原因为机组在低静叶角度、高转速、长时间处于失速区运行,叶片由于快速颤振引发疲劳断裂。

叶片结构对离心通风机性能的影响分析

基于三维数值模拟法,分析不同叶片结构对离心通风机性能的影响。具体分析中根据离心通风机基本结构,构建三维数值仿真模型,并以叶片进口角度和叶片平面高度为研究侧重点,分析不同叶片进口角度和叶片平面高度对离心通风机静压的影响,进而根据分析结果提出离心通风机叶片结构的二元设计方案,优选最佳方案应用于工程实践,确认叶片结构优化设计的应用价值。

基于谐响应分析的汽轮机叶片动应力计算方法研究

采用有限元计算软件中的谐响应模块分析了某汽轮机直叶片不同谐波激励下的稳态响应,得出其共振频率下的动应力,同时分析了其在额定工况下所受应力情况。并且通过分析比较多组叶片共振时的动应力与其叶片静弯应力,得出动静比分布规律,为汽轮机直叶片设计提供了思路。

风电叶片不同预埋结构端面承载性能仿真分析

利用ANSYS有限元软件,对风电叶片叶根端面3种结构形式进行有限元建模和仿真计算,对比结构下叶根预埋螺栓套界面的响应载荷,探讨叶根端面结构不同对承载的影响,为后续大型风电叶片设计开发提供理论依据。结果表明,在极限承载方面,预埋螺栓套凸出叶根玻璃钢端面结构的界面载荷最低;在疲劳承载方面,预埋螺栓套低于叶根玻璃钢端面结构的界面载荷变化率最小。综合考虑承载性能和结构工艺性能,预埋螺栓套与叶根玻璃钢端面齐平结构拥有较好的应用前景。

叶片安装角度对轴流式通风机气动特性的影响

为解决通风机叶片前后偏移导致其在实际运行中安全性低的问题,开展了关于叶片安装角度对通风机气动特性影响的研究.基于OB-84型轴流式通风机,在对其气动结构和叶片翼型结构分析的基础上,根据仿真计算需求构建的仿真模型并完成网格划分.基于所构建的仿真模型分别对叶片安装角度对气动特性曲线、出口静压和总压的影响进行研究,研究成果将为后续叶片偏移影响通风机工作效率和安全运行的机理奠定基础.

叶片排列角度对三螺旋静态混合器混合效果的影响

三螺旋结构静态混合器是一种新型的多螺旋流道静态混合器,其扭旋元件能够将混合管内流体分成多股支流,产生相反的螺旋流动,促进流体混合,为探究每个扭旋元件相邻叶片的排列角度对混合效果的影响规律,利用计算流体力学(CFD)中的Fluent软件,在低雷诺数状态下,对5种静态混合器进行数值模拟。结果表明,在低雷诺数状态下,每个扭旋元件相邻叶片间夹角θ在0°~60°范围内变化时,叶片对流体的切割、分流作用不同,随着θ的减小,混合效果增强;流体流经θ=0°的静态混合器3个扭旋元件时,分离强度下降至0.073,达到较好的混合效果;当θ=0°~30°时,静态混合器能耗随着θ增大而降低,当θ=30°~60°时,静态混合器能耗变化较小。

某压气机叶片强度、振动特性及颤振分析

基于有限元方法对某轴流压气机叶片进行了数值分析,采用流固耦合方法计算了叶片的气动压力载荷和气流激振力,确保了叶片强度与振动分析结果的精确性。采用能量法研究了叶片在一个振动周期内结构与流场之间的气弹稳定性,分析了叶片在不同运行工况下的颤振风险。本次分析综合评估了叶片的运行安全性,可为后续叶片的安全运行提供重要的依据。

基于多场耦合的涡轮叶片静强度计算分析

涡轮叶片是航空发动机最昂贵和最关键的部件之一,它们在高交变负荷、极端温度、侵蚀和腐蚀的恶劣工作条件下运行。为了保障涡轮的正常运行以及防止事故的发生,在涡轮叶片静强度设计过程中需要考虑热-流-固多场耦合作用;建立了涡轮叶片的多场耦合计算流程,综合考虑热负荷、离心负荷和气动负荷对涡轮叶片静强度设计的影响;通过对涡轮叶片进行静强度分析,得到了叶片在热负荷、离心负荷和气动负荷综合作用下的应力分布,确定了涡轮叶片强度危险点的位置和最大等效应力,可以为涡轮叶片的寿命预测提供依据。

风电叶片全尺寸静力测试的形变分析

针对风电叶片静力测试过程中叶片大挠度变形和叶根连接法兰变形对截面弯矩与形变测量精度的影响,本文分别基于柔度法和逐段刚化法得到叶片挠度以及变形后叶片承受弯矩的计算公式,进一步修正法兰变形带来的影响,并建立风电叶片多点静力加载的仿真模型,对比理论计算结果和有限元仿真数据。结果表明设计加载方案时考虑大挠度变形,可以降低靠近叶根区域截面的弯矩误差至1.07%;修正法兰变形带来的叶片挠度后,5.7 m处叶片挠度计算误差减小0.1%,从而可以确保全尺寸叶片静力加载的测试精度。

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。

基于主梁腹板构型的大型风力机弯扭耦合叶片结构性能研究

为研究主梁腹板偏转对弯扭耦合叶片模态、强度及屈曲特性的影响,以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,基于NX二次开发建立叶片CAD模型,采用CFD方法求解叶片气动载荷并映射至有限元模型进行流固耦合分析。结果表明:弯扭结构耦合叶片各阶固有频率低于传统结构叶片,降幅和减载效果与腹板偏转角有关;压力面主梁向前缘偏转时叶片切应力均小于传统叶片,反向偏转时叶片表面等效应力及应变随偏转角增加而增大;叶片叶尖位移随腹板偏转程度增加而增大;压力面主梁向前缘偏转可提升叶片临界屈曲载荷,反向偏转时各叶片临界屈曲载荷均小于传统结构叶片。

基于IBAS-PID的风电叶片静力试验多点协同加载控制算法

风电叶片全尺寸静力加载试验中,因各节点牵引力间存在交联耦合效应,导致试验过程中加载力振荡,降低叶片多点静力加载控制精度。在分析耦合特性基础上,提出融合局部最优解随机飞行思想的天牛须搜索算法,将其应用于多节点静力加载试验PID参数整定环节,实现系统解耦控制。建立四点静力加载耦合仿真模型,验证该算法性能及控制效果。现场试验结果表明:试验中4个节点的加载力曲线保持协调变化,过程误差小于±1 kN,满载保持阶段误差低于0.5%。该算法鲁棒性强、响应速度快,有效降低各节点交联耦合效应,满足加载过程中牵引力间协调控制要求,实现叶片静载试验平稳加载。

基于5G的数控立车在线测量系统设计

针对发电装备制造车间气缸静叶槽加工测量需求,结合5G技术与在线测量技术设计并应用了一套数控立车在线测量系统。通过在数控立车上安装探测头,在5G网络的加持下实现远程指引对刀,完成对气缸静叶槽的不同尺寸的实时参数化测量。系统自动对比误差要求与测量结果,对超出误差的数值进行提醒并生成报告。测量系统改变了传统人工测量模式,提高了静叶槽尺寸测量效率,实现车间精益化生产的目的。