离岸风机导管架式基座的动态响应研究

为了保证风力发电机组的安全运行,针对离岸风机导管架式基座在服役过程中受到恶劣海洋环境的影响易产生损伤的问题,提出了一种通过单点响应测量以监测离岸风机导管架式基座健康状态的方法。基于线性莫里森方程和随机波浪理论,建立了随机波浪栽荷模型,并通过耿贝尔(Gumbel)概率分布来预测极值波浪载荷的波高。以5 MW离岸风力发电机基座为算例,建立了完好的和损伤的离岸风力发电机基座的有限元模型,计算了离岸风机基座在极值随机波浪载荷作用下的动态响应。通过对动态响应信号的频域分析,获得了风机基座前3阶的固有频率,对完好和损伤两种状态下的离岸风机基座的动态响应的频率变化作了对比分析,得出了损伤对动态响应的影响规律。研究结果表明,通过该方法可以对基座健康状况进行分析,为离岸风机基座健康监测提供了一种可行的参考方案。

新型圆柱型离岸风机基座的设计与分析

为了实现离岸风机的稳定性提高,通过对传统离岸风机基座存在的优缺点分析,再结合几代Spar平台基座的优点,提出一种新型圆柱型离岸风机基座设计。对新型离岸风机基座细致剖析,再和传统两代离岸风机基座进行频域分析。分析结果表明:使用垂荡板和增加垂荡板的数量均能使离岸风机的稳定性能提高,增加垂荡周期,使风机具有更好的稳定性。

大型离岸风电机组的故障监测策略研究

针对大型水平轴离岸风力发电机,建立考虑塔架振动的动力学模型,研究大于额定风速区域,变桨控制模式下的机组状态监测方案,实现变桨执行器的故障估计。为满足高效实用的监控方案要求,将大于额定风速时的非线性机组动力学在额定工作点附近线性化,并设计一种基于Setpoint Overshoot分析法的PI控制器进行变桨,保留了传统PI控制器简单实用的优点,且优化了参数调节过程,从而实现更高效便捷的额定功率输出控制;将离散Kalman滤波与仿记忆数据预处理模式相结合,进行机组状态以及变桨执行器故障监测,提高了监测系统的处理性能。以面向海上应用的10MW风电机组为对象,进行仿真验证,表明所提方案对MW级大型离岸风电系统具有良好的故障监测性能。