基于简易声源定位法的风力发电机组塔筒基础松动故障诊断

以出现异响的某风力发电机组为研究对象,采用双通道振动检测仪器获取运行中产生的振动脉冲信号,根据信号传递的顺序运用简易声源定位法进行分析,将振动异响的频率与塔筒摆振频率进行比对,进行振动测试以确认振动异响的根源。通过综合振动分析和测试,最终确定了该风力发电机组振动异响的确切根源为塔底相关部位。采用简易声源定位法成功定位了故障,为风力发电机组的改进设计和运行稳定性提高提供了实际可行的技术路径。

双馈式风力发电机组叶片变桨连接螺栓断裂故障分析及预防

叶片变桨螺栓为风力发电机组主要连接部件,叶片高强度连接螺栓的材质标准和施工安装工艺对螺栓运行寿命长短至关重要。通过宏观分析、安装工艺分析、化学成分检验、机械拉伸试验分析等方法,对螺栓断裂原因分析验证。结果表明,从材质各元素及杂质含量导致螺栓质量不合格,装配螺栓预紧力精度不足、螺栓润滑不到位造成叶片连接螺栓预紧力不均匀,叶片自重、旋转离心拉力和风载荷等疲劳过载,都有可能造成螺栓断裂。研究结果可为风机叶片螺栓安装过程中,安装工艺不到位、材质不合格等问题,有效的预防螺栓频繁断裂提供更多的理论依据。

提高风电机组发电量的措施

提高风电机组发电量是风电企业不变的主题。本文从风电场微观选址、机位的选定、机组阵风控制参数优化以及主控对提高机组发电量的重要意义等方面对提高机组发电量的几项关键措施进行了分析和阐述。

单桩基础施工中步进式伸缩梁系统的设计及应用

本文首先从现有单桩抱桩装备的抱桩系统中存在的问题出发,通过第一代步进式伸缩梁系统的设计,成功解决了推力油缸行程小的问题;其次,通过第二代步进式伸缩梁系统的设计,简化了第一代系统的构成,同时解决了推力油缸直接接触单桩的问题,从根本上解决了油缸可能损坏的问题,大大提升了系统可靠性;最后,将步进式伸缩梁系统成功应用在实际工程中,进一步验证了设计的可靠性。

国外大型风电机(WTG)的概况、热点及风电场供应链

着重引介了当今欧美大风电机的概况及技术趋势,尤其是市场走向及供应链,如今风电机组容量和叶片直径增大,变速变距重又兴起,直驱混驱、海上风电场和并网等技术热点都有突破;简要介绍了全球风电机组及零部件制造厂商;概述了并网电厂的筹建及供应链情况。

基于U-net和随机森林的齿轮箱振动时频分析和故障诊断

对于风电机组齿轮箱(WTG)智能故障诊断算法,孤立的故障分类结果常常面临置信度不足的问题。为了在故障分类的同时提供除了诊断结论之外的更多信息,基于振动时频信息,提出了一种用于风电机组齿轮箱振动时频分析和故障诊断的两阶段框架。首先,在第一阶段中,使用U-net模型自动分割了时频图中与故障有关的特征区域,而无需手动设置分割参数;然后,使用基于形状特征的方法提取了被分割图像中的特征信息;最后,在第二阶段中,利用随机森林算法根据形状特征完成对风电齿轮箱的故障诊断任务,并使用采集自华北某风电场的在役风电机组齿轮箱振动数据验证了上述框架的有效性。实验结果表明:分析算法的F 1分数和诊断算法的诊断精度分别达到了0.942和97.4%,U-net方法与现有方法相比具有更高的综合诊断性能和计算效率。研究结果表明:该框架能够精准地标记时频图中的故障特征区域,并快速有效地诊断齿轮箱故障。

海上风电PHC高桩承台基础静力分析实例

为研究海上风电预应力高强度混凝土(PHC)管桩承台基础的静力特性,文章以越南某近海风电场风机基础为例,基于国内外海上风电风机基础规范标准,运用非线性有限元分析理论,通过非线性弹簧模拟桩-土之间的非线性相互作用,采用Morison方程计算波流荷载,对PHC高桩承台风机基础进行静力计算分析。结果表明:PHC高桩承台风机基础方案的自振频率在布置合理的情况下可以避开整机自振频率限制范围,各项指标满足现行标准要求。

冬期现浇混凝土扩展风机基础施工技术

风机基础多为大体积混凝土结构,为有效保障基础工程冬期施工质量,应结合区域特点,合理提出和实施水化热及温度控制措施,避免因混凝土内外温差过大而引发温度裂缝等质量问题。以某风电场工程为例,从混凝土拌和及运输、混凝浇筑以及混凝土养护3个角度对冬期现浇混凝土扩展风机基础施工技术进行简要介绍,并为有效控制混凝土扩展风机基础中心及表面温差、表面与大气温差,验证冬期保温养护措施的有效性,对现场温度变化进行实时观测分析,进而获取到温度控制数据,评估冬期现浇混凝土扩展风机基础施工技术温度控制效果。

大型风力发电机组产品实现标准体系框架构建研究

本文通过对先进的标准体系进行学习和研究,分析大型风力发电机组标准化工作现状,并根据构建标准体系的主要原则,构建大型风力发电机组产品实现全生命周期的标准体系框架,以期为我国大型风力发电机组企业产品实现标准体系建设提供参考和借鉴。

环氧树脂灌浆法在风机基础处理中的应用

通过研究千斤顶抬动纠偏调平基础环水平度、基础环钻孔化学压力灌浆加固混凝土与基础环的施工方法,解决了因温差大、环境复杂的条件下风机基础环底法兰处与混凝土结合部位松动,导致风机无法正常安全运行的问题,可为类似风机底法兰基础处理提供了重要的参考价值。

海上单桩风机基础破碎波载荷及其动力响应

破碎波冲击载荷是极浅水固定式风机基础设计中不可忽略的载荷,但工程实践中对其评估方法并不成熟。本文介绍了海上固定式单桩风机基础在破碎波作用下的准静力和时域冲击力的计算原理和方法,以实际案例为基础,对于不同规范方法计算的破碎波冲击力进行了对比,采用SACS软件进行破碎波冲击载荷下的动态响应分析,给出了若干结论和建议,可为同类型项目的结构设计提供借鉴。

风火打捆直流外送系统直流故障引发风机脱网的问题研究

随着风火打捆直流外送系统的出现及不断投运,为保证系统的安全稳定运行,需要对风电、火电、直流在无功电压方面的相互影响和作用机制开展深入研究。为此,首先分析了直流闭锁故障引发风机高压脱网的机制及应对措施,然后分析了直流换相失败引发风机高压脱网的机制及应对措施,最后探讨了风电与直流之间的相互制约关系及火电的支撑作用,采用规划的西北风火打捆直流外送系统算例进行了验证。结果表明,直流故障后的滤波器无功盈余加上风电场无功补偿电压效应是引起风机高压脱网的原因,需要对风电、火电、直流进行协调控制。研究结果可以为风火打捆直流外送系统稳定性的理论研究和工程实际提供参考依据。

大规模风电接入下风电机组切机措施研究(英文)

风电接入比例增加,使得电力系统在某些严重故障下必须考虑风电(wind turbine generator,WTG)的切机措施。分析了风电机组和常规火电机组与系统电磁耦合关系的差异性;基于此,分析了风机和常规火电机组切机措施在保持系统稳定效果上的差异性。结果表明常规火电机组获得的加速能量大于风电机组(主要是双馈式风机),所以从保证切机后的功角稳定出发,应适当增加火电机组的切机量。对风电机组的频率和电压控制能力的分析表明:为保持故障后系统的正常运行,常规火电机组的切机比例也不宜过高;此外,风电机组出力的波动特性也将不可避免地影响切机措施的效果,为解决该问题,提出了考虑风电切机的切机措施的实时调整策略。

微电源特性分析及其对微电网负荷电压的影响

建立了光伏发电系统、风力发电系统和微型燃气轮机发电系统(MTG)3种典型微电源的数学模型和仿真模型,基于MATLAB Simulink仿真平台分析比较了各单微电源构成的微电网的运行特性,得到了不同微电源的动态响应特点。进而对3种微电源组成的微电网的运行特性进行了仿真分析,仿真考虑了并网运行状态切换至孤网运行状态的过渡过程以及孤网时的负荷扰动。进一步的仿真分析表明,不同微电源的容量对微电网孤网电压水平具有不同的影响,其中MTG存在"最优容量",该容量对应的微电网并网切换至孤网时电压下降百分比最小。该结论是微电网规划阶段微电源容量配置的重要依据。

计入风速与风电机组故障相关性的风电场可靠性建模及其应用

同一区域的多个风电场接入系统时,风电场出力受到风速和风机故障的不确定性和相关性的影响。传统的风电场可靠性建模方法对这些因素的考虑不够全面、对风速和风机故障之间的相关性处理过于简单,为此该文提出一种能同时计入风速和风机故障的不确定性和相关性的风电场建模方法,该方法对风速和风机故障间的相关关系无需作简化处理。基于所建立的风电场模型,采用相关抽样技术模拟风电场出力,克服了传统风电场出力模拟方法所依据的风电场状态模型或风电场出力相关关系不够准确的不足。算例分析验证了风电场建模方法和风电场出力模拟方法的正确性,并表明风速相关性和风机故障对系统可靠性的影响程度与系统输电充裕度、风电场接入地点有关。

双馈感应风力发电机的参数辨识分析

双馈感应发电机(DFIG)是当前国内外风力发电机(WTG)的主流机型。要研究大规模风电并网对电力系统的影响,必须要有准确的风力发电机和风力发电场的模型及参数。关于模型结构目前已有较多的研究成果,但是有关获取模型准确参数的研究却极少。为此,研究了双馈感应风力发电机的模型参数的辨识方法。首先通过研究各个参数的轨迹灵敏度相位来判断其可辨识性,发现除定子电抗和转子电抗不可以同时辨识外,其它参数均可以唯一辨识。然后通过分析可辨识参数的时域、频域灵敏度大小以及灵敏度曲线的形状来判断辨识的难易度,确定需要重点辨识的参数为定子电阻、定子电抗、励磁电抗和转子电阻。最后设计了基于蚁群优化算法的双馈感应风力发电机参数辨识方法,在Matlab/Simulink环境中搭建了仿真系统并验证了该辨识方法的有效性。

并网风电机组在线运行状态评估方法

为评估和提高并网风力发电机组的实时可靠性,优化其维修策略,有必要利用在线监测数据对机组的实时运行状态进行评估。首先,通过分析风电机组控制系统所监测物理量,应用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)构建具有反映机组运行状态重要特征的项目层和子项目层框架;其次,针对子项目层中存在多项评判指标同时发生严重偏离的情况,引入劣化度指标,并应用模糊综合评判方法,建立风电机组运行状态评估的改进模型;最后,基于某850 kW并网风电机组在一段时间内的实际监测数据,用所提出的运行状态评估模型进行了计算,并与常规评估方法进行比较。实际运行结果表明,所建立的状态评估模型和方法是正确和有效的。

采用机组风速信息动态分类的风电场有功控制策略

针对高风速条件下风力发电机组频繁启停问题,提出一种基于机组实时风速信息分类的有功功率控制策略,该方法根据风力发电机组的运行状态和实时风速等信息对机组进行动态分类,并按风电机组最大发电能力和运行约束条件建立有功分配模型。理论和仿真分析结果表明,对每类机组使用不同的分配方法,可有效提高风电场有功功率输出的准确性;同时可减少机组的启停频度,有效延长机组的使用寿命;与基于容量比例分配的风电场有功控制策略相比,该控制策略更加有效、合理。

热带气旋对中国沿海风电开发的影响

利用1961—2006年热带气旋(TC)资料,选取进入距海岸3个纬距左右警戒区的TC为影响中国沿海风电开发的TC;根据风电工程风电机组(WTGS)安全等级,详细分析了影响中国沿海地区TC路径、强度、风力的气候特征,发现进入警戒区后台风和强热带风暴占59.5%,超强台风、强台风占总频数的21.5%;TC造成的10分钟平均最大风速40m.s-1以上的区域集中在珠江口以东的广东沿海和海南东部沿海和浙闽交界处;登陆福建及以北沿海强度达台风以上的常造成≥25m.s-1的强风,而在福建以南登陆并造成强风的为强热带风暴以上;福建中南部沿海TC大风的可利用率达80%以上;TC威胁风电机组安全的区域主要在浙江的中部沿海、浙闽交界处沿海和珠江口以东的广东沿海。

DVR在风电机组LVRT中的应用及其无功补偿能力

针对动态电压补偿器(DVR)在风电机组低电压穿越(LVRT)的应用进行了讨论。为了提高DVR的动态响应能力,设计了双闭环控制策略,并引入电网电压前馈项,以避免补偿电压的过冲;电压外环采用了谐振控制器,可在静止坐标系下实现无静差跟踪,省略了坐标变换以及锁相环节。同时详细分析了DVR在正常运行与跌落情况下无功补偿能力,通过对其补偿方式的分类与比较,指出了其无功补偿能力受到限制的原因。在Matlab/SIMULINK中构建仿真模型,仿真结果表明,所设计的控制策略能够迅速精准地补偿定子电压,减小了定子电流冲击,平稳地实现了机组的低电压穿越。最后在110 kW的电机平台上进行了实验验证。