风电机械设备故障诊断中振动分析的应用探究

随着人们环保意识的增强,风能作为一种清洁能源可以代替不可再生资源,成为我国经济发展过程中的重要能源之一,近年来风力发电行业发展迅速,竞争也愈加激烈。目前我国的风力发电技术仍然处于发展阶段,发电过程中的机械设备故障监测与诊断技术还需要不断深入研究与发展。风电机械设备在运行中出现的故障如果不能及时进行诊断与修复会对设备造成继发性毁坏,会加重机械设备的损伤情况,因此机械设备故障诊断与检测成为风力发电行业关注的重点问题。

风电叶片双点疲劳加载系统同步控制研究

为解决风电叶片全尺寸双点疲劳测试中两激振器振动不同步问题,采用GA-Adam-BP神经网络与传统PID混合控制策略,并引入切换边界值判断控制权的归属。基于遗传算法的全局搜索能力对BP神经网络进行权值和阈值的初始化筛选,该方法利用适应度选择、交叉和变异遗传操作,从初始种群中筛选出高质量的个体作为网络的初始权值和阈值,避免神经网络陷入局部最优解。引入Adam算法计算参数的指数加权移动平均值,实现神经网络学习率的动态更新,避免了梯度集中与消失问题,有效减少学习路线的震荡,使收敛时间缩短。仿真与试验结果表明,相比BP神经网络,混合控制下的电机转速误差在3%以下,主-从激振器相位差范围为±1.3°,实现了叶片双点疲劳测试激振器间更优的同步控制。

风电机组齿轮箱故障预警算法研究及应用

齿轮箱健康状态直接影响风电机组的发电量,为了在工程实际中尽早实现齿轮箱故障状态的预警,提出一种基于改进狮群优化的K-means聚类算法。将监督机制及考虑非线性权重的正余弦优化算法引入狮群算法实现算法改进,通过改进狮群优化算法对狮王位置的迭代,选择最优解作为K-means算法聚类中心,以解决传统聚类算法对初始聚类中心依赖性强的问题。选择UCI数据对算法进行对比验证,结果表明,基于改进狮群优化的K-means聚类算法的分类准确度和稳定性有较好的提升。将该算法应用于某风电场内4台同一型号机组齿轮箱振动加速度有效值的对比测试,发现该算法的分类中心分布与齿轮箱实际运行状态相吻合,且与标准规定的齿轮箱不同状态所对应的振动能量分布相一致,证明该算法可实现风电机组齿轮箱早期故障预警。

基于流程的风电主场控自动化测试设计与实现

随着我国风力发电的迅速发展,单机容量和风电场规模都在不断扩大,怎样对风电机组及风场控制系统进行全面有效的测试,提高风电机组控制系统的质量,也逐渐成为亟待解决的问题。由于主场控制系统组成复杂,仿真软件和采用变流器、发电机和变桨系统实物进行测试从技术上和经济上都不可行,所以我们基于济南中车风电CW3000-131级风电主场控系统开发设计了一套风电主场控自动化测试平台。该测试平台包括整个风电机组的全部测点,能够测试完整的主场控场景,包括主控的变流器系统、偏航系统、变桨系统、发电机系统和所有的外部工IO等,场控系统的调频控制、AGC指令控制、AVC指令控制。

常用氢气纯化技术及其在电解水制氢工艺中的应用

分析和简述了目前工业生产中常用的氢气纯化技术,概括了氢气纯化技术的应用现状。通过分析比较,结合电解水制氢装置所产原料氢气的特点,确定催化脱氧加变温吸附技术路线更适合于电解水制氢撬装纯化装置。该技术路线流程短、自动化程度高、易于集成撬装、可用产品气作为再生气、对吸附床层无污染,特别适用于含微量杂质的脱除和气体提纯过程。

考虑风电消纳的区域综合能源系统优化运行分析

随着科技的进步,大规模风力发电并网解决了中国电力短缺的燃眉之急,但由于风电的随机性较强,会给电网系统的正常运行带来影响,因此探索风电特性下电网系统优化运行方法迫在眉睫。《风电并网电力系统优化调度》一书聚焦于风电随机特性下电网系统的运行优化研究,采用不同的模型对风电并网情况进行模拟,探讨了调峰优化策略,并给出了提高电网系统消纳风电能力的方法。

Gaussian与GA风电场尾流软测量建模与优化

由于风电场内机组间存在尾流效应,影响风电场整体发电量,导致风电场收益降低。而尾流效应又很难观测,为削弱风电场尾流效应对发电量的影响,对尾流软测量、尾流优化方法展开研究。根据过程机理建模方法,基于Jensen尾流模型和高斯(Gaussian)风速模型,建立风电场机组尾流模型,基于模型进行尾流仿真计算,分析尾流效应对机组发电功率的影响,并采用遗传算法(GA)对风电机组偏航角进行优化,合理优化机组间的尾流影响,最后基于实际风场案例进行仿真实验研究。通过研究发现,应用所述理论与方案,实验风场整体发电量可提升1.5%,在提升发电收益的同时也减少碳排放。

基于非线性接触的风电机组主轴疲劳强度影响因素研究

为了更合理地模拟风力发电机组主轴的受力及传力特点,找出主轴疲劳强度影响因素,运用非线性接触单元模拟主轴承滚子,正确模拟主轴承的调心作用,建立了某型风电机组主轴与主轴承内圈过盈接触模型;结合等效时序载荷谱以及Miner疲劳损伤准则,研究分析了主轴-轴承内圈过盈量大小、主轴内孔大小、表面粗糙度、接触面摩擦因数和材料抗拉、屈服强度等对主轴疲劳强度性能的影响。研究结果对工程实际和生产具有一定的指导意义,同时为主轴的进一步轻量化设计奠定基础。

双馈异步风电系统的动态级联模型预测控制

双馈异步风机(DFIG)是目前风电市场的主流机型。由于风机需优化不同时间尺度的多个控制目标,传统线性控制难以满足其需求。模型预测控制(MPC)因其优秀的动态性能和多目标优化能力,成为控制风机的有效方法。然而模型预测控制通过单一代价函数实现多目标优化,这导致控制目标相互耦合,使控制优先级混乱、权系数设计复杂。为此,提出一种动态级联模型预测控制策略。所提方法采用多个代价函数级联的结构,通过计算每个控制目标所有代价函数的平均值来对控制目标排序,动态调整优先级。此外,所提方法使用控制阈值调整控制前级进入后级的候选开关矢量数量。所提方法无需使用权系数即可实现对多个目标的总体最优控制。硬件在环结果证明了所提方法的有效性。

风电叶片用芯材应用进展

芯材是风电叶片的关键材料之一,主要用于风电叶片的壳体、腹板和叶根中,为风电叶片提供刚度和抗剪切作用,提高整个风电叶片的抗载荷能力。风电叶片作为大型构件,其芯材需要具有良好的机械性能,还需具有良好的工艺性能。针对目前国内外研究机构及制造商对风电叶片用芯材的应用研究,着重综述了目前应用较多的4种风电叶片芯材(轻木、PVC材料、PET材料、SAN材料)在材料性能方面和加工应用方面的研究进展。

风电机组后机架工字梁焊接残余应力与变形的数值模拟分析与研究

基于热弹-塑性有限元分析理论,对风力发电机组后机架工字梁进行焊接过程的模拟仿真,获得了残余应力场分布及变形情况,并与实际焊接完成后的变形值进行对比。结果表明:焊后残余应力主要分布在焊缝区和热影响区,焊缝中心区域残余应力最大,翼缘板左、右两侧的残余应力呈对称分布,且上、下翼缘板的分布情况相似;距离焊缝中心越远,残余应力越小;翼缘板均向内侧收缩变形,且左、右两侧的变形不同,仿真分析结果与实际变形情况相吻合。采取反变形措施后进行焊接,翼缘板的最大变形为0.5 mm。该研究结果对实际生产具有重要的指导意义。

风电机组自动消防系统设计及联动试验研究

自动消防系统作为风力发电机组中的安防系统,随着近些年机型不断扩大、项目配置不断优化,自动消防系统已成为风电领域不可或缺的一环,如果在前期方案设计时过多考虑成本压缩而降低工艺、质量、配置选型等要求,一旦风机出现消防系统误报、误喷、有火灾无法启动等问题,不仅会造成更大的财产损失,也会造成周边环境的破坏。因此,对于自动消防系统当前较为全面的方案设计和联动试验进行了分析探讨,以期降低风机机组中火灾事故造成的损失。

一种带压力控制的风机偏航制动器设计与应用

为提高风机偏航液压制动系统的响应性能和环境适应性,在常规偏航制动器的基础上改进得到一种带压力控制功能的新型制动器。以2 MW和8 MW风机为例,阐述了带压力控制的偏航制动器用于偏航液压制动系统设计时的主要方法及有益效果,并对使用和未使用该制动器的偏航液压制动系统进行了全压制动和阻尼制动工况的仿真分析与对比。结果表明,带压力控制的偏航制动器可显著提高制动系统的响应速度和低温稳定性,为风机偏航制动器及偏航液压制动系统的优化设计提供了参考。

风力发电机机舱新型接闪系统防护效能评估

针对风力发电机复材机舱接闪系统防护效能评估中存在的滚球法适用受限、被保护对象结构与分布复杂的问题,结合风电场雷电环境特点,建立了两种接闪设计方案的数值模型,计算了多种先导起点位置条件下的电场分布;从表面电场、附着区域及等电势覆盖区域3个关键影响因素出发,比较了两种设计方案的防护效果,结果表明:该方法能够更加准确评估防护效能,可有效支持复杂系统的雷电防护的精细化设计。

电网单相电压跌落故障对双馈异步风电机组的影响

在风电机组实际运行中,因电网不稳定或故障而对其造成的影响往往会被忽视,而这种电网的不稳定性或故障引起的破坏性却是风电机组安全运行的重要隐患。以某并网风电场发生的35 kV箱变高压侧电网单相电压跌落故障为例,结合泄放电阻保护、直流撬棒保护和转子变流器控制各自的优点,研究了箱变高压侧电网单相跌落故障后,电网电压、变流器直流母线电压的变化;通过优化双馈异步风电机组的控制策略,达到保护双馈异步风电机组安全运行的目的,并在实际项目中进行了试验验证。试验结果表明:传统的电网电压故障穿越控制策略不能有效保护不对称电网故障下的双馈异步风电机组及其内部器件的安全,通过优化双馈异步风电机组的电网电压故障穿越控制策略,使风电机组承受过电压的时间大幅减少,风电机组及其内部器件损坏的几率大幅降低,从而使双馈异步风电机组的安全运行得到了保证。

基于TRIZ的风电机组发电机轴承温升过高的优化设计

本文以TRIZ理论为分析、优化手段,分析、优化了风电机组电动机轴承的温升问题。以TRIZ理论中技术系统功能模型为工具,分析了风电机组发电机轴承温升过程中各结构的功能,通过该模型梳理了热量的产生及流动方式。后通过TRIZ中矛盾矩阵的工具聚焦了需要优化的结构及优化的方式。完成结构优化后,通过试制结构、实验记录的方法,对比了结构优化前后轴承温升的变化,证明了该分析、优化方法的有效性。

风电场运营团队建设探索与实践

风电承载着集团战新产业“首极”之重任。风电运营管理是风电场安全生产的核心环节,风电场运营团队是风电行业稳定运行、实现持续健康发展的重要保障。长期以来,风电运营团队建设一直是行业难点,多处于探索阶段。随着风电行业的发展,风电行业对风电运营团队的要求也在不断提升,随着对行业发展规律认识的加深,基于风电运营团队的能力水平打造正逐步成为行业共识并被业内所接受。本文基于风电场运营团队现状,提出团队建设举措,助力打造一支懂技术、善管理、企业文化认同的风电场运营队伍,为公司“三极多点”战略落地提供有力的人力资源保障。

风机高强度螺栓在线监测及疲劳分析技术研究

提出一种基于超声波在线监测技术的螺栓疲劳损伤值计算方法。以风机变桨轴承-轮毂连接螺栓为例,对风力发电机组变桨轴承-轮毂连接螺栓轴力进行超声在线监测,获得风机运行过程中螺栓中的实际轴力-时间历程曲线,并将其转化为螺栓疲劳载荷谱;利用雨流计数法,获得风机理论寿命内不同螺栓应力循环的次数;结合螺栓材料的S-N曲线以及Palmgrem-Miner疲劳累计损伤理论,计算得到变桨轴承-轮毂薄弱部位螺栓的实际疲劳损伤值最大为0.37,远低于螺栓疲劳极限。

轮胎活络模及花纹块顺序热力耦合分析

以X1188型号轮胎活络模为例,运用ABAQUS有限元软件进行顺序热力耦合分析,得到轮胎活络模整体及花纹块的等效应力和位移分布云图,并分析力的作用机理。通过结构优化的方法对比分析,得出花纹块腰带厚度增大,腰带下端面的等效应力减小,中间区域变化明显,应力分布均匀性降低;对花纹块肩部和底部倒角,花纹块整体等效应力降低,缓解应力集中情况。

轮胎模具花纹块温模过程传热分析

通过模拟分析X1188型号轮胎活络模具的温模过程,研究了模具整体的热传导规律以及花纹块内表面的温度分布情况,利用优化模具结构的方法获得更优的温度场分布,为轮胎的生产工艺与轮胎的硫化成型提供理论指导。