發(fā)布時間：2020-02-27 14:41

【摘要】：風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的趨勢是單機容量大型化，就是增加柔性體葉輪尺寸以獲得更多的風(fēng)能，但同時需要更高的塔架支撐葉輪；另外隨著風(fēng)能資源豐富的風(fēng)區(qū)開發(fā)完畢，低風(fēng)速區(qū)的風(fēng)電技術(shù)得到快速發(fā)展，為了獲得相同的額定功率，其葉片長度設(shè)計的更長，迎風(fēng)掃略面積更大，相應(yīng)塔架高度更高。由此風(fēng)力發(fā)電機組柔度增加，在運行過程中，容易加劇機組振動問題。過大的振動水平不僅降低機組工作效率及產(chǎn)生很大的噪聲，甚至造成機組某些零部件失效，降低機組設(shè)計壽命。所以僅靠增加結(jié)構(gòu)強度和剛度會大幅提高機組度電成本，采用振動控制措施是解決風(fēng)力發(fā)電機組動力響應(yīng)問題的有效方法。 本文結(jié)合某風(fēng)電場的機組振動加速度超限引起報警停機問題，對該風(fēng)電場所安裝的3MW機型進行振動分析，通過計算機仿真得到風(fēng)力發(fā)電機組柔性部件的固有特性，提出采用多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器進行風(fēng)力發(fā)電機組的振動控制，應(yīng)用動力學(xué)軟件FAST及ADAMS仿真振動控制效果。主要內(nèi)容如下： (1)運用結(jié)構(gòu)動力學(xué)軟件，建立了一個包括葉輪、塔架、傳動系統(tǒng)等模型的風(fēng)力發(fā)電機組的整機動力學(xué)模型，其中葉片參數(shù)采用生產(chǎn)設(shè)計數(shù)據(jù)，葉片使用了8種不同的翼型鋪層制造，建立葉片模型時分別考慮了每種翼型的剛度特性；建立塔架模型時考慮了連接法蘭盤參數(shù)的影響，保證了動力學(xué)模型的準確性，可以較準確地描述所研究機組的整機動力學(xué)特性。 （2）對動力學(xué)模型進行線性化處理，分析風(fēng)力發(fā)電機組柔性部件的固有頻率，通過FAST仿真計算其固有頻率結(jié)果，與用Bladed軟件得到的風(fēng)力機的固有頻率進行比較，為振動控制裝置設(shè)計提供參數(shù)設(shè)置依據(jù)。 （3）根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的振動特性，進行多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的參數(shù)設(shè)置，結(jié)合動力學(xué)模型，建立振動控制模型。通過極限陣風(fēng)、湍流風(fēng)及組合工況下風(fēng)力發(fā)電機組動力學(xué)仿真分析，驗證風(fēng)力發(fā)電機組振動控制前后的減振效果。 另外通過風(fēng)電場現(xiàn)場試驗，機組安裝多重振動控制裝置后，能夠達到降低振動水平的目的，尤其是解決了額定風(fēng)速以上機組振動問題及偏航控制伴隨的振動加速度超限停機問題。由此驗證了該多重振動控制裝置抑制風(fēng)力發(fā)電機組振動水平的有效性。
【圖文】：

能源和環(huán)境是當(dāng)今人類可持續(xù)發(fā)展和健康生存的亟需解決的問題之一，制約著人類的生存與發(fā)展，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源配置，發(fā)展新能源已經(jīng)成為應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)、走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇。風(fēng)能作為技術(shù)成熟的新能源之一，具有蘊藏量豐富、可再生、分布廣、無污染等特性，具備規(guī)�；_發(fā)利用價值，風(fēng)力發(fā)電受到了各國政府、能源界和環(huán)保界的高度重視。根據(jù)全球風(fēng)能理事會（GWEC）發(fā)布的 2013 風(fēng)電發(fā)展報告，2013 年全球新增裝機容量達到 35,467MW，截至 2013 年年底全球累計裝機容量達到318,137MW；中國2013年新增裝機容量16,100MW，累計裝機容量達到了91,424MW[1]。圖 1-1 列舉了 2001 年以來全球及中國風(fēng)電每年新增裝機容量情況，表 1-1 列舉出了世界主要風(fēng)電國家的累計裝機情況，可以看出全球風(fēng)電新增裝機容量相比 2012 年有大幅的減少，而中國新增裝機容量經(jīng)歷 2010 年以來的連續(xù)兩年的回落趨勢后，，2013 年新增裝機容量大幅提高同比 2012 年增長 24.2%，占比 2013 年全球新增裝機的 44.4%，全球風(fēng)電發(fā)展的主要市場仍然在中國。

模型考慮了法蘭盤參數(shù)的影響。 （2）對動力學(xué)模型進行線性化處理，分析風(fēng)力發(fā)電機組的固有特性，為振動設(shè)計提供參數(shù)。 （3）根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機組的振動特性，進行多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的參數(shù)設(shè)計，風(fēng)荷載、湍流風(fēng)及組合工況下風(fēng)力發(fā)電機組動力學(xué)仿真分析，驗證風(fēng)力發(fā)電機制前后的減振效果。 另外通過風(fēng)電場現(xiàn)場試驗，機組安裝多重振動控制裝置后，能夠達到降低振動的，尤其是解決了額定風(fēng)速以上機組振動問題及偏航控制伴隨的振動加速度超題。由此驗證了該多重振動控制裝置抑制風(fēng)力發(fā)電機組振動水平的有效性。 本文的技術(shù)路線如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM315

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙榮珍;呂鋼;;水平軸風(fēng)力發(fā)電機塔架的振動模態(tài)分析[J];蘭州理工大學(xué)學(xué)報;2009年02期

2 金圣子;王琳;朱連成;赫健;昌亮;;國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展與展望[J];遼寧科技大學(xué)學(xué)報;2013年02期

3 蘇曉;;2012年全球海上風(fēng)電發(fā)展統(tǒng)計與分析[J];風(fēng)能;2013年06期

4 喬印虎;易克傳;易勇;;智能材料的風(fēng)機葉片振動主動控制分析[J];機械研究與應(yīng)用;2009年01期

5 黃宜森;顧僉;劉松超;;1.5MW低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機組主傳動系統(tǒng)設(shè)計及動力學(xué)分析[J];可再生能源;2012年01期

6 陳宇峰;王浩亮;劉偉慶;王曙光;;風(fēng)振控制中的MTMD最優(yōu)參數(shù)[J];南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

7 李游;;我國風(fēng)電企業(yè)存在問題與對策研究[J];科技信息;2014年03期

8 張鎖懷;王開專;張文禮;陳楊;;兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機組傳動系統(tǒng)的振動特性研究[J];起重運輸機械;2009年05期

9 包能勝,曹人靖,葉枝全;風(fēng)力機槳葉結(jié)構(gòu)振動特性有限元分析[J];太陽能學(xué)報;2000年01期

10 周偉;;新疆風(fēng)力資源分布狀況及風(fēng)力發(fā)電前景展望[J];新疆農(nóng)機化;2007年01期

本文編號：2583309