【摘要】：隨著日漸枯竭的化石能源及日益嚴重的環(huán)境問題,風(fēng)能成為越來越重要的新能源。風(fēng)力機行業(yè)中,需經(jīng)常對運行工況的風(fēng)輪動態(tài)特性進行實時監(jiān)測,但風(fēng)輪為旋轉(zhuǎn)機械,對風(fēng)輪的直接監(jiān)測較為困難;且風(fēng)力發(fā)電機為剛?cè)狁詈系亩囿w系統(tǒng),風(fēng)力機運行過程中,風(fēng)輪的動態(tài)特性會通過轉(zhuǎn)軸傳遞到塔架,對塔架的振動產(chǎn)生影響;塔架受到風(fēng)載、機組自重、偏心距等載荷作用,也會對風(fēng)輪的動態(tài)特性產(chǎn)生影響。由此考慮能否在塔架上尋找合適的加速度測點位置,通過塔架的振動信號實現(xiàn)對風(fēng)輪動態(tài)特性的間接監(jiān)測。所以本文著重研究風(fēng)輪與塔架振動特性的關(guān)聯(lián)性。本文利用PULSE20.0振動測試分析系統(tǒng)及應(yīng)力應(yīng)變旋轉(zhuǎn)遙測系統(tǒng),從靜、動態(tài)兩個方面對風(fēng)輪與塔架的振動特性的關(guān)聯(lián)性進行研究。實驗先對風(fēng)輪進行模態(tài)測試,得到風(fēng)輪的模態(tài)參數(shù),再采用譜分析法對風(fēng)輪應(yīng)變頻譜和塔架振動頻譜進行關(guān)聯(lián)分析,發(fā)現(xiàn)風(fēng)輪應(yīng)變頻率與塔架振動頻率的峰值一一對應(yīng),并且進一步就風(fēng)輪動態(tài)特性對塔架振動產(chǎn)生的影響、塔架振動對風(fēng)輪動態(tài)特性的影響進行研究。其主要內(nèi)容如下:對風(fēng)輪與塔架進行同步測試,通過譜分析法發(fā)現(xiàn),風(fēng)輪應(yīng)變頻譜的峰值頻率與塔架振動頻譜的峰值頻率能夠一一對應(yīng),得到塔架(含發(fā)電機)上能夠較好反映風(fēng)輪動態(tài)特性的幾個振動信號監(jiān)測位置:塔架頂端的橫向振動能較好反映風(fēng)輪一階對稱與反對稱振動屬性;塔架頂端以及距塔架頂端0.3l處的軸向振動能較好反映風(fēng)輪一階反對稱振動屬性;發(fā)電機靠近風(fēng)輪側(cè)側(cè)端及發(fā)電機底端的軸向振動能較好反映風(fēng)輪一階對稱振動屬性。在實際的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測中,可以根據(jù)實際情況選擇振動信號監(jiān)測點。通過分析塔架不同振動方向的加速度值,發(fā)現(xiàn)非共振工況,風(fēng)輪動態(tài)特性傳遞到塔架,表現(xiàn)為橫向振動強于軸向振動;共振工況下則塔架軸向振動強于橫向振動。風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)會對塔架振動產(chǎn)生較大影響,塔架振動也會反作用于風(fēng)輪。研究發(fā)現(xiàn),塔架非共振工況下,風(fēng)輪應(yīng)變規(guī)律為:翼展方向,風(fēng)輪的應(yīng)變最大位置在靠近葉根處;葉根處弦長方向,0°和45°方向,應(yīng)變最大位置位于相對弦長0.25C處附近,90°方向應(yīng)變最大位置在靠近前緣處。塔架共振會改變風(fēng)輪的應(yīng)變分布規(guī)律:翼展方向,0°和45°方向的應(yīng)變最大區(qū)域由靠近葉根處后移至相對半徑0.47R附近;90°方向的應(yīng)變最大區(qū)域由靠近葉根處后移至相對半徑0.60R附近。本文通過實驗研究,探索一種在塔架上布置加速度傳感器來診斷風(fēng)輪葉片運行工況的新方法,為工程應(yīng)用中風(fēng)輪動態(tài)特性的實時監(jiān)測與診斷提供了一種新思路,同時對風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)對塔架振動的影響及塔架振動對風(fēng)輪動態(tài)特性的影響進行了相關(guān)研究,對于工程應(yīng)用具有一定現(xiàn)實意義。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TK83

【參考文獻】

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本文編號：2793414