垂直軸風(fēng)力機具有葉片簡單易加工、運行噪聲低、環(huán)境污染小、安裝維護方便等特點,受到了廣泛的關(guān)注。本文基于垂直軸風(fēng)力機樣機進行實驗,研究狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用。借鑒狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在國內(nèi)外的應(yīng)用情況,針對垂直軸風(fēng)力機的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷進行了相關(guān)研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,對垂直軸風(fēng)力機的結(jié)構(gòu)進行了分析,分析需要進行重點監(jiān)測的位置;主要對風(fēng)力機的葉片、支撐橫梁和主軸進行監(jiān)測,針對各部分進行了靜力學(xué)分析和模態(tài)分析;根據(jù)分析的結(jié)果對葉片、支撐橫梁和主軸設(shè)計出具體的監(jiān)測方案,主要進行應(yīng)力應(yīng)變測試和振動測試;對常用的故障信號分析方法進行了簡單介紹。然后,根據(jù)設(shè)計的監(jiān)測方案進行了硬件設(shè)計,主要包括電源模塊、信號處理模塊、應(yīng)變片測量電路的設(shè)計和無線傳輸模塊以及振動加速度傳感器的選擇。將設(shè)計的監(jiān)測系統(tǒng)安裝在風(fēng)力機樣機上,搭建了由風(fēng)力機樣機、小型風(fēng)洞和dSPACE半物理仿真平臺組成的實驗系統(tǒng)。最后,對監(jiān)測系統(tǒng)進行了相關(guān)實驗,主要包括風(fēng)洞的風(fēng)速分布測試、葉片的靜態(tài)應(yīng)力測試實驗和動態(tài)應(yīng)力測試實驗、支撐橫梁和主軸的應(yīng)力測試實驗、主軸的振動測試實驗和有撞擊時振動測試,對測試的實驗數(shù)據(jù)進行了處理分... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１大型風(fēng)力機的檢修維護?圖１．２海上大型風(fēng)力機的檢修維護??風(fēng)力機的檢測與維護是十分困難的，出現(xiàn)故障檢測維修的時間也很長，這是限制風(fēng)??

傳感器和１個轉(zhuǎn)速計，將采集的信號接入智能采集單元，通過智能采集單元對信號進行??處理，然后通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器上，用戶可登錄服務(wù)器查看運行數(shù)據(jù)，并??進行分析１１３１。在線振動監(jiān)測系統(tǒng)連接示意圖如圖１．３所示。??丨，＇－?Ｉ??Ｉ?機一??—?，〇?＇??議?．．卿壽??｜?Ｉｖｉ＇ｎＶ＊＊?．??卜—〇?．Ｏ?ｕ—??鴻Ｍ慎銻件發(fā)這報著竊想―?｜?ＵＮ?＞?？??通時＊８?發(fā)一?一?ｊ?？＇、Ｉ＾Ｊ?士?ｏｆ—ｔ?＾?漏?篆．??；；?＾Ｓｍｍ?Ｏｔｒｏｉ２??；??????——？?隱：＂＾屬??圖１．３在線振動監(jiān)測系統(tǒng)ＳＫＦ?ＷｉｎｄＣｏｎ２．０?圖１．４德國Ｐｈｏｅｎｉｘ?Ｃｏｎｔａｃｔ的監(jiān)控系統(tǒng)??如圖１．４所示為德國Ｐｈｏｅｎｉｘ?Ｃｏｎｔａｃｔ公司推出的風(fēng)力設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，用于風(fēng)力機葉片??的張力監(jiān)測�；诜胖迷谌~片內(nèi)部的變形測量器，葉片張力監(jiān)測系統(tǒng)能監(jiān)測并分析測量??器的參數(shù)，并推算出風(fēng)力設(shè)備的機械應(yīng)力載荷。如果超過設(shè)定的門限值，輸出設(shè)備發(fā)出??警報信號。??如圖１．５所示是由諾丁漢大學(xué)ＰＪ．?Ｓｃｈｕｂｅｌ和ＲＪ．?Ｃｒｏｓｓｌｅｙ等同學(xué)研究的基于光纖光柵??傳感器測量大型風(fēng)力機葉片的應(yīng)變，通過測量在葉片表面預(yù)先設(shè)點的監(jiān)測點的應(yīng)變變化??情況，能夠優(yōu)化風(fēng)力機的葉片結(jié)構(gòu)，檢測風(fēng)力機的臨界載荷條件和預(yù)測維護計劃。通過??密集陣列的傳感器對風(fēng)力機葉片進行測量

Ｉ?ｈ．?％??：Ｉｔ?．／’?ｙ：ｌ?．?ｔ；：＾Ｋ??圖１．５大型風(fēng)力機葉片應(yīng)變監(jiān)測試驗??美國克拉克森大學(xué)的Ｔｙｌｅｒ?Ｊ?Ａｒｓｅｎａｕｌｔ和Ａｊｉｔ?Ａｃｈｕｔｈａｎ等同學(xué)基于分布式應(yīng)變傳感系??統(tǒng)對實驗室的小型水平軸風(fēng)力機進行應(yīng)力測試。如圖１．６所示是對單葉片進行靜力加載試??驗，測試葉片的應(yīng)變與受力的一致性，判斷應(yīng)變片的安裝和數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性。圖１．７??所示是利用風(fēng)洞進行動態(tài)測試，觀察風(fēng)力機的動態(tài)特性與運行條件的關(guān)系，將采集到的??數(shù)據(jù)與單葉片動態(tài)試驗進行比較分析。該試驗只使用在實驗室階段，并未在大型風(fēng)力機??上進行推廣［１５］。??網(wǎng)??ｍ?Ｉ?ｎｒ?＇?Ｊ??圖１＿６葉片的靜力加載試驗?圖１．７風(fēng)力機的風(fēng)洞試驗??在國內(nèi)，狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)在風(fēng)機上的應(yīng)用還處于起步階段，各風(fēng)機制造商逐漸開始進??行試驗性地工作。隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的進步和保險市場的成熟，在風(fēng)機上配置狀態(tài)監(jiān)測??系統(tǒng)將成為必然趨勢［１６］。??２０１２年１０月，北京英華達公司的ＥＮ３６００風(fēng)機振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)在風(fēng)機安裝??使用，對風(fēng)機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，如圖１．８是風(fēng)力機振動加速度傳感器的安裝測點部位??４??

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3292209