大型風力機組葉片流場建模與損傷識別.pdf

1、風力機葉片是風力機組關(guān)鍵部件，由于葉片長期露天工作在惡劣的環(huán)境下，難以避免受到冰凍、陣風等自然因素的破壞以及長時間運行產(chǎn)生的疲勞裂紋等故障隱患。因此，為避免由葉片故障導(dǎo)致的巨額經(jīng)濟損失，對葉片損傷進行及時有效地識別診斷顯得尤為重要。
　　 首先，建立了風力機組有限元模型，從重量、靜強度與固有特性三個方面驗證有限元模型的合理性。建立單葉片流場和葉輪流場，計算分析單葉片、整機組葉片在流體環(huán)境下和無流體環(huán)境下的固有特性，并對葉片振型進

2、行了總結(jié)，找出來葉片容易發(fā)生損傷的3個關(guān)鍵點。模擬流場時選擇陣風函數(shù)并考慮空氣湍流作用進行了流體動力學(xué)計算，將得到的單葉片與葉輪的瞬態(tài)風壓力分別加載到單葉片、葉輪結(jié)構(gòu)表面進行瞬態(tài)響應(yīng)分析。通過單葉片剪應(yīng)力與機組葉片拉應(yīng)力響應(yīng)分別驗證對應(yīng)流場模型具有一定的合理性。
　　 其次，進行葉片點與機艙點的加速度頻域響應(yīng)非線性動態(tài)特性分析，得到頻域響應(yīng)主要特征頻率。在流體環(huán)境下的機組葉片關(guān)鍵點設(shè)置偏心質(zhì)量和剛度損傷故障，對正常狀態(tài)下與故障狀

3、態(tài)下的葉片點與機艙點的加速度頻響特性進行分析比較，為葉片損傷識別提供依據(jù)。
　　 再次，建立四種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的葉片故障識別模型。分別提取葉片故障狀態(tài)下葉片點與機艙點的加速度頻響特征量作為診斷指標，依據(jù)損傷識別模型的順序，分別基于葉片點與機艙點的加速度頻響特征量，判斷故障葉片、識別故障類型、定位故障位置以及預(yù)測故障程度。
　　 研究結(jié)果表明，分別基于葉片點與機艙點的加速度頻響特征量，按照葉片故障識別模型順序，能夠有效地