風(fēng)力機(jī)葉片機(jī)械損傷動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)研究.pdf

1、葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的關(guān)鍵部件,承擔(dān)將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的任務(wù)。葉片工作的安全可靠性和能量轉(zhuǎn)換效率對(duì)整個(gè)風(fēng)力機(jī)組有著十分重要的影響。隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量的不斷增大,葉片故障對(duì)風(fēng)力機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成很大威脅,所以對(duì)葉片進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)非常重要。
　　 本文采用理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片損傷前后的振動(dòng)特性變化進(jìn)行研究分析,找到了葉片損傷與其振動(dòng)特性變化的定量關(guān)系,并開(kāi)發(fā)出了基于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)的風(fēng)力機(jī)葉片損

2、傷動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)(原型)系統(tǒng)。
　　 首先,對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片損傷的方式、常見(jiàn)損傷類型、損傷機(jī)理進(jìn)行分析,對(duì)風(fēng)力機(jī)葉片狀態(tài)檢測(cè)的常用方法,進(jìn)行了比較研究,提出了基于振動(dòng)信號(hào)檢測(cè)的葉片損傷動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法。
　　 其次,以結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本方程為理論基礎(chǔ),將葉片看成是根部完全固定的懸臂梁結(jié)構(gòu),建立葉片運(yùn)動(dòng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型。以15kW風(fēng)力機(jī)葉片為例,在ANSYS有限元軟件中建立葉片模型,對(duì)葉片在損傷前后情況下進(jìn)行模態(tài)分析,得到前5階固有頻率

3、和振型,比較損傷前后葉片動(dòng)力特性的變化情況,并且計(jì)算出損傷前后的一階模態(tài)應(yīng)變能的變化值,得出損傷前后單元模態(tài)應(yīng)變能改變率的變化規(guī)律,獲得診斷葉片損傷位置與損傷程度的定量指標(biāo)。
　　 最后,以1.25米風(fēng)力機(jī)葉片為試驗(yàn)對(duì)象,建立風(fēng)力機(jī)葉片損傷監(jiān)測(cè)振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái),構(gòu)建相應(yīng)的信號(hào)采集系統(tǒng)。同時(shí),基于LabVIEW軟件平臺(tái),開(kāi)發(fā)了風(fēng)力機(jī)葉片損傷動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),并與江蘇東華測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了比較研究。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,本文開(kāi)發(fā)的葉片損傷動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)