2023年風(fēng)機(jī)震動檢測及載荷估算方法

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第2頁/共2頁精品文檔推薦風(fēng)機(jī)震動檢測及載荷估算方法風(fēng)電機(jī)組震驚監(jiān)測及載荷估算方法討論

北京木聯(lián)能軟件技術(shù)有限公司【MillenniumEngineeringSoftware】

議題

?一、風(fēng)力機(jī)故障分類?二、震驚監(jiān)測?三、三Tjareborg風(fēng)力機(jī)簡介?四、四Tjareborg風(fēng)力機(jī)模擬

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葉片故障

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知名企業(yè)葉片故障

印度SUZLON

VESTAS

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機(jī)艙故障

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機(jī)艙故障

多以機(jī)艙著火為主，主要是齒輪箱及發(fā)電機(jī)的位置。

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塔架故障

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知名企業(yè)塔架故障

US2022年8月25日下午4點左右在位于Wasco附近的麥地里屬于PPM能源的KlondikeIII風(fēng)電場一套由西門子創(chuàng)造的風(fēng)電機(jī)組的塔架傾倒（攔腰折斷），致一死一重傷。檢查結(jié)果旋轉(zhuǎn)過速,檢查結(jié)果：旋轉(zhuǎn)過速（Overspeed）風(fēng)力機(jī)操作于正常參數(shù)以上。進(jìn)而有可能產(chǎn)生過度的震驚。

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地基故障

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國內(nèi)詳細(xì)案例分析

2022年2月1日3：18，左云風(fēng)電公司運營的山西某風(fēng)電廠風(fēng)機(jī)崩塌事故分析（具體報告見文獻(xiàn)）

塔筒大部分法蘭缺失，變形為扁豆型（常規(guī)變形為鵝蛋型）

報警信息

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國內(nèi)詳細(xì)案例分析

二期風(fēng)力機(jī)所有停機(jī)檢查發(fā)覺的問題

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震驚監(jiān)測

國內(nèi)外閱歷教訓(xùn)證實，為了保證風(fēng)電機(jī)組的平安牢靠運行，必需實行風(fēng)況預(yù)測，預(yù)警和制動監(jiān)控庇護(hù)措施。下面介紹狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用。信號檢測模塊數(shù)據(jù)采集模塊硬件結(jié)構(gòu)工控主機(jī)模塊顯示打印模塊電源模塊信號操作狀態(tài)監(jiān)測軟件結(jié)構(gòu)分析診斷狀態(tài)顯示其他功能數(shù)據(jù)采集信號處理（震驚信號）數(shù)據(jù)采集、信號處理（震驚信號）初始化、狀態(tài)檢測各種監(jiān)測診斷分析辦法以圖表、解構(gòu)簡圖等形式反映傳感器、信號變送、信號預(yù)處理對各參數(shù)的采集、轉(zhuǎn)換為數(shù)字量PC、與各接口模塊通信、實時數(shù)據(jù)交換顯示器、報警、便于人機(jī)交互

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發(fā)電機(jī)組故障診斷層次結(jié)構(gòu)

傳感器

應(yīng)變傳感器

新型數(shù)字式傳感器,基于MEMS技術(shù)的傳感器,具有體積小,牢靠性高,技術(shù)附加值高。技術(shù)附加值高

智能傳感器

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木聯(lián)能

分析診斷功能包括常用的各種監(jiān)測診斷分析辦法

時域波形、軸心軌跡、濾波軌跡、重構(gòu)軌跡、頻譜分析、平面軌跡譜分析、立體軌跡譜分析、時域分析、魏格納分布、逆譜分析、信號濾波、時域頻域聯(lián)合分析、自相關(guān)和相互關(guān)等。

智能信息處理

例如在變壓器故障診斷中,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與粗糙集結(jié)合起來,就能將復(fù)雜的組合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)約簡并刪除其中不須要的屬性,不僅克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過于浩大和分類速度慢的缺點,同時利用了粗糙集良好的分類能力。

測量點的挑選

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TjareborgWindTurbine簡介

TWT位于丹麥西海岸埃斯比約市，是2.2MW定速變漿型、上風(fēng)向3葉片風(fēng)力機(jī)，采納NACA44系列航空翼型。

全球溫度分布

全球風(fēng)功率密度分布

全部技術(shù)資料均源自TechnicalThilUniversityUiioffDenmarkDk

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丹麥風(fēng)能分布

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TWT所在風(fēng)場

z風(fēng)機(jī)彼此相距350m，地形較為平坦，年平均風(fēng)速為8.4m/sz風(fēng)力機(jī)內(nèi)部及風(fēng)場裝配了較為全面的測量系統(tǒng)，包括風(fēng)力機(jī)上下游位置的兩個測風(fēng)塔

120兩側(cè)分布兩z距風(fēng)力機(jī)120m個90m高的氣象桅桿，1號桅桿置于前端，2號桅桿置于后部，籠罩主要風(fēng)區(qū)，構(gòu)成風(fēng)場測風(fēng)系統(tǒng)

注：以上圖片源自GOOGLEEARTH

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傳感器位置及所測量的參數(shù)

1、機(jī)艙轉(zhuǎn)矩、彎矩、風(fēng)速風(fēng)向、偏航角度、頻率、溫度2、塔架塔架功率、機(jī)艙位置、電壓、電網(wǎng)頻率3、輪轂壓力、彎矩、變槳控制力、槳距角4、測風(fēng)塔風(fēng)速風(fēng)向溫度大氣壓力風(fēng)速風(fēng)向、溫度、大氣壓力、風(fēng)剪切、湍流度

實測數(shù)據(jù)豐盛，包括長達(dá)5年的風(fēng)場氣象情況測量(年平均風(fēng)速為8.4m/s)以及風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)、載荷、電氣數(shù)據(jù)等。

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TWT圖紙

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運行監(jiān)測記錄

啟動運行停機(jī)等過程的歷史記錄（圖為啟動過程）92年2月25日啟動，運行，停機(jī)等過程的歷史記錄（圖為啟動過程）

風(fēng)速、風(fēng)向、槳距角、高速軸轉(zhuǎn)速、偏航角、揮舞力矩、弦向力矩、低速軸轉(zhuǎn)矩、風(fēng)輪傾斜力矩、風(fēng)輪偏航力矩。

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故障分析

在測試階段控制與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)損壞齒輪箱體換為更結(jié)實的材料在測試階段：控制與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)損壞，齒輪箱體換為更結(jié)實的材料。首次檢修：葉根與鋼構(gòu)附件銜接部分的填充材料浮現(xiàn)裂縫，為防止冬季葉片結(jié)冰，采納較為新型的填充物敷設(shè)外涂層未使用玻璃纖維采納較為新型的填充物，敷設(shè)外涂層未使用玻璃纖維。接入電網(wǎng)期間：發(fā)生過兩次重事件故，控制系統(tǒng)失誤與齒輪箱故障。

故障的起因故障的起因？

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木聯(lián)能

空氣動力學(xué)

結(jié)構(gòu)動力學(xué)引起與某些振型共振的自激共振,即顫振。該振動是發(fā)散的,嚴(yán)重時會導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)破壞。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在運行時因為多種緣由,使機(jī)艙在各個方向有較大的振動,振動的頻率、幅度超過風(fēng)機(jī)設(shè)計要求時會對風(fēng)機(jī)的正常運行產(chǎn)生危害正常運行產(chǎn)生危害。

風(fēng)力機(jī)葉片是彈性體,在風(fēng)載荷作用下,作用在風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)上的空氣力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)的空氣動力、彈性力、慣性力等具有交變性和隨機(jī)性力的耦合。

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結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

對于定速風(fēng)力機(jī)而言在正常運行過程中塔架固有頻率處于葉片的1×P?與3×P?旋轉(zhuǎn)頻率之間，處于平安范圍之內(nèi)。

基于計算值的葉片塔架共振圖

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模態(tài)分析

前3階部分振型

模態(tài)類型靜止測量值Hz1階反駁稱2階反駁稱1階對稱2階對稱1.103.121.173.39靜止計算值Hz1.1743.3701.1743.370旋轉(zhuǎn)測量值Hz1.243.241.283.52旋轉(zhuǎn)計算值Hz1.2933.4981.2933.4981階反駁稱2階對稱2階反駁稱3階對稱頻模態(tài)類型靜止測量值Hz2.30靜止計算值Hz2.4774.4078.43411.480旋轉(zhuǎn)測量值Hz2.34旋轉(zhuǎn)計算值Hz2.5244.4658.48011.527

額定轉(zhuǎn)速下葉片揮舞方向4個模態(tài)

額定轉(zhuǎn)速下葉片擺振方向4個模態(tài)

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載荷分析

產(chǎn)生上述震驚的緣由有多種，其中氣動載荷最為關(guān)鍵。但因為流淌的不確產(chǎn)生上述震驚的緣由有多種其中氣動載荷最為關(guān)鍵但因為流淌的不確定性往往給討論帶來困難。風(fēng)機(jī)日益大型化，對葉片氣動性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求越來越高，彎、扭風(fēng)機(jī)日益大型化對葉片氣動性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求越來越高彎扭、掠、柔性等自適應(yīng)葉片技術(shù)逐漸推廣，引起越發(fā)復(fù)雜的動態(tài)響應(yīng)和流固耦合問題終于造成風(fēng)力機(jī)各部件載荷的增強(qiáng)。載荷的增長使cost∝D3>Power∝D2。風(fēng)剪切及偏航等不穩(wěn)定外部條件會使風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生動載荷，包括葉片、塔架等的機(jī)械結(jié)構(gòu)振動，同時影響產(chǎn)能。

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風(fēng)力機(jī)受到的周期性載荷周期性氣動力載荷

其中偏航誤差導(dǎo)致切向風(fēng)速的周期性變化，每個葉片較前一葉片延遲120°，變化僅有1P重量。

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CFD氣動細(xì)節(jié)分析

數(shù)值模型及數(shù)值辦法

應(yīng)用NUMECA的FINETM/TURBO軟件包以時間相關(guān)法求解雷諾平均N-S方程并選取一方程方程并選取方程SS-AA湍流模型。

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速度肯定值

14m/s葉尖速度肯定值葉尖速度絕值

14m/s速度肯定值

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風(fēng)力機(jī)截面氣動性能

不同風(fēng)速下最大弦特長氣動特性工況1：5m/s，工況2：14m/s，工況3：25m/sa）為截面流線，b)為靜態(tài)壓力，