大型風(fēng)力機(jī)組葉片流場建模與損傷識(shí)別.pdf

1、風(fēng)力機(jī)葉片是風(fēng)力機(jī)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(fēng)等自然因素的破壞以及長時(shí)間運(yùn)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(jì)損失，對葉片損傷進(jìn)行及時(shí)有效地識(shí)別診斷顯得尤為重要。
　　 首先，建立了風(fēng)力機(jī)組有限元模型，從重量、靜強(qiáng)度與固有特性三個(gè)方面驗(yàn)證有限元模型的合理性。建立單葉片流場和葉輪流場，計(jì)算分析單葉片、整機(jī)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(jìn)

2、行了總結(jié)，找出來葉片容易發(fā)生損傷的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。模擬流場時(shí)選擇陣風(fēng)函數(shù)并考慮空氣湍流作用進(jìn)行了流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算，將得到的單葉片與葉輪的瞬態(tài)風(fēng)壓力分別加載到單葉片、葉輪結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析。通過單葉片剪應(yīng)力與機(jī)組葉片拉應(yīng)力響應(yīng)分別驗(yàn)證對應(yīng)流場模型具有一定的合理性。
　　 其次，進(jìn)行葉片點(diǎn)與機(jī)艙點(diǎn)的加速度頻域響應(yīng)非線性動(dòng)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(jī)組葉片關(guān)鍵點(diǎn)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(diǎn)與機(jī)艙點(diǎn)的加速度頻響特性進(jìn)行分析比較，為葉片損傷識(shí)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(shí)別模型。分別提取葉片故障狀態(tài)下葉片點(diǎn)與機(jī)艙點(diǎn)的加速度頻響特征量作為診斷指標(biāo)，依據(jù)損傷識(shí)別模型的順序，分別基于葉片點(diǎn)與機(jī)艙點(diǎn)的加速度頻響特征量，判斷故障葉片、識(shí)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(diǎn)與機(jī)艙點(diǎn)的加速度頻響特征量，按照葉片故障識(shí)別模型順序，能夠有效地