風(fēng)力機(jī)葉片機(jī)械損傷動態(tài)監(jiān)測方法與技術(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)換效率對整個風(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,葉片故障對風(fēng)力機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成很大威脅,所以對葉片進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測非常重要。
　　 本文采用理論計算和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對風(fēng)力機(jī)葉片損傷前后的振動特性變化進(jìn)行研究分析,找到了葉片損傷與其振動特性變化的定量關(guān)系,并開發(fā)出了基于振動信號檢測的風(fēng)力機(jī)葉片損

2、傷動態(tài)監(jiān)測(原型)系統(tǒng)。
　　 首先,對風(fēng)力機(jī)葉片損傷的方式、常見損傷類型、損傷機(jī)理進(jìn)行分析,對風(fēng)力機(jī)葉片狀態(tài)檢測的常用方法,進(jìn)行了比較研究,提出了基于振動信號檢測的葉片損傷動態(tài)監(jiān)測方法。
　　 其次,以結(jié)構(gòu)動力學(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力特性的變化情況,并且計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)對象,建立風(fēng)力機(jī)葉片損傷監(jiān)測振動測試實(shí)驗(yàn)臺,構(gòu)建相應(yīng)的信號采集系統(tǒng)。同時,基于LabVIEW軟件平臺,開發(fā)了風(fēng)力機(jī)葉片損傷動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),并與江蘇東華測量系統(tǒng)進(jìn)行了比較研究。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,本文開發(fā)的葉片損傷動態(tài)監(jiān)測