風(fēng)力機(jī)葉輪不平衡故障建模與仿真研究.pdf

1、葉輪作為風(fēng)力機(jī)的重要部件,對(duì)風(fēng)力機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行影響很大,葉輪不平衡故障是葉輪的主要故障之一,特別是風(fēng)力機(jī)的容量越來越大,葉輪直徑越來越大,塔架高度也越高,該故障會(huì)引起風(fēng)力機(jī)整體結(jié)構(gòu)的巨大振動(dòng)在各部件中造成疲勞應(yīng)力進(jìn)而影響到風(fēng)力機(jī)的壽命。
　　葉輪不平衡故障包括葉輪質(zhì)量不平衡故障與氣動(dòng)力不對(duì)稱故障,本文簡述了這兩種故障的成因,詳細(xì)闡述了這兩種故障是如何引起塔架振動(dòng)及電功率波動(dòng)的,指出質(zhì)量不平衡故障狀態(tài)下電功率的波動(dòng)是由不平衡質(zhì)量塊

2、的重力引起葉輪輸出扭矩的波動(dòng)造成的,而氣動(dòng)力不對(duì)稱故障狀態(tài)下,由于塔架的振動(dòng)引起葉片所受氣動(dòng)力發(fā)生波動(dòng),進(jìn)而引起扭矩的波動(dòng),最終導(dǎo)致了電功率的波動(dòng),即氣動(dòng)力模型與塔架振動(dòng)模型是耦合的。
　　本文基于 matlab/simulink平臺(tái)建立了包括定速型風(fēng)力機(jī)與變速型雙饋異步電機(jī)在正常狀態(tài)與葉輪不平衡故障狀態(tài)下的系統(tǒng)模型,其中采用了動(dòng)量葉素理論計(jì)算葉輪所受氣動(dòng)力,假設(shè)模態(tài)方法計(jì)算塔架的振動(dòng),矢量控制方法實(shí)現(xiàn)變速型雙饋異步電機(jī)的有功功率

3、與無功功率的解耦控制,仿真得到了故障條件下的塔架振動(dòng)信號(hào)與電功率信號(hào),結(jié)果顯示針對(duì)定速型風(fēng)機(jī),質(zhì)量不平衡與氣動(dòng)力不對(duì)稱分別會(huì)引起塔架 side-to-side方向與 for-aft方向的振動(dòng)信號(hào)包含葉輪旋轉(zhuǎn)的1倍頻分量,另外這兩者均會(huì)引起電功率信號(hào)中出現(xiàn)葉輪旋轉(zhuǎn)的1倍頻分量。針對(duì)變速型雙饋異步電機(jī),塔架的振動(dòng)信號(hào)與定速型風(fēng)力機(jī)相似,值得注意的是在葉輪轉(zhuǎn)速變化過程中,轉(zhuǎn)速頻率接近塔架自身一階固有頻率時(shí)會(huì)發(fā)生共振,而電功率信號(hào),與定速型風(fēng)力