风力机叶片损伤监测技术研究

发布时间：2017-10-11 02:38

  本文关键词：风力机叶片损伤监测技术研究

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【摘要】：对风力机叶片进行健康监测是增加其寿命、降低维护成本、提高发电效率的有效手段,在不影响风力机正常工作的情况下,及时发现叶片存在的损伤变得极为重要。本文首先介绍了国内外针对风力机叶片损伤监测所使用的方法以及各方法的优缺点。阐述了风机叶片的基本结构与工作原理,对叶片常见的损伤进行了分类。本文对叶片工作时的振动特性进行了分析,当叶片出现较大损伤时,其振动特性会发生明显的变化,论文论述了基于叶片表面动应变时频特征参数监测技术的实验装置与特征值提取方法。研究了利用光纤光栅传感器测量叶片表面应变分布变化,对应变信号在时域、频域进行分析,研究了一种基于双树复小波变换的信号处理方法,通过比较叶片完好无损及存在裂纹损伤时获得的特征参数,判断叶片的工作状态。论文研究了一种非接触的基于音频信号的叶片运行状态监测技术。对风机噪声及传声器进行了介绍,设计改装了一种传声器,介绍了实验方案,利用该传声器分别采集风机叶片无损及存在开裂损伤时风机工作的音频信号,利用功率谱、自相关函数、A计权1/3倍频程表征叶片的损伤大小。本文最后利用音频信号分析法,针对盐城大丰某风场2.5MW风机进行实验验证,分析了风场周边环境与测量方法,实验结果验证了通过监测风机工作时产生的音频信号特征参数的变化可以定性判断叶片的损伤,对三个叶片产生的音频信号单独分析可以定位损伤叶片。
【关键词】：风机叶片 损伤监测 光纤光栅 音频信号 信号分析
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题研究的背景及意义12
• 1.2 国内外风力机叶片损伤监测研究现状12-17
• 1.2.1 基于声发射的监测技术13-14
• 1.2.2 基于振动模态分析的监测技术14-16
• 1.2.3 基于叶尖计时原理的监测技术16-17
• 1.2.4 其他监测技术17
• 1.3 论文主要研究内容17-19
• 1.3.1 主要工作内容与创新点17-18
• 1.3.2 论文的结构安排18-19
• 第二章 风力机叶片的基本结构及常见损伤分析19-24
• 2.1 风力机叶片的基本结构19
• 2.2 风力机叶片的工作原理19-20
• 2.3 风力机叶片常见损伤类型20-22
• 2.3.1 表面磨损、砂眼20-21
• 2.3.2 裂纹与开裂21
• 2.3.3 材料碳化21-22
• 2.4 损伤叶片的特征及危害22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 基于叶片表面动应变时频域特征参数的损伤监测技术24-46
• 3.1 实验装置24-29
• 3.1.1 风力机24-25
• 3.1.2 光纤光栅应变传感器25-28
• 3.1.3 光纤解调仪28-29
• 3.2 实验方案29-30
• 3.3 信号的特征值提取方法30-35
• 3.3.1 幅域特征参数30-31
• 3.3.2 时域特征参数31-32
• 3.3.3 频域特征参数32-35
• 3.4 双树复小波变换在信号分析中的应用35-39
• 3.4.1 离散小波变换（DWT）35-37
• 3.4.2 双树复小波变换（DT CWT）37-39
• 3.5 实验结果及分析39-45
• 3.5.1 时域结果及分析39-42
• 3.5.2 频域结果及分析42-43
• 3.5.3 双树复小波变换结果及分析43-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 风力机叶片工作时的噪声形成机理及传声器设计46-58
• 4.1 风力机噪声的分类46-49
• 4.1.1 气动噪声46-48
• 4.1.2 机械噪声48-49
• 4.2 传声器49-55
• 4.2.1 传声器的分类49-52
• 4.2.2 传声器性能参数52-53
• 4.2.3 传声器的设计53-54
• 4.2.4 传声器的性能验证54-55
• 4.3 实验方案55-56
• 4.4 软件设计56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 叶片音频信号特征提取和分析技术研究58-70
• 5.1 音频信号的特征值分析58-64
• 5.1.1 声音样本的时域特征58
• 5.1.2 声音样本的能量谱特征58
• 5.1.3 声音样本的功率谱特征58-61
• 5.1.4 声音样本的自相关函数特征61-62
• 5.1.5 声音样本的A计权 1/3 倍频程特征62-64
• 5.2 风场声音实测64-69
• 5.2.1 测量方法65
• 5.2.2 实验结果及分析65-69
• 5.3 本章小结69-70
• 第六章 总结与展望70-72
• 6.1 全文总结70
• 6.2 研究展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1010069