风轮不平衡特性分析与故障诊断方法研究

发布时间：2020-10-19 21:35

　　 风轮系统是风电机组进行能量转换的重要部分,其运行稳定性直接关系到风电机组的安全和效率,还会影响风电机组的发电量和发电质量。随着海上风电技术不断发展,使风电机组输出功率变得更大,塔架更高,叶片更长,而且海上风电机组运行环境更复杂,因此由质量不平衡、气动不平衡引起的风轮不平衡故障成为了威胁风电机组安全运行,影响风电机组性能的严重问题。因此,研究风轮不平衡特性及故障诊断方法来对其故障进行早期预警及故障诊断具有实用价值。针对风电机组风轮不平衡问题,本文根据空气动力学和结构动力学相关知识对风轮不平衡状态下的风电机组进行了载荷分析,推导了风轮不平衡对发电功率、风轮转速、输出转矩、风电机组振动和发电机电流的影响。基于Bladed搭建了3MW风电机组模型,并进行了风轮不平衡仿真分析,仿真包括等效不平衡质量块大小、不平衡质量块距轮毂中心距离、不平衡质量块初始位置角、单叶片桨距角偏差四个不平衡变量,分为5组对照,分析验证了不平衡变量对风电机组性能的影响,结果表明质量不平衡主要造成功率波动,引起较严重的机舱水平振动和扭转振动;气动不平衡主要使发电功率下降,引起机舱较严重的轴向振动。通过对基于正则化的动态载荷反求方法的研究,提出了一种基于正则化的风轮不平衡故障诊断方法,建立了该方法对风轮不平衡故障诊断流程,并对该方法进行了实用性验证。结果表明该方法能够比较准确的定位故障的位置和程度,并且在有噪声影响的情况下还能保持比较好的准确性。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM315
【部分图文】：

a 2009～2018 年全球风电累计装机容量 b 2009～2018 年全球风电年新增装机容量图 1.1 2009～2018 年世界风电发展情况Fig. 1.1 World wind power development from 2009 to 2018

1a 2012～2018 年中国风电累计并网装机容量 b 2012～2018 年中国风电新增并网装机容量图 1.2 2012～2018 年中国风电发展情况Fig. 1.2 China's wind power development from 2012 to 2018

2图 1.3 风电机组各部分故障率（%）Fig. 1.3 Failure rate of each component of the wind turbine（%）
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本文编号：2847754