风机叶片故障诊断及状态评估方法研究

发布时间：2017-08-07 03:10

  本文关键词：风机叶片故障诊断及状态评估方法研究

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【摘要】：随着全球经济发展越来越快,经济模式不断趋于可持续发展。可再生能源,尤其是风能得到了各国政府的重视,在世界范围内也得到了广泛的应用。由于风电机组通常都是在自然条件极其恶劣的环境下进行工作,这种环境也造成了风电机组的故障率较高,其故障发生的原因也是多种多样的,风机叶片的不平衡故障在风电机组的故障中所占比例还是相当高的。通过风机的各项数据来检测风电机组中的不平衡故障比起其他传统方法来说,在实施以及系统稳定性方面都有着很多优点。然而,通过利用风电机组在发电过程中能量传动过程的变化来检测机组的不平衡故障与运行状态评估,在实际应用中还是面临着挑战。本文对当今风力发电的发展状况与风力发电的叶片故障以及诊断技术方法的现状进行了介绍,通过利用Bladed软件对实际的风况与运行环境进行仿真,并且模拟出叶片常见故障。基于阶比分析来对风机的电流、功率、转速和转矩等信号进行故障特征提取,检测叶片的不平衡故障方法。通过把故障信号进行分析、重构,最后提取明显的故障特征信号与正常工况下的信号进行对比。这种方法是根据提取同步采样的双馈式风力发电机组的转速、电压、电流信号来快速诊断机组中的叶片不平衡故障,并且利用该方法与轴心轨迹方法对叶片的运行状态进行有效评估,为风电机组的安全正常工作提供了保障。其使用的传感器简单、安装方便,适合于现场使用。
【关键词】：风电机组 叶片故障 阶比分析 故障诊断 状态评估 Bladed仿真
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 国内外风电发展状况10-14
• 1.3 课题研究内容14-16
• 第2章 风力发电基础原理16-23
• 2.1 风能的转换原理16-17
• 2.2 风力发电机组结构与分类17-18
• 2.3 风力发电机组的主要类型18-22
• 2.3.1 直驱式风力发电机组18-19
• 2.3.2 双馈式风力发电机组19-20
• 2.3.3 直驱式风力发电机与双馈式风力发电机的特性比较20-21
• 2.3.4 不同风电机组关于叶片的选取21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 叶片常见故障及诊断方法23-37
• 3.1 风电机组叶片的结构23
• 3.2 叶片运行情况与常见故障类型23-26
• 3.2.1 叶片表面覆冰24-25
• 3.2.2 叶片断裂25
• 3.2.3 叶片开裂25
• 3.2.4 叶片疲劳25-26
• 3.2.5 叶片的砂眼与雷击故障26
• 3.2.6 叶片其他故障26
• 3.3 叶片发生不平衡故障时的表现26-28
• 3.4 当前叶片故障研究方法28-35
• 3.4.1 基于特征频移范围的叶片故障诊断29-30
• 3.4.2 利用高斯小波熵进行频谱识别的叶片故障检测30-31
• 3.4.3 基于模糊理论的叶片故障检测31-32
• 3.4.4 基于发电机电流信号检测叶片的不平衡故障检测32-34
• 3.4.5 其他叶片故障检测方法34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 第4章 叶片不平衡故障诊断的实现37-49
• 4.1 故障信号分析与提取过程37-40
• 4.2 阶比跟踪分析方法40-45
• 4.2.1 阶比分析方法原理41
• 4.2.2 阶比分析在风机故障检测中的应用41-45
• 4.3 叶片不平衡故障的评估方法45-48
• 4.3.1 利用阶比分析方法来进行叶片的状态评估45-47
• 4.3.2 利用轴心轨迹分析方法来进行叶片的状态评估47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 对于叶片相关故障诊断的仿真实现49-56
• 5.1 GH Bladed软件简介49
• 5.2 GH Bladed功能与应用49-50
• 5.3 对于不平衡故障的实验研究50-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 工作总结与展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-58
• 参考文献58-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文及专利63-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 田鹏辉;罗衡强;汤亚男;;风力机组叶片防覆冰技术发展现状[J];电器工业;2013年05期

2 周伟;马力辉;张洪波;卢庆华;;风电叶片复合材料弯曲损伤破坏声发射监测[J];无损检测;2011年11期

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本文编号：632579