【摘要】：風(fēng)電技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是單機(jī)容量大型化，就是增加柔性體葉輪尺寸以獲得更多的風(fēng)能，但同時(shí)需要更高的塔架支撐葉輪；另外隨著風(fēng)能資源豐富的風(fēng)區(qū)開發(fā)完畢，低風(fēng)速區(qū)的風(fēng)電技術(shù)得到快速發(fā)展，為了獲得相同的額定功率，其葉片長(zhǎng)度設(shè)計(jì)的更長(zhǎng)，迎風(fēng)掃略面積更大，相應(yīng)塔架高度更高。由此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔度增加，在運(yùn)行過程中，容易加劇機(jī)組振動(dòng)問題。過大的振動(dòng)水平不僅降低機(jī)組工作效率及產(chǎn)生很大的噪聲，甚至造成機(jī)組某些零部件失效，降低機(jī)組設(shè)計(jì)壽命。所以僅靠增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度會(huì)大幅提高機(jī)組度電成本，采用振動(dòng)控制措施是解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力響應(yīng)問題的有效方法。 本文結(jié)合某風(fēng)電場(chǎng)的機(jī)組振動(dòng)加速度超限引起報(bào)警停機(jī)問題，對(duì)該風(fēng)電場(chǎng)所安裝的3MW機(jī)型進(jìn)行振動(dòng)分析，通過計(jì)算機(jī)仿真得到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性部件的固有特性，提出采用多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)控制，應(yīng)用動(dòng)力學(xué)軟件FAST及ADAMS仿真振動(dòng)控制效果。主要內(nèi)容如下： (1)運(yùn)用結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)軟件，建立了一個(gè)包括葉輪、塔架、傳動(dòng)系統(tǒng)等模型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的整機(jī)動(dòng)力學(xué)模型，其中葉片參數(shù)采用生產(chǎn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，葉片使用了8種不同的翼型鋪層制造，建立葉片模型時(shí)分別考慮了每種翼型的剛度特性；建立塔架模型時(shí)考慮了連接法蘭盤參數(shù)的影響，保證了動(dòng)力學(xué)模型的準(zhǔn)確性，可以較準(zhǔn)確地描述所研究機(jī)組的整機(jī)動(dòng)力學(xué)特性。 （2）對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行線性化處理，分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性部件的固有頻率，通過FAST仿真計(jì)算其固有頻率結(jié)果，與用Bladed軟件得到的風(fēng)力機(jī)的固有頻率進(jìn)行比較，為振動(dòng)控制裝置設(shè)計(jì)提供參數(shù)設(shè)置依據(jù)。 （3）根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)特性，進(jìn)行多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的參數(shù)設(shè)置，結(jié)合動(dòng)力學(xué)模型，建立振動(dòng)控制模型。通過極限陣風(fēng)、湍流風(fēng)及組合工況下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力學(xué)仿真分析，驗(yàn)證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)控制前后的減振效果。 另外通過風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，機(jī)組安裝多重振動(dòng)控制裝置后，能夠達(dá)到降低振動(dòng)水平的目的，尤其是解決了額定風(fēng)速以上機(jī)組振動(dòng)問題及偏航控制伴隨的振動(dòng)加速度超限停機(jī)問題。由此驗(yàn)證了該多重振動(dòng)控制裝置抑制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)水平的有效性。
【圖文】：

能源和環(huán)境是當(dāng)今人類可持續(xù)發(fā)展和健康生存的亟需解決的問題之一，制約著人類的生存與發(fā)展，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，優(yōu)化資源配置，發(fā)展新能源已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)環(huán)境挑戰(zhàn)、走可持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇。風(fēng)能作為技術(shù)成熟的新能源之一，具有蘊(yùn)藏量豐富、可再生、分布廣、無污染等特性，具備規(guī)�；_發(fā)利用價(jià)值，風(fēng)力發(fā)電受到了各國(guó)政府、能源界和環(huán)保界的高度重視。根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）發(fā)布的 2013 風(fēng)電發(fā)展報(bào)告，2013 年全球新增裝機(jī)容量達(dá)到 35,467MW，截至 2013 年年底全球累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到318,137MW；中國(guó)2013年新增裝機(jī)容量16,100MW，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到了91,424MW[1]。圖 1-1 列舉了 2001 年以來全球及中國(guó)風(fēng)電每年新增裝機(jī)容量情況，表 1-1 列舉出了世界主要風(fēng)電國(guó)家的累計(jì)裝機(jī)情況，可以看出全球風(fēng)電新增裝機(jī)容量相比 2012 年有大幅的減少，而中國(guó)新增裝機(jī)容量經(jīng)歷 2010 年以來的連續(xù)兩年的回落趨勢(shì)后，，2013 年新增裝機(jī)容量大幅提高同比 2012 年增長(zhǎng) 24.2%，占比 2013 年全球新增裝機(jī)的 44.4%，全球風(fēng)電發(fā)展的主要市場(chǎng)仍然在中國(guó)。

模型考慮了法蘭盤參數(shù)的影響。 （2）對(duì)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行線性化處理，分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的固有特性，為振動(dòng)設(shè)計(jì)提供參數(shù)。 （3）根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)特性，進(jìn)行多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的參數(shù)設(shè)計(jì)，風(fēng)荷載、湍流風(fēng)及組合工況下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)力學(xué)仿真分析，驗(yàn)證風(fēng)力發(fā)電機(jī)制前后的減振效果。 另外通過風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，機(jī)組安裝多重振動(dòng)控制裝置后，能夠達(dá)到降低振動(dòng)的，尤其是解決了額定風(fēng)速以上機(jī)組振動(dòng)問題及偏航控制伴隨的振動(dòng)加速度超題。由此驗(yàn)證了該多重振動(dòng)控制裝置抑制風(fēng)力發(fā)電機(jī)組振動(dòng)水平的有效性。 本文的技術(shù)路線如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM315

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2583309