垂直軸風力機具有葉片簡單易加工、運行噪聲低、環(huán)境污染小、安裝維護方便等特點,受到了廣泛的關注。本文基于垂直軸風力機樣機進行實驗,研究狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術在風力發(fā)電領域的應用。借鑒狀態(tài)監(jiān)測技術在國內外的應用情況,針對垂直軸風力機的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷進行了相關研究,主要研究內容如下:首先,對垂直軸風力機的結構進行了分析,分析需要進行重點監(jiān)測的位置;主要對風力機的葉片、支撐橫梁和主軸進行監(jiān)測,針對各部分進行了靜力學分析和模態(tài)分析;根據分析的結果對葉片、支撐橫梁和主軸設計出具體的監(jiān)測方案,主要進行應力應變測試和振動測試;對常用的故障信號分析方法進行了簡單介紹。然后,根據設計的監(jiān)測方案進行了硬件設計,主要包括電源模塊、信號處理模塊、應變片測量電路的設計和無線傳輸模塊以及振動加速度傳感器的選擇。將設計的監(jiān)測系統(tǒng)安裝在風力機樣機上,搭建了由風力機樣機、小型風洞和dSPACE半物理仿真平臺組成的實驗系統(tǒng)。最后,對監(jiān)測系統(tǒng)進行了相關實驗,主要包括風洞的風速分布測試、葉片的靜態(tài)應力測試實驗和動態(tài)應力測試實驗、支撐橫梁和主軸的應力測試實驗、主軸的振動測試實驗和有撞擊時振動測試,對測試的實驗數據進行了處理分... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１大型風力機的檢修維護?圖１．２海上大型風力機的檢修維護??風力機的檢測與維護是十分困難的，出現故障檢測維修的時間也很長，這是限制風??

傳感器和１個轉速計，將采集的信號接入智能采集單元，通過智能采集單元對信號進行??處理，然后通過無線網絡將數據發(fā)送到服務器上，用戶可登錄服務器查看運行數據，并??進行分析１１３１。在線振動監(jiān)測系統(tǒng)連接示意圖如圖１．３所示。??丨，＇－?Ｉ??Ｉ?機一??—?，〇?＇??議?．．卿壽??｜?Ｉｖｉ＇ｎＶ＊＊?．??卜—〇?．Ｏ?ｕ—??鴻Ｍ慎銻件發(fā)這報著竊想―?｜?ＵＮ?＞?？??通時＊８?發(fā)一?一?ｊ?？＇、Ｉ＾Ｊ?士?ｏｆ—ｔ?＾?漏?篆．??；；?＾Ｓｍｍ?Ｏｔｒｏｉ２??；??????——？?隱：＂＾屬??圖１．３在線振動監(jiān)測系統(tǒng)ＳＫＦ?ＷｉｎｄＣｏｎ２．０?圖１．４德國Ｐｈｏｅｎｉｘ?Ｃｏｎｔａｃｔ的監(jiān)控系統(tǒng)??如圖１．４所示為德國Ｐｈｏｅｎｉｘ?Ｃｏｎｔａｃｔ公司推出的風力設備監(jiān)控系統(tǒng)，用于風力機葉片??的張力監(jiān)測�；诜胖迷谌~片內部的變形測量器，葉片張力監(jiān)測系統(tǒng)能監(jiān)測并分析測量??器的參數，并推算出風力設備的機械應力載荷。如果超過設定的門限值，輸出設備發(fā)出??警報信號。??如圖１．５所示是由諾丁漢大學ＰＪ．?Ｓｃｈｕｂｅｌ和ＲＪ．?Ｃｒｏｓｓｌｅｙ等同學研究的基于光纖光柵??傳感器測量大型風力機葉片的應變，通過測量在葉片表面預先設點的監(jiān)測點的應變變化??情況，能夠優(yōu)化風力機的葉片結構，檢測風力機的臨界載荷條件和預測維護計劃。通過??密集陣列的傳感器對風力機葉片進行測量

Ｉ?ｈ．?％??：Ｉｔ?．／’?ｙ：ｌ?．?ｔ；：＾Ｋ??圖１．５大型風力機葉片應變監(jiān)測試驗??美國克拉克森大學的Ｔｙｌｅｒ?Ｊ?Ａｒｓｅｎａｕｌｔ和Ａｊｉｔ?Ａｃｈｕｔｈａｎ等同學基于分布式應變傳感系??統(tǒng)對實驗室的小型水平軸風力機進行應力測試。如圖１．６所示是對單葉片進行靜力加載試??驗，測試葉片的應變與受力的一致性，判斷應變片的安裝和數據測量的準確性。圖１．７??所示是利用風洞進行動態(tài)測試，觀察風力機的動態(tài)特性與運行條件的關系，將采集到的??數據與單葉片動態(tài)試驗進行比較分析。該試驗只使用在實驗室階段，并未在大型風力機??上進行推廣［１５］。??網??ｍ?Ｉ?ｎｒ?＇?Ｊ??圖１＿６葉片的靜力加載試驗?圖１．７風力機的風洞試驗??在國內，狀態(tài)監(jiān)測技術在風機上的應用還處于起步階段，各風機制造商逐漸開始進??行試驗性地工作。隨著風力發(fā)電技術的進步和保險市場的成熟，在風機上配置狀態(tài)監(jiān)測??系統(tǒng)將成為必然趨勢［１６］。??２０１２年１０月，北京英華達公司的ＥＮ３６００風機振動監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)在風機安裝??使用，對風機的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，如圖１．８是風力機振動加速度傳感器的安裝測點部位??４??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]H型垂直軸風力機翼型的數值模擬及優(yōu)化[J]. 張健宇,李學敏,陳帆,田仁斌.  流體機械. 2012(10)
[2]STM32F107VCT6平臺下的bxCAN總線技術研究[J]. 胡洪坡,梁書劍,鄭振華,王鐵軍,楊華.  單片機與嵌入式系統(tǒng)應用. 2012(09)
[3]風力機狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術研究[J]. 吳娜,孫麗玲,楊普.  華北水利水電學院學報. 2012(02)
[4]風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 呂躍剛,關曉慧,劉俊承.  自動化與儀表. 2012(01)
[5]高精度電阻測量方法及其應用[J]. 陶蓓,朱靜,劉玉濤.  計量與測試技術. 2011(10)
[6]風電機組故障診斷實現方法探討[J]. 梁偉宸,許湘蓮,龐可,楊明明.  高壓電器. 2011(08)
[7]風力發(fā)電機狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術的研究與進展[J]. 陳雪峰,李繼猛,程航,李兵,何正嘉.  機械工程學報. 2011(09)
[8]風力發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與故障診斷方法研究現狀[J]. 謝源,焦斌.  上海電機學院學報. 2010(06)
[9]在線設備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術的應用[J]. 李建華.  石油化工設備. 2010(03)
[10]振動監(jiān)測技術在風力發(fā)電機組的應用[J]. 任玉亭.  內蒙古電力技術. 2010(02)

碩士論文
[1]水平軸風力機葉片有限元建模及仿真[D]. 馬駿騰.南京航空航天大學 2012
[2]風力機葉片機械損傷動態(tài)監(jiān)測方法與技術研究[D]. 李芒芒.長沙理工大學 2012
[3]基于CORTEX-M3和CAN總線的印染聯合機同步控制系統(tǒng)[D]. 穆騰飛.東華大學 2012
[4]小型風力發(fā)電機葉片設計及仿真分析[D]. 宋芳芳.浙江大學 2012
[5]下肢外骨骼助力機器人系統(tǒng)研究[D]. 楊杰乾.哈爾濱工程大學 2012
[6]垂直軸風力發(fā)電監(jiān)測系統(tǒng)設計[D]. 趙聞.山東大學 2011
[7]風力發(fā)電機組振動在線監(jiān)測及故障診斷[D]. 張小科.華北電力大學（北京） 2011
[8]風力發(fā)電機葉片結構有限元分析[D]. 李彥蓉.華北電力大學（北京） 2011
[9]腿康復機器人主被動控制及實驗研究[D]. 李長勝.哈爾濱工程大學 2011
[10]垂直軸風力機變槳距控制參數優(yōu)化選擇的研究[D]. 鄭樹育.哈爾濱工業(yè)大學 2010



本文編號：3292209