螺栓预紧力对风力发电机组变桨轴承强度影响的研究

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作者 孟高强 李瑞君 +1 位作者 刘登 燕友增 《机械》 2024年第10期29-36,共8页

变桨轴承是风力发电机组的核心传动部件,为研究螺栓预紧力对其强度的影响,以某型风力发电机组三排滚柱回转支承为研究对象,通过有限元方法建立“轮毂-轴承-叶片”模型,利用梁单元模拟螺栓并施加预紧力,非线性弹簧单元模拟实体滚子,进行... 变桨轴承是风力发电机组的核心传动部件,为研究螺栓预紧力对其强度的影响,以某型风力发电机组三排滚柱回转支承为研究对象,通过有限元方法建立“轮毂-轴承-叶片”模型,利用梁单元模拟螺栓并施加预紧力,非线性弹簧单元模拟实体滚子,进行变桨轴承静力学仿真计算。对比不同螺栓预紧力下极限工况对三排滚柱回转支承套圈应力、位移、滚动体接触载荷分布规律的影响及螺栓自身强度。结果表明,减小螺栓预紧力时,轴承套圈油槽位置应力减小,滚动体接触载荷减小,套圈位移增大。考虑到轮毂侧的滚动体承载略大于叶片侧,实际装配过程中可适当增大内圈螺栓预紧力。 展开更多

关键词 滚动轴承 变桨轴承 三排滚柱回转支承 风力发电机组 螺栓预紧力

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风力发电机偏航齿轮箱太阳轮断齿失效分析

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作者 厉旭旺 黄成彦 +3 位作者 李贵方 范焕 王瀚 魏煜锋 《机械传动》 北大核心 2025年第2期118-124,共7页

【目的】偏航系统的疲劳载荷是风力发电机产生故障的主要原因,偏航驱动等齿轮箱断齿、断轴现象仍为高频故障。失效分析结果表明,原材料的生产工艺、组织调控结果、宏观力学性能调配、部件装配间隙、啮合关系、振动影响是主要的失效原因... 【目的】偏航系统的疲劳载荷是风力发电机产生故障的主要原因,偏航驱动等齿轮箱断齿、断轴现象仍为高频故障。失效分析结果表明,原材料的生产工艺、组织调控结果、宏观力学性能调配、部件装配间隙、啮合关系、振动影响是主要的失效原因。研究分析这些规律,可以查明陆上风机偏航驱动齿轮箱太阳轮输出齿的断齿故障原因,为后续风机的偏航系统研究设计提供技术支撑。【方法】通过对失效输出齿的理化性能测试、SEM断口分析,排查了齿轮结构设计、机组运行状态,确定了断齿原因。【结果】结果表明,输出齿的表层马氏体组织异常分解,导致表面硬度不足58 HRC、硬化层深度偏浅10%,降低了轮齿的表面接触强度;断面残留多个约5μm非金属夹杂物,齿根表面机加工刀痕粗糙,降低了轮齿齿根弯曲强度;运行过程中齿条间有效啮合区仅50%,存在严重偏载,导致轮齿工作应力超出许用应力,诱发齿面疲劳磨损及早期开裂,后期载荷超出承载极限时产生断齿。该偏载断齿现象经机加工艺及齿形优化后有一定改善。 展开更多

关键词 太阳轮 失效 非金属夹杂物 组织异常 偏载

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兆瓦级风电机组偏航减速机断轴故障分析

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作者 孟高强 吉红伟 《装备制造技术》 2024年第11期140-144,共5页

以某风电场兆瓦级风电机组为例,针对偏航减速机第四级太阳轮轴扭断的故障,从偏航系统工作原理、减速机拆解检查、偏航系统数据分析、关键部件计算复核等方面进行分析,发现偏航制动器漏油导致偏航系统制动能力缺失,会进一步引起偏航系统... 以某风电场兆瓦级风电机组为例,针对偏航减速机第四级太阳轮轴扭断的故障,从偏航系统工作原理、减速机拆解检查、偏航系统数据分析、关键部件计算复核等方面进行分析,发现偏航制动器漏油导致偏航系统制动能力缺失,会进一步引起偏航系统频繁滑移;另外,叶片对零异常会导致机组1P振动幅值显著增大,进而增大偏航系统载荷。当偏航系统频繁发生滑移时,在偏航减速机内部存在应力集中的薄弱零件上、在较大的扭转载荷作用下可能导致裂纹萌生,并经历疲劳扩展最终断裂。针此故障,进一步提出对应的解决措施:叶片重新对零并增加偏航回路压力监测,当偏航系统压力异常导致偏航系统滑移时,及时报警停机,防止故障进一步扩大。经过对故障排除后的数据分析发现,所提措施能有效避免此类故障的发生。采取的故障分析方法及相应解决措施,对提高风电机组的安全可靠性,具有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 偏航系统 减速机断轴 偏航系统数据分析 计算复核

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高柔塔风电机组塔筒振源特性分析 被引量：4

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作者 魏煜锋 何维令 +1 位作者 蒋祥增 何宇翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期189-196,共8页

高柔塔风电机组具有轻质、高耸、低阻尼等特点,使得其对各种激励源的动力反应更为敏感,其振源的识别和研究对机组运行时的安全评估具有重要意义。以某140 m级高柔塔风电机组塔筒为研究对象,测量其不同高度处的振动响应信号,利用谱峭度... 高柔塔风电机组具有轻质、高耸、低阻尼等特点,使得其对各种激励源的动力反应更为敏感,其振源的识别和研究对机组运行时的安全评估具有重要意义。以某140 m级高柔塔风电机组塔筒为研究对象,测量其不同高度处的振动响应信号,利用谱峭度法识别诱发塔筒振动的主要振源类型及其特性,通过小波包分解和小波包能量计算原理对实测信号进行分解得到表征各振源特性的频域分量和能量占比,最后对不同工况和不同测点位置的振源特性及其能量占比进行统计。研究发现,在高柔塔风电机组的全生命周期内塔筒结构始终受到其1阶自振或风轮旋转等周期性强振源激励作用,随着发电功率的增加,强振源由单一的1阶自振激励转为1阶自振与风轮旋转联合激励再到完全风轮旋转激励的变化规律,并且在高转速区,风轮的倍频与塔筒的多个模态频率接近,容易引起共振。 展开更多

关键词 高柔塔风电机组 振源识别 谱峭度 小波包分解和小波包能量 周期性振源 共振

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140米级高柔塔风电机组塔筒模态参数识别 被引量：3

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作者 何维令 蒋祥增 +1 位作者 何宇翔 魏煜锋 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2022年第6期219-225,共7页

高柔塔风电机组具有轻质、高耸等特点,对环境激励较为敏感,识别其动力学参数对了解风机的动态特性特别重要。基于随机子空间法,应用奇异值分解技术以及稳定图分析方法,方便快捷识别出高柔塔风电机组塔筒的固有频率、阻尼比、振型模态参... 高柔塔风电机组具有轻质、高耸等特点,对环境激励较为敏感,识别其动力学参数对了解风机的动态特性特别重要。基于随机子空间法,应用奇异值分解技术以及稳定图分析方法,方便快捷识别出高柔塔风电机组塔筒的固有频率、阻尼比、振型模态参数。通过分析不同工况下塔筒振动响应数据,验证了该方法在模型定阶和模态参数提取方面的一致性和正确性。 展开更多

关键词 振动与波 高柔塔风电机组 模态参数识别 随机子空间法 奇异值分解 稳定图

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高柔塔风电机组塔筒振动特性分析 被引量：1

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作者 何维令 魏煜锋 +1 位作者 蒋祥增 何宇翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期172-180,共9页

高柔塔风电机组具有轻质、高耸、低阻尼等特点,使得其在不同激励作用下的振动响应更为激烈,研究其在运行状态下的振动规律和动态特性对机组的安全评估具有重要意义。以某140 m级高柔塔风电机组塔筒为研究对象,测量其在不同高度处的振动... 高柔塔风电机组具有轻质、高耸、低阻尼等特点,使得其在不同激励作用下的振动响应更为激烈,研究其在运行状态下的振动规律和动态特性对机组的安全评估具有重要意义。以某140 m级高柔塔风电机组塔筒为研究对象,测量其在不同高度处的振动响应信号,利用频谱分析方法分析其频域特性和振动形式;通过小波包分解和能量熵计算原理对实测信号进行分解和计算,得到塔筒结振动信号的能量分布特性和能量熵,并分析了两者之间的关系;最后对不同工况下各个测点振动信号的均方根(root mean square,RMS)值和能量熵进行统计,发现:随着发电功率的提升,塔筒振动信号RMS值具有增大的趋势,振动能量具有先分散后集中的分布规律,能量熵具有先增大后变小的变化趋势,试验表明,发生这一变化的本质原因是随着叶轮转速的提升,塔筒结构的振动形式由自振-强迫振动-共振的变化导致了塔筒振动能量的强度和分布发生了改变。 展开更多

关键词 高柔塔风电机组 小波包分解 能量熵 振动能量 振动形式 自振-强迫振动-共振

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锯齿降噪结构在风力发电机组叶片上的应用 被引量：1

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作者 陈宝康 魏煜锋 张敏 《噪声与振动控制》 CSCD 2018年第3期221-224,共4页

基于IEC61400-11风力发电机组噪声测试标准,应用NI硬件和Lab View软件搭建噪声测试系统,对某3.0MW风力发电机组叶片加装锯齿降噪结构前后的噪声辐射值进行现场测试,通过对比4 m/s^8 m/s风速区间的测点噪声值和1/3倍频程频谱数据,研究锯... 基于IEC61400-11风力发电机组噪声测试标准,应用NI硬件和Lab View软件搭建噪声测试系统,对某3.0MW风力发电机组叶片加装锯齿降噪结构前后的噪声辐射值进行现场测试,通过对比4 m/s^8 m/s风速区间的测点噪声值和1/3倍频程频谱数据,研究锯齿结构在大型风力发电机组叶片上的应用效果。研究结果表明,在叶片上安装锯齿降噪结构可显著降低机组在5 m/s^6 m/s风速区间运行时的噪声,对高风速区间内的低频段噪声也有明显降噪效果。 展开更多

关键词 声学 风力发电机组 叶片 气动噪声 锯齿结构 降噪

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次级防风罩在风电机组噪声测试中的应用 被引量：1

8

作者 尚伟 陈宝康 +2 位作者 朱小辉 何宇翔 魏煜锋 《噪声与振动控制》 CSCD 2020年第5期264-267,272,共5页

基于IEC61400-11风力发电机组噪声测试方法搭建噪声测试系统,在传声器处安装次级防风罩对某3.0 MW风电机组进行现场噪声测试。通过对比5 m/s^12 m/s风速区间声压级值、1/3倍频程插入损失及频谱分析,研究次级防风罩在风电机组噪声测试中... 基于IEC61400-11风力发电机组噪声测试方法搭建噪声测试系统,在传声器处安装次级防风罩对某3.0 MW风电机组进行现场噪声测试。通过对比5 m/s^12 m/s风速区间声压级值、1/3倍频程插入损失及频谱分析,研究次级防风罩在风电机组噪声测试中的应用效果。研究结果表明,风速为5 m/s^12 m/s时次级防风罩对信号的插入损失值为0.5 dB^2.4 dB。次级防风罩对除20 Hz^80 Hz、1000 Hz、2500 Hz和8000 Hz^10000 Hz外的其他频带均有不同程度的能量损失。次级防风罩可明显改善风电机组在9 m/s^12 m/s风速区间噪声信号的信噪比,可有效应用于风电机组噪声测试工程中。 展开更多

关键词 声学 风电机组 噪声测试 次级防风罩 信噪比

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风电叶片气动结构耦合设计及其程序开发 被引量：1

9

作者 刘峰 高猛 +1 位作者 陈文光 李军向 《玻璃纤维》 CAS 2020年第2期29-35,共7页

随着陆上风电和海上风电的叶片越来越趋向于大型化,减小叶片载荷和质量,提高叶片气动性能成为十分重要的设计内容。叶片越长,叶片变形对叶片性能的影响也越大,因此采用叶尖挥舞方向变形对叶片性能进行评估,基于叶素-动量理论,实现气动... 随着陆上风电和海上风电的叶片越来越趋向于大型化,减小叶片载荷和质量,提高叶片气动性能成为十分重要的设计内容。叶片越长,叶片变形对叶片性能的影响也越大,因此采用叶尖挥舞方向变形对叶片性能进行评估,基于叶素-动量理论,实现气动与结构的耦合设计,缩短叶片设计周期。以5.8 MW、85 m叶片为例,叶片挥舞方向变形为14.5 m,符合设计要求。 展开更多

关键词 风电叶片 气动外形 优化设计 挥舞变形

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风电工程噪声测试及控制方法分析 被引量：3

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作者 尚伟 陈宝康 刘永强 《机电工程技术》 2021年第11期304-307,共4页

风电产业的迅速发展带来的噪声与环境的矛盾日益突出,噪声控制工程尤为重要,噪声测试与控制技术相辅相成。以NASA模型为例介绍一种风电机组风轮噪声预测计算方法,分析整机噪声声功率级预测方法的应用条件并给出整机噪声测试方法。针对... 风电产业的迅速发展带来的噪声与环境的矛盾日益突出,噪声控制工程尤为重要,噪声测试与控制技术相辅相成。以NASA模型为例介绍一种风电机组风轮噪声预测计算方法,分析整机噪声声功率级预测方法的应用条件并给出整机噪声测试方法。针对不同应用场景给出两种适用于风电机组噪声传播衰减计算方法,指出叶片气动噪声是风电机组的主要噪声源,对比采用锯齿尾缘和控制策略降噪的优缺点,说明风电机组冷却系统噪声特点及噪声控制方法,对于风电机组噪声控制工程的应用有重要意义。 展开更多

关键词 风电机组 噪声测试 噪声控制

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基于Romax的功率分流齿轮箱齿轮修形仿真分析 被引量：2

11

作者 周杜 郑传统 《机械》 2021年第2期71-80,共10页

齿轮箱的可靠性和寿命对风力发电机组的平稳运行起着至关重要的作用,齿轮修形能有效地减小齿轮箱振动、降低噪音以及延长使用寿命。本文以5MW功率分流风电齿轮箱为研究对象,简要介绍了齿轮修形理论以及功率分流式风电齿轮箱的基本结构;... 齿轮箱的可靠性和寿命对风力发电机组的平稳运行起着至关重要的作用,齿轮修形能有效地减小齿轮箱振动、降低噪音以及延长使用寿命。本文以5MW功率分流风电齿轮箱为研究对象,简要介绍了齿轮修形理论以及功率分流式风电齿轮箱的基本结构;利用Romax软件建立了5 MW功率分流齿轮箱模型,利用载荷谱对齿轮箱进行静力学仿真分析,根据齿轮载荷分布、传动误差等参数,对一、二级的齿轮进行齿廓和齿向修形,实现功率分流式风电齿轮箱齿轮间的均载特性,减小齿轮传动误差。 展开更多

关键词 功率分流 风电齿轮箱 齿轮修形 Romax 均载

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基于柔性销结构的风电齿轮箱有限元仿真分析 被引量：1

12

作者 郑传统 周杜 《机械》 2020年第7期69-75,共7页

以某型号柔性销轴结构的风电齿轮箱行星传动系统为研究对象,分析了柔性销轴的基本结构和均载原理;利用有限元方法对风电齿轮箱进行静强度计算、变形分析和齿轮接触应力分析;结果表明:柔性销结构的等效应力、齿轮齿根的弯曲应力、齿面上... 以某型号柔性销轴结构的风电齿轮箱行星传动系统为研究对象,分析了柔性销轴的基本结构和均载原理;利用有限元方法对风电齿轮箱进行静强度计算、变形分析和齿轮接触应力分析;结果表明:柔性销结构的等效应力、齿轮齿根的弯曲应力、齿面上的接触应力均满足要求;套筒母线上的位移曲线近似一条直线,说明销套在受载情况下保持平行移动;齿轮接触应力在沿齿宽方向分布基本一致。柔性销结构能实现风电齿轮箱齿轮间均载性。 展开更多

关键词 风电齿轮箱 柔性销 均载特性 有限元

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基于数据库插值的刚度计算及风电叶片一体化设计

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作者 刘峰 孙松峰 +2 位作者 高猛 陈文光 李军向 《玻璃纤维》 CAS 2020年第4期33-38,共6页

基于气动、结构一体化设计的理念,通过程序脚本驱动,由FOCUS得到叶片刚度分布。通过正交试验构建与弦长、翼型相对厚度、主梁宽度、主梁铺层层数相对应的数据库。在气动与结构计算相互迭代的过程中,根据叶片弦长、翼型相对厚度、主梁宽... 基于气动、结构一体化设计的理念,通过程序脚本驱动,由FOCUS得到叶片刚度分布。通过正交试验构建与弦长、翼型相对厚度、主梁宽度、主梁铺层层数相对应的数据库。在气动与结构计算相互迭代的过程中,根据叶片弦长、翼型相对厚度、主梁宽度、主梁铺层层数调用刚度数据库插值得到刚度。从叶片几何参数设计、刚度求解以及挥舞变形求解,实现叶片气动、结构一体化耦合设计。以5.8 MW,85 m叶片为例,限定叶片挥舞变形为16 m,求解得到的叶片符合设计需求。 展开更多

关键词 风电叶片 气动外形 叶片刚度 挥舞变形

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基于数据表插值求解的风电叶片质量计算方法

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作者 高猛 刘峰 +2 位作者 孙松峰 陈文光 李军向 《玻璃纤维》 CAS 2020年第5期25-29,共5页

由FOCUS得到叶片截面单位长度质量分布。通过正交试验构建与弦长、翼型相对厚度、主梁宽度、主梁铺层层数相对应的数据库。通过各截面弦长、翼型相对厚度、主梁宽度、主梁铺层层数在数据库中对截面的单位长度质量进行搜索插值,得到截面... 由FOCUS得到叶片截面单位长度质量分布。通过正交试验构建与弦长、翼型相对厚度、主梁宽度、主梁铺层层数相对应的数据库。通过各截面弦长、翼型相对厚度、主梁宽度、主梁铺层层数在数据库中对截面的单位长度质量进行搜索插值,得到截面单位质量,再积分得到叶片的总质量。以5.8 MW,85 m叶片为例,给定叶片几何参数,在数据库中进行插值,求解叶片总质量。 展开更多

关键词 风电叶片 气动外形 叶片质量计算 数据库插值

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基于粒子群算法的风电叶片气动结构耦合设计

15

作者 孙松峰 刘峰 +2 位作者 高猛 陈文光 李军向 《玻璃纤维》 CAS 2021年第1期19-22,共4页

通过限制叶片的变形范围,以发电量最大为目标函数,使叶片在轻量化以及刚性方面取得平衡,并通过粒子群优化算法,全局进行寻优。以5.8 MW,85 m叶片为例,通过查表插值求得叶片各截面刚度分布,并采用二结点梁单元分段进行叶片挥舞方向的变形... 通过限制叶片的变形范围,以发电量最大为目标函数,使叶片在轻量化以及刚性方面取得平衡,并通过粒子群优化算法,全局进行寻优。以5.8 MW,85 m叶片为例,通过查表插值求得叶片各截面刚度分布,并采用二结点梁单元分段进行叶片挥舞方向的变形,在变形约束内,求得发电量最高所对应的叶片几何参数。 展开更多

关键词 粒子群算法 风电叶片 气动外形 挥舞变形

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风力发电机组塔底隔声降噪结构的设计

16

作者 尚伟 陈宝康 魏煜锋 《能源与环境》 2020年第4期100-101,112,共3页

针对大型风力发电机组塔底变流器散热器的安装位置和噪声辐射特点,设计1种隔声降噪装置,计算装置结构和材料的隔声频率特性曲线。通过对比试验可知,正对散热器15 m距离处噪声降低11.41~13.00 dB,30 m距离处噪声降低11.00 dB和12.41 dB... 针对大型风力发电机组塔底变流器散热器的安装位置和噪声辐射特点,设计1种隔声降噪装置,计算装置结构和材料的隔声频率特性曲线。通过对比试验可知,正对散热器15 m距离处噪声降低11.41~13.00 dB,30 m距离处噪声降低11.00 dB和12.41 dB。隔声降噪效果较为明显,有效改善风电机组对环境的噪声污染。 展开更多

关键词 风电机组 隔声降噪 噪声控制

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大型风力发电机组复杂地形下整机运行载荷测试及优化分析 被引量：3

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作者 魏煜锋 陈宝康 +1 位作者 余高阳 石宇峰 《机械传动》 CSCD 北大核心 2017年第8期145-149,共5页

随着风能资源开发利用技术的逐步推广与成熟,大型风力发电机组的安装运行环境逐渐由常规的平坦地形向复杂地形发展,机组运行工况更为恶劣,并受到更多不确定因素的影响,因此有必要对风电机组在复杂地形下的整机运行载荷进行测试研究。以... 随着风能资源开发利用技术的逐步推广与成熟,大型风力发电机组的安装运行环境逐渐由常规的平坦地形向复杂地形发展,机组运行工况更为恶劣,并受到更多不确定因素的影响,因此有必要对风电机组在复杂地形下的整机运行载荷进行测试研究。以广西恭城风场的某3.0 MW风力发电机组为测试对象,制定专门的测试方案,基于MATLAB软件开发程序分析测试数据,应用雨流法得到叶片和塔筒的载荷统计、10 min等效载荷。通过对比采取控制策略前后的载荷优化量和动态特性分析了载荷优化效果。结果表明,控制策略优化改变了载荷特性,有效降低了等效载荷,有利于延长风电机组疲劳寿命。研究结果对大型风力发电机组在复杂地形下的安装运维具有指导意义,同时可为进一步研制适用于复杂地形的机型提供支持。 展开更多

关键词 风力发电机组 复杂地形 载荷测试 载荷优化

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