风力机叶轮质量不平衡故障建模及仿真研究.pdfVIP

第 48卷第 6期 机 械 工 程 学 报 VO1．48 NO．6 2012 年 3 月 JOURNAL0FMECHANICALENGINEERING Mat． 2012 DoI： 10．3901／JME．2012．06．130 风力机叶轮质量不平衡故障建模及仿真研究水 杨 涛 ，2 任 永2 刘 霞2 黄树红2 高 伟2 (1．广东电网公司电力科学研究院 广 1510600； 2．华中科技大学能源与动力工程学院 武汉 430074) 摘要：风力机叶轮质量不平衡故障对风力发电机组的安全稳定运行影响很大，传统的基于振动的故障诊断方法需要在风力机 上安装大量的传感器，成本较高同时可靠性也较差。近年来，已有学者采用基于电信号的故障诊断方法对该故障进行试验研 究，但未对该诊断方法进行理论上解释。在对该故障机理进行简要阐述后，在理论上推导该故障对风力机电功率造成的影响， 利用 Simulink建立在该故障状态下包含叶轮、传动链与发电机的风力机模型，仿真得到该故障条件下的电功率信号，频谱 分析的结果显示其包含叶轮旋转的一倍频分量，且随着不平衡质量的增大而增大，与德国ISET研究所等试验研究的结果相 符，仿真的结果从定量的角度表现该故障的严重程度，该方法可应用到故障诊断系统中用以确定不平衡质量的大小。 关键词：风力机 质量不平衡 故障诊断 故障建模 中图分类号：TK8 ResearchontheM odelingandSimulationofW indTurbineRotor ImbalanceFault Y_ANGTao， REN Yong LIU Xia2 HUANG Shuhong GAOW ei r1．ElectricPowerScienceResearchInstitute． GuangdongPowerGridCorporation，Guangzhou510600； 2．SchoolofEnergyandPowerEngineering， HuazhongUniversityofScienceTechnology,Wuhan430074) Abstract：Therotormassimbalancehasabigeffectonthesafeandstableoperationofthewindturbinegenerators，thetraditional diagnosistechnologieswhicharebasedonthevibrationmonitoringrequirealargenumberofsensorsmountingonwindturbines，it costsalotandthereliabilityisalsopoor．Theexperimentresearcheshavebeenmadeusingthediang osistechnologiesbasedonhte electricalsignalsinrecentyears，butithasnotprovidetheoryunderstna dingforthediangosistechnologies．Basedonthedescription ofthemechanism ofthefault，thenintheory,derivetheimpactofhtefaultonthegeneratorpower,finallyestablishthesimulink modelunderthefaultwhichcontainstherotormodel，thedrivetrainmodelna dthegeneratormodel，na dobtainedthegenerator powersignalwhichhasdetectedthe1strfequencyoftherotorunderthefault，withtheimbalanceincreases