风力机气动力不对称故障建模与仿真.PDF

第 卷第 期 振动测试与诊断 年 月 风力机气动力不对称故障建模与仿真 冯永新 杨 涛 任 永 黄树红 高 伟 陈 刚 广东电网公司电力科学研究院 广州 华中科技大学能源与动力工程学院 武汉 摘要 风力机气动力不对称故障对风力发电机组的安全稳定运行有很大的影响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 对该故障进行了实验研究但未对该诊断方法进行理论上解释笔者研究了气动力不对称故障下的风力机的塔架 振动和气动力的耦合规律阐述了造成电功率波动的机理指出电功率的波动来源于塔架的振动建立了整个风力 机组故障状态下的模型仿真得到了故障条件下的塔架振动信号与电功率信号对仿真得到的振动信号与电信号 进行信号处理结果显示其中均出现了叶轮旋转的一倍频分量与德国等实验研究的结果相符对开发新的 故障诊断算法具有重要意义 关键词 风力机气动力不对称故障建模电功率信号 中图分类号 在电功率信号中提取出了叶轮的旋转一倍频分量 引 言 与实验结果相符但故障对塔架振动的影响则未作 分析同时也未阐述故障影响电功率信号的机理 近年来随着风电行业的快速发展风力机的安 笔者研究了气动力不对称故障下的风力机的塔 全稳定运行日益引起人们的关注风力机故障会造 架振动和气动力的耦合规律建立了风力机整机动 成风电机组运营商经济上的巨大损失风力机气动 力学模型利用 构建了 力不对称故障就是其中的一种特别是风力机的容 的定速风力机仿真模型并进行了仿真仿真结果 量越来越大叶轮直径越来越大塔架高度也越高 清楚阐述了故障是如何由叶轮影响到塔架引起其振 该故障会引起风力机整体结构的巨大振动在各部件 动同时影响发电机端引起电功率波动 中造成疲劳应力进而影响到风力机的寿命针对该 故障很多学者进行了振动的实验研究德国 气动力不对称概述 研究所 对气动力不对称故障进行了大量的实