不同空气密度下的风力机变桨策略优化研究

针对风力机叶片在较低空气密度下易出现失速等问题,在提前变桨控制策略的基础上,提出了实时调整提前变桨控制策略中的变桨微动角度的调节方法,并采用CFD数值仿真及现场试验进行验证。结果表明,实时调整提前变桨控制策略中变桨微动角度,提高了风力机组在不同运行条件下的适应性,改善了风力机叶片在低空气密度下的流动分离,减小了叶片的动态失速,提升了风力机功率,最大增幅为3.17%。     

兆瓦级风力机液压变桨执行机构疲劳寿命分析

文章建立液压变桨执行机构有限元模型,通过静力学分析得到液压缸与活塞杆的应力分布结果,动力学分析得到液压缸与活塞杆的疲劳载荷谱,将静力学、动力学分析结果及修正后的液压缸及活塞杆材料S-N曲线导入到MSC.Fatigue软件得到风力机液压变桨执行机构疲劳寿命云图。在此基础上,对一台2 MW风力机液压变桨执行机构,对比分析材料及载荷频率改变对液压变桨执行机构疲劳寿命的影响程度,并对液压缸与活塞杆最易受损位置进行了结构优化。研究结果表明,对液压变桨执行机构的设计,尤其在提高液压变桨执行机构甚至风力机整机疲劳寿命方面具有重要指导意义。     

风力机离心变桨机构的系统设计

离心变桨是小型风力机常采用的一种调整方法。本文主要讨论了采用均质圆杆和重锤离心变桨稳速的内轮的设计和参数选择，认为对应际应用有指导作用。     

切出风速下风力机变桨故障叶片气动特性及准静态结构响应分析

为探究大型水平轴风力机达到切出风速停机后变桨故障叶片的气动特性及准静态结构响应,基于计算流体力学方法对NREL 5 MW风力机变桨故障/成功叶片气动侧状态进行分析,并利用双向弱流固耦合及曲屈分析对典型方位角下变桨故障叶片展开研究。结果显示：切出风速下变桨故障叶片挥舞力矩平均值为变桨成功叶片的13.8倍,且前者的流场尾迹更为明显。此外,180°方位角变桨故障叶片较之0°方位角变桨故障叶片应力及叶尖位移分别减小29.8%和32.7%,一阶屈曲因子增加20.2%。     

风切变和塔影效应对风力机变桨距控制的影响分析

随着单台风力机功率的不断增大,变桨距控制对于风力机起动、制动性能的改善和对输出功率的稳定作用不断显现。单台风力机功率的不断增大也导致了塔架的增高和风轮直径的增大,风切变和塔影效应对风轮旋转平面风速分布产生的差异也不断变大。为了验证风速差异对变桨距控制的影响,建立了考虑风切变、塔影效应的风速模型以及基于叶素理论的风力机模型。采用1.5 MW风力机的数据进行研究,仿真验证表明,在集中变桨时,即使参考风速稳定,风速分布的差异也会使实际的风轮输出转矩产生脉动,桨距角产生周期性脉动,从而导致输出功率产生脉动,影响电能质量,同时叶片上产生不平衡的弯矩,增加了叶片的疲劳载荷,缩短了叶片的寿命。大型风力机应采用独立变桨技术来解决这些问题。     

风力机异步变桨的初步研究

针对当前同步变桨距式风力机的变桨特点,总结同步变桨距式风力机缺点,提出要使叶片始终处于最佳升阻比状态必须实现风力机的异步变桨这一观点。通过对风力机组工作状态的理论分析,得出实现这一目标变桨系统所应达到的要求。     

大型风电机组独立变桨控制技术研究

通过对风力机简化模型的分析,推导出风力机的运动方程和输出方程;通过卡尔曼坐标变换将塔架前后运动方程和载荷输出方程所代表的线性时变系统解耦为线性时不变系统,在此基础上提出带3个独立控制环的独立变桨控制策略;利用"GH Bladed"软件对独立变桨控制策略进行仿真试验研究,仿真试验结果表明,采用独立变桨控制技术不但能实现转速控制功能,还能有效减小叶片根部挥舞力矩、轮毂倾翻力矩、偏航力矩的波动,从而能有效降低变桨轴承、主轴、轮毂、偏航轴承、塔架上的疲劳载荷。     

不同海况及伺服系统作用下10 MW单桩式风力机地震易损性研究

为探究不同海况及伺服系统下单桩式近海风力机的地震易损性,以DTU 10 MW风力机为研究对象,建立风浪相关的地震-湍流风-波浪多物理场模型,研究其在变速变桨伺服系统下的动力特性,基于增量动力分析方法评估其地震易损性。结果表明：变速变桨伺服系统可有效缓解风力机高风速下无地震作用时的塔顶振动;当风轮在大推力下,较小的波浪载荷一定程度上可降低风力机塔顶振动及塔底弯矩;随地震动强度增加,风力机各临界损伤状态失效概率逐渐增加;风力机地震易损性主要由地震动强度决定,波浪载荷与湍流风载荷对风力机地震易损性影响较小。     

新型随动变桨垂直轴风力机气动性能的数值分析

文中研究目的是开发一种使垂直轴风力机自启动能力强、风能利用率高的随动变桨技术,此变桨技术的原理是在不需添加任何外加动力的情况下,利用风力机主轴旋转的同时带动风力机叶片的旋转,且保持主轴的旋转角速度是叶片旋转角速度的2倍。通过运用数值模拟的方法,得到了该新型随动变桨垂直轴风力机的气动参数值及特点;并分别将其与传统垂直轴风力机、理想直叶片垂直轴风力机的气动参数进行了对比分析,分析结果表明:新型随动变桨垂直轴风力机的气动性能优于其它两种类型风力机。     

新型变桨立轴风力机涡效应分析

该文旨在通过变桨来改善升力型立轴风力机叶片气动特性,提高风力机最大运行效率。针对设计尖速比下风能利用系数较低的问题,提出减小叶片小攻角范围,增大叶片大攻角工作范围,以重点改善叶片低性能区域的气动特性为出发点,提高风能利用系数新变桨思路。以采用NACA0012翼型、2 m高和2 m旋转直径的两叶片H型风力机为研究对象,从涡理论来分析和比较在最佳尖速比为5的条件下,附着涡、尾随涡、脱体涡和桨距角对攻角、切向力和功率输出的影响规律。研究结果表明:变桨后,叶片的攻角、切向力和输出功率在原最大值两侧均有明显提高,拓宽了叶片高性能的工作区域;涡系中脱体涡对叶片气动特性影响最大,其中在上盘面影响较小,在下盘面影响较大;变桨前后涡系对上盘面的差异较小,对下盘面的影响差异较明显;变桨后,下盘面的叶片的涡尾迹弯曲程度在加大。