海上风电机组主要机械故障机理研究

分析了海上风电机组三种维修方案的优缺点,表明采用在线检测更加经济.对风机叶片发生故障机理进行了分析,并建立数学模型.分析了齿轮箱、发电机及液压系统机械故障机理,为在线检测提供理论参考.     

考虑灵活运行机组的随机机组组合模型

提出一种随机机组组合模型。为兼顾节能环保,该模型除考虑常规火电机组之外,还考虑了灵活运行机组和风电机组。灵活运行机组具有多种运行模式,将每种模式虚拟为一台单独的发电机,通过设置相应的参数和约束条件实现模式之间的转换,易于与传统机组组合模型相结合。在常规机组组合模型中加入投运风险约束,通过该约束不同的变形形式可以分别考虑负荷波动、发电机组故障和风电场输出功率波动等多种随机因素。2个简单系统的算例分析显示了所述模型在处理灵活运行机组以及考虑随机因素方面的有效性。 4个不同规模的算例分析显示,模型的计算时间能够满足工程计算的需要,具有一定的实际应用前景。     

夹河子水库大坝安全的模糊风险分析研究

阐述了风险分析的基本概念、理论与计算方法.针对传统的风险分析只考虑不确定性中的随机性,而不确定性中还包含有模糊性,提出应充分考虑随机性和模糊性,进行模糊风险分析,从而运用风险分析理论与模糊数学知识建立模糊风险计算模型,并采用水平截集将模糊变量模糊化处理,为非模糊量后运用传统的风险计算方法求解模糊风险概率.     

土石坝坝坡失稳模糊风险分析

通过对土石坝坝坡失稳风险的不确定性进行分析,建立了考虑设计参数模糊性和失效准则模糊性的坝坡失稳模糊风险模型,并运用蒙特卡罗方法求解其风险概率,将模糊参数进行模糊化处理后,可直接采用现有传统风险计算方法计算失事概率。结果表明,坝坡失稳风险分析中考虑了风险的模糊性使计算结果更加合理,风险评价更加符合工程实际。     

基于FMEA的调水工程输水渠道运行安全风险评估

调水工程输水渠道具有距离长、沿途地质环境复杂的特点,为了工程运行安全的标准化和规范化,必须对潜在风险进行评估并提出相应措施。针对输水渠道运行安全问题,选取结构裂缝、冰期输水不畅、渠坡失稳、材料老化、异常渗漏、地基缺陷6种故障模式进行分析评估。基于故障模式和影响分析(FMEA)运用可转换为区间直觉模糊数的多粒度语言评估方法分别对6种故障模式的严重度(S)、不易探测度(D)和发生频度(O)进行评估,运用改进的区间直觉模糊熵计算风险因子权重,最后构建基于TODIM方法各个故障模式排序模型。最终排序结果为异常渗漏风险最大,冰期输水不畅风险最小。通过与传统RPN和TOPSIS方法的排序结果进行比较,结果的可行性和有效性得到了验证。TODIM-FMEA风险评估模型可为调水工程风险评估提出一种新思路。     

土石坝渗透破坏模糊风险分析

渗透破坏是土石坝主要的失事形式之一,文中通过对渗流风险的不确定性进行分析,建立了考虑设计参数模糊性和失效准则模糊性的渗透破坏模糊风险模型,并运用蒙特卡罗方法求解其风险概率.渗透破坏风险分析中考虑风险的模糊性使失事风险的计算结果更加合理,风险评价更加符合工程实际,将模糊参数进行模糊化处理后,可直接采用现有传统风险计算方法计算失事概率.     

基于灰色置信结构的FMEA的土石坝溃坝风险分析及应用北大核心

为有效识别土石坝溃坝的关键风险事件,针对传统的土石坝溃坝风险分析中选取风险因素单一和无法准确描述专家经验信息的不确定性,运用置信结构和灰色关联度理论,提出了基于灰色置信结构的故障模式和影响分析(FMEA)方法和土石坝溃坝故障模式清单,并运用在沟后水库溃坝风险分析中。结果表明:风险分析结果与实际溃坝情况相符,灰色置信结构很好地描述专家经验信息中的不确定性,改进了传统FMEA方法风险排序部分的不足。     

基于灰色置信结构的FMEA的土石坝溃坝风险分析及应用

为有效识别土石坝溃坝的关键风险事件,针对传统的土石坝溃坝风险分析中选取风险因素单一和无法准确描述专家经验信息的不确定性,运用置信结构和灰色关联度理论,提出了基于灰色置信结构的故障模式和影响分析(FMEA)方法和土石坝溃坝故障模式清单,并运用在沟后水库溃坝风险分析中。结果表明:风险分析结果与实际溃坝情况相符,灰色置信结构很好地描述专家经验信息中的不确定性,改进了传统FMEA方法风险排序部分的不足。     

海上漂浮式风力发电机组载荷计算软件特点分析

载荷计算是海上风电机组开发的关键性工作,准确的载荷仿真非常重要。在全面调研海上风电机组载荷仿真计算软件,尤其是浮式载荷仿真软件的基础上,简要介绍了主要计算软件的特点、新的改进及其发展趋势,以期对海上风电载荷计算工程师有所帮助。     

基于外部风况的风电机组振动故障研究

以3台典型风电机组发生振动故障时的风况和地形为研究对象,通过仿真计算结合实测数据并与其他风电机组或测风塔对比分析的方法,对触发风电机组发生振动故障的风况参数及地形特征进行分析论证。研究结果表明：风速、湍流和切变的风况组合是触发风电机组发生振动故障最主要的外部激励因素;地形特征值γ=17°是风电场微观选址中评判风电机组是否容易发生振动故障的临界值。     

风力发电技术发展动态

本文介绍了近几年风电机组研制、风资源评估及风电场发电量预报等风电技术发展动态,简要分析了其发展方向,并对我国的风电开发及技术研发工作提出了建议。总的来说,陆上风电技术已经成熟,今后研究的重点将集中在进一步减小对电网冲击和环境影响以及降低风力发电成本上。海上风电技术处于快速发展阶段,海上专有机组设计、风资源评估、海上施工技术和维护策略将是未来研究的重点。我国应该在大力进行风电工程建设的同时重视风电的基础理论和技术研究。     

海上风电基础结构疲劳寿命分析

针对海上风电基础结构疲劳损伤、疲劳寿命评价方法展开研究.区分疲劳荷载为单级疲劳荷载和多级疲劳荷载联合作用两种情况,考虑渐增型、往复型和正弦波型3种疲劳荷载作用方式,借助三桩导管架式海上风电基础,采用基于S-N曲线和Palmgren-Miner线性累计损伤法则的疲劳寿命估算方法对疲劳荷载作用下的结构疲劳损伤进行了计算,对结构整体寿命进行了评价;对单级疲劳荷载或多级疲劳荷载联合作用时,3种作用方式作用下的基础结构进行了疲劳分析,定义疲劳极限与疲劳荷载造成的应力水平的比值为安全系数,用以量化基础结构各部位或部件的抗疲劳能力,同时验证了加载顺序对于结构的锻炼效应.结果表明:基于S-N曲线和Palmgren-Miner线性累计损伤法则的结构疲劳寿命估算,其依托的应力水平是单独获得的,忽略了加载顺序的影响;渐增型、往复型及正弦波型3种疲劳荷载作用形式对结构疲劳寿命的影响渐趋恶劣;由高到低的加载顺序对结构造成的损伤比由低到高的加载顺序要严重.     

大型海上风机施工短暂工况下的模态分析

海上风电建设中常因异常气象干扰发生施工中断,出现叶片延期安装等施工短暂工况,需重视此类工况下机组的结构安全。依托某海上风电工程,提出了一种机组整体建模方法,采用Block Lanczos法对机组展开模态分析,研究了各施工短暂工况下机组自振特性,并分析了机舱对机组自振频率的影响。数值分析结果表明,在风轮延迟安装工况下,机舱转动惯量及偏心对结构高阶模态影响较为明显;相比于整机工况,各施工短暂工况下,结构模态自振频率均出现较明显提高,不存在波浪荷载激励下的共振风险。     

基于桩筒复合基础海上风机振动特性分析

海上风机所处环境复杂,在风、波浪等随机动载作用下易发生共振破坏。为研究采用桩筒复合基础海上风机的振动特性,选择合理的基础设计参数,利用有限元软件ABAQUS进行海上风机整体建模,采用Block Lanczos方法进行模态分析,同时将所得自振频率与外荷载频率进行对比研究,并分析不同基础形式与不同基础约束条件下的风机整体振动特性。研究发现:前2阶水平弯曲频率与第3阶扭转频率为判断风机整体共振的主要频率;与单桩基础相比,桩筒复合基础能够有效增加风机抵抗水平荷载的能力,且在该设计参数条件下风机能够避免共振的发生;在基础设计时,应考虑桩土相互作用(PSI)的影响。     

风电机组的积分模糊滑模变桨距控制

针对变桨距风力发电机组具有参数变化、强干扰、建模困难等特性,设计出了一种积分模糊滑模变桨距控制器。通过在传统滑模控制器中采用状态变量代替误差项的导数并引入误差项的积分来设计切换函数,消除了传统变结构控制需要已知期望输出信号导数的假设;利用模糊推理动态地调节切换增益,并采用积分的方法对切换增益上界进行估计,避免了传统滑模控制器需要选取不确定因素上界,同时采用合适的连续函数来代替切换增益中的符号函数,有效地削弱了系统的抖振。仿真结果表明:该控制器应用在风速高于额定风速以上的变桨距控制系统中,对系统参数的不确定性和外部干扰均具有很强的鲁棒性,能够有效地改善风电机组变桨距系统的控制性能。     

基于AR模型的海上风机脉动风速时程模拟

为分析海上风机支撑结构及叶片的风振动力响应特性,基于线性滤波法中自回归AR模型,采用Kaimal脉动风速功率谱编制了具备时空相关特性的MATLAB脉动风速时程模拟程序;针对江苏如东黄海海域某4 MW级风机塔筒、叶片等结构进行了实例分析,得到结构表面各控制点模拟脉动风速时程曲线,并结合计算功率谱与目标谱进行对比验证;利用TurbSim软件对自编程序计算精度和效率进行比较。相关计算结果表明该程序简单易操作,所需参数较少;虽无法考虑湍流强度,但具有适用多种风机结构的优点;同时整体模拟效果良好,可有效解决风荷载输入问题。     

考虑冲刷深度的海上风机地震易损性研究

在地震和波浪等复杂环境荷载作用下,海上风机的桩周冲刷和地震动水压力会显著影响海上风机的动力响应。建立了考虑地震动水压力及桩周冲刷效应的海上风机非线性动力计算模型,首先基于场地相关反应谱选取了34条地震动记录,通过多条带分析方法获取了不同工况下海上风机的地震易损性曲线,进一步讨论了地震动水压力和冲刷深度对海上风机地震易损性的影响。研究表明:在一般设防烈度下,冲刷深度对海上风机受到地震荷载作用时能否正常工作有显著影响,对风机发生永久性破坏概率的影响较小;而动水压力对海上风机4种极限状态下的地震易损性的影响均较小。海上风机易损性分析可为海上风机的抗震设计提供一定的理论指导,并具工程应用价值。     

基于ANSYS的近海工程桩基础p-y曲线研究

海上风电机组体积庞大,桩基础需要承受很大的上部结构风压、波浪和自重等荷载的作用,为保证机组正常运行,需要对桩土相互作用进行研究。侧向受荷桩在近海工程中有着十分广泛的应用,p-y曲线法是分析侧向受荷桩桩土非线性相互作用的重要方法。不同土层土体参数各异,粘土和砂土的p-y曲线公式也不相同。采用我国海洋工程常用的API规范法分析土体相关参数,通过p-y曲线分析了混合分层地基的桩土作用相关特性,并且利用ANSYS中的COMBIN39单元实现桩土相互作用仿真计算,绘制出了单元等效应力云图和弯矩分布云图。计算结果表明,在产生相同位移时粘土中的土抗力比砂土要小得多。单桩在风浪等荷载作用下,最大弯矩发生在水面附近;最大位移发生在平台顶部,且最大位移可达0.35 m。研究成果可为近海工程桩基础和平台安全保护提供参考依据。     

基于神经网络算法的海上风机结构状态监测研究

针对目前海上风机结构状态监测研究很少涉及包括基础在内的整个结构体系,而现有模态分析方法某些情况下精度较差,且未经过工程验证的现状,本文采用静力分析与风机结构模态分析相结合的方法,分析并提取了各种环境荷载对风机结构响应显著的特征要数,建立了BP神经网络,提出了传感器的布置原则,并利用克里格插值得到了结构的分布云图。通过对比,神经网络与有限元计算误差在5%左右,具有较高的精度,且计算速度快,可为海上风机结构状态在线监测提供参考。     

近海风电场设计潮位确定初步探讨

在近海风电场工程设计中,设计潮位是一项重要的水文参数。由于风电场工程区常缺乏长期验潮资料,需利用附近具有长期实测资料的海洋水文测站作为参证站,采用多种方法计算设计潮位。文章在总结众多研究成果的基础上,将潮汐性质相似性判断的定量指标及标准应用到近海风电场潮汐相似性检验中,采用短期同步差比法和相关分析法计算近海风电场的设计高、低水位。计算结果表明,笔者推荐的方法是合理、可行的。