风电机组偏航制动系统刹车片检测装置的设计与应用

风力发电机组长期运行后,偏航制动系统刹车片过度磨损会造成风电机组偏航制动系统漏油、制动器螺栓断裂,甚至刹车盘损坏。基于此,设计了偏航制动系统刹车片检测装置。该装置由信号电源、微动行程开关、行程开关底座以及风电机组可编码逻辑控制器控制系统的数字量输入点组成。装置应用于内蒙古恒润新能源有限责任公司恒润风电场,大大提高了偏航系统的可靠性,降低了企业运营成本,保障了机组安全稳定运行。     

海上风电机组偏航系统抗台风优化控制策略

鉴于台风风速的强非平稳性会导致较大的风力发电机组极端荷载,风电机组偏航系统频繁启停会影响机组安全稳定性的问题,设计了一种变结构模型参考自适应转速辨识器,用于对风电机组偏航电机的转速进行有效辨识,通过建立偏航电机无传感矢量控制系统来达到优化偏航系统抗台风控制策略的目的。所提出的控制策略在风场进行了试验验证,其结果表明,风电机组偏航电机能快速响应使风轮追踪主风向,叶片根部和塔筒底部的等效疲劳载荷至少降低了1.28%,机组的叶尖速比和风能捕获系数分别稳定在0.948和0.483附近,偏航次数降低了13.5%。     

风电场机组偏航轴承与底座连接螺栓断裂原因分析及处理

风电场机组在运行之中,会产生不同频率的摆动,这种摆动含有一定的交变应力,造成螺栓的预紧力降低,预紧力的降低会造成螺栓的断裂,这次风电场机组偏航轴承与底座连接螺栓断裂,就是由此类因素造成,本文介绍了螺栓断裂的原因、分析、处理及螺栓的现场施工方法。     

风电机组叶片螺栓断裂原因分析及处理

某风电场在进行风电机组整年定检力矩维护时,发现叶片螺栓存在断裂情况,对断裂螺栓进行检查发现螺栓伴有典型的疲劳辉纹,结合螺栓质量、强度分析、断口宏观观察等,确定螺栓断裂特征为疲劳断裂。针对该问题,从前期运输、现场到货检查、施工过程控制以及后期维护等方面,确定造成叶片螺栓疲劳断裂的原因为叶片在举车倒运过程中螺栓受损,螺栓润滑剂涂抹不符合要求,以及后期维护不到位。对损坏的螺栓进行了更换,并提出后期维护建议,以确保机组安全稳定运行。     

基于机舱式激光雷达测风仪的风电机组偏航控制偏差测试方法

偏航控制系统是水平轴风电机组控制系统的重要组成部分,风电机组安装之后,受到叶轮紊流、偏航控制策略、风向标零位安装方位角等的影响引起机组偏航控制偏差的出现,直接影响了风电机组的经济性和安全性。分析了偏航控制偏差产生的原因,提出了一种基于机舱式激光雷达测风仪的风电机组偏航控制偏差测试方法,并通过对现场测试数据的分析,提出了考虑风速变化的分段优化方法和建立来流风向和机舱位置风向的传递函数方式对偏航控制偏差优化的建议,提升在运风电机组的发电性能。     

风电机组零部件装配需要新理念

装配不仅是将零部件简单组合,而是优化组合、控制和检验三方面的完美组合。风电紧固件是风电机组的主要连接件,在风电机组中,大量使用高强度螺栓的联接。它占风电机组零部件总数量的22%左右。变浆轴承与叶片、轮毂与变浆轴承、轮毂与主轴、主机架与偏航轴承、主机架与发电机机架、主轴承与主机架、齿轮箱     

含变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化

目前对广泛采用的变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化问题还少见有研究。分析了变速恒频风电机组有功功率特性,建立了含变速恒频风电机组的配电网无功优化模型,并分析了风速变化对风电机组输出有功功率的影响。采用二进制粒子群优化算法对配电网中有载调压变压器和并联电容器组等无功控制变量进行优化,通过算例分析验证了该方法的有效性。     

状态监测在风电机组齿轮箱上应用的探讨

状态监测不仅适用于风电机组齿轮箱，同时适用于风电机组的主轴，发电机和偏航系统轴承状态的监测，状态监测可以对风电机组进行故障诊断，还可以针对正在运行的风电机组，进行运转状态的全过程监测。     

变速恒频风力发电机组的无功功率极限

根据变速恒频风电机组的工作原理，建立了变速恒频风电机组的稳态数学模型，该模型考虑了风力机、双馈电机及其转速控制的稳态特性。在此模型的基础上，提出了计算变速恒频风电机组无功功率极限的方法，并对一变速恒频风电机组进行了计算分析，验证了所提方法的可行性。     

基于最佳叶尖速比的风电机组静态偏航 误差分析及检测方法

风电机组的偏航误差降低风能利用率,危害机组运行安全。风向传感器零点偏移角是风轮轴线和传感器零点之间的夹角,其使风轮不能完全对风,造成风电机组的静态偏航误差。提出基于最佳叶尖速比的功率趋势分析方法,检测风电机组的静态偏航误差。先由输出功率曲线确定机组运行于最大风能捕获模式的风速区间,再结合叶尖速比曲线确定该模式下的最佳叶尖速比风速区间。建立了二维累加功率模型,将SCADA系统的输出功率数据先后按照偏航角和风速两个维度累加,得到各风速区间内输出功率随偏航角变化的曲线。根据空气动力学贝兹理论,在最佳叶尖速比风速区间内,输出功率最优值对应的偏航角等于风向传感器零点偏移角。利用激光雷达测风仪在冀北风电场进行实际测试,结果验证了功率趋势分析方法具有较高的误差检测精度,也说明了选择最佳叶尖速比区间的必要性。     

基于CPSO的PID神经网络及偏航电机控制策略

风电机组偏航系统具有高度的非线性与不确定性,采用传统的基于精确数学模型控制方法用于风电机组偏航系统,难以获得期望的稳定性、鲁棒性等控制性能.针对以上问题,借鉴传统静态神经网络的逆系统控制方法,并根据非线性自回归平均模型(NARMA-L2),给出了基于合作粒子群算法(CPSO)的PID神经网络控制策略(PIDNNC),并基于该策略设计了PIDNNC积分合成控制系统,提出了基于该策略的PIDNN神经网络控制系统设计方法.通过建立偏航系统的仿真模型进行仿真实验,并与PID控制器的控制效果进行比较,表明该控制策略能提高偏航系统的稳定性、鲁棒性和控制精度.通过偏航实验系统进行实验验证,结果表明该控制策略是可行和有效的.     

兆瓦级风电机组叶片延长在线安全预警系统设计

叶片延长可有效地提高风电机组发电量,降低额定风速,为风电场进行风电机组技术改造提供了一种可行的方法,尤其是低风速区域。然而,叶片延长后必然导致叶片载荷增加,从而影响风电机组叶片的稳定性和可靠性。首先分析了兆瓦级风电机组叶片延长增功原理及载荷、螺栓安全性,然后设计了兆瓦级风电机组叶片延长在线安全预警系统总体方案,并从系统功能、智能采集系统、网络拓扑和总体应用原则等方面详细介绍了在线安全预警系统方案。以江苏徐州某风电场2 MW风电机组叶尖延长为例,分析了叶片延长后获得的功率和额定风速变化,讨论了叶片延长前后风速不同时叶片各方向的弯矩变化情况,确定叶根螺栓承受的周期性疲劳载荷,为风电机组因螺栓、叶片损伤等问题引发安全事故预测提供一种有效方法。     

基于BP神经网络和多因素权重法的风电机组载荷预测和分析

基于BP神经网络,建立了风电机组关键部位载荷的快速准确预测方法。以风电机组关键参数风速、空气密度、湍流强度、入流角、风切变、偏航误差角等为自变量,以机组关键部位载荷作为输出变量,建立用于快速预测机组关键部位载荷的BP神经网络模型;然后基于多因素权重法对风电机组不同参数的影响权重进行分析,获得影响风电机组载荷的关键变量。结果显示:基于叶素-动量理论模型计算得到不同风况下风电机组关键部位载荷,然后设置合理的神经网络结构以及合适的神经网络参数,可以实现对不同风况下风电机组关键部位载荷的预测;对于叶根和塔底的平均载荷和极限载荷4个不同的变量,风速、空气密度、湍流强度、入流角、风切变、偏航误差角等参数影响的权重各不相同。     

变频偏航控制器的研究

风电机组偏航系统是一个时变、多变量、非线性、强耦合的系统,将传统的直投模式用于风电机组偏航系统,很难得到期望的鲁棒性、稳定性等控制性能同时还会造成很严重的机械损耗问题.针对以上问题,以异步电机矢量控制原理为基础,设计了一种无速度传感器电机控制的变频偏航控制系统.该偏航系统采用主动迎风的方式,通过风向传感器获取机舱的相对风向,由DSP控制偏航电机软起动、软停止,从而使偏航控制系统能够自动跟踪风向.试验证明,采用DSP控制电机软起动、软停止,运行精度高、实时性好,系统能准确且快速地使机舱对风,同时减少系统的机械损耗.     

变速恒频双馈风电机组分段分层控制策略的研究

针对并网后变速恒频双馈风电机组的优化运行及其与电网的协调问题,依据分段分层控制思想,提出了变速恒频风电机组的并网控制策略:按照风速将风电机组的控制分为两个阶段,即低风速的最大风能追踪控制阶段和高风速的恒功率控制阶段,同时依据分层思想将风电机组电气部分的控制分为参考值的整定和对参考值的跟踪两层控制.利用该分段分层控制策略,对北方某风电场及其接入系统中风电机组的运行特性和接入系统中关键性节点的电压特性进行了仿真分析,结果表明该控制策略不但可以实现风电机组的优化运行,而且能较充分地发挥风电机组中双馈发电机的无功调节能力,提高风电机组并网后的电压稳定性,保证全网无功优化运行.     

1.5MW双馈式变速恒频风电机组控制系统研究

变速恒频风电机组具有风能转换效率高、能吸收阵风能量、可以实现发电机和电力系统的柔性连接、“零冲击”并网、运行噪声小等优点,是国际上现代风力发电的主要发展方向之一。文章针对变速恒频风电机组的变速控制方式进行了研究,且以兆瓦级变速恒频风电机组为模型,对几种变速控制策略进行了仿真。并在对分析仿真结果的基础上,结合大型变速恒频风电机组的整机特点和控制方法的可行性,采用了功率闭环的变速控制策略;最后在自主研发的1．5MW变速恒频风电机组控制系统及变流器样机上,对变速运行的功率控制策略进行了大量实验和长期的现场试运行,验证了变速控制方式的可行性与实用性。     

基于孤立森林与稀疏高斯过程回归的风电机组偏航角零点漂移诊断方法

偏航角零点漂移严重影响风电机组性能,将之消除的前提是对其进行可靠且快速的检测。基于风能捕获机理,该文提出一种运用机器学习算法的偏航角零点漂移诊断方法。首先,采用孤立森林(isolatedforest,IF)异常值检测算法对数据进行预处理;其次,建立非参数模型稀疏高斯过程回归(sparse Gaussian process regression,SGPR)估计偏航角零点漂移;最后,利用多个风电场的风电机组实际运行数据对所提方法进行验证,并分析不同诊断模型对数据量的依赖性。结果表明:IF+SGPR方法准确性高,所需数据量少,能够快速诊断偏航角零点漂移;该诊断方法能够应用于各种电场不同型号的风电机组,普适性较高。     

大容量永磁同步风电机组系统谐振与抑制策略

风电机组变流器是变速恒频风电机组的核心部件,变流器电网侧滤波器在保证良好并网特性的同时也给系统带来了谐振稳定性问题.基于风电机组变流器网侧滤波器动态特性进行分析,揭示了风电机组谐振机理,提出了虚拟变阻尼谐振抑制策略.在MATLAB/Simulink中建立了2.0 MW直驱型永磁同步风电机组仿真模型,实现了风电机组谐振与抑制的全过程仿真.利用电网谐波发生模拟装置,首次在2.0 MW永磁直驱风电机组上进行了机组谐振与抑制现场试验.仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐振抑制策略的有效性,对实际运行时风电机组的谐振问题和风电机组变流器设计具有指导意义.     

600MW机组轴瓦挡油环断裂原因分析及处理措施

华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司1号、2号机组投产运行后经常出现轴振偏大、轴承箱内有异音等问题。经检查发现,3号—6号瓦挡油环内环断裂、定位销断裂及挡油环内环结合面螺栓松脱,分析认为主要原因是挡油环内环凸肩与挡油环外环定位销的径向配合位置不合理所致,挡油环外环定位销与挡油环内环定位槽的配合高度最大达0.80 mm。对此进行了如下改造:增加防止挡油环内环周向旋转的定位键,加大定位槽宽,将挡油环内环结合面连接方式由螺栓固定改为插接方式。改造后,机组轴系局部振动正常,消除了因轴瓦部件发生碰撞产生的异音,解决了机组轴系局部振动超标及因挡油环断裂轴瓦内油压过低造成轴瓦烧损问题,保证了机组的安全稳定运行。     

直驱风力发电机组强度振动特性分析及优化设计

系统阐述了直驱风电机组可靠性分析、疲劳损伤计算流程;对风机振动特性进行了研究分析;提出了机组优化设计的目标;并对风电机组的螺栓和焊缝连强度计算进行了说明。