大型風力機組葉片流場建模與損傷識別.pdf

1、風力機葉片是風力機組關鍵部件，由于葉片長期露天工作在惡劣的環(huán)境下，難以避免受到冰凍、陣風等自然因素的破壞以及長時間運行產生的疲勞裂紋等故障隱患。因此，為避免由葉片故障導致的巨額經濟損失，對葉片損傷進行及時有效地識別診斷顯得尤為重要。
　　 首先，建立了風力機組有限元模型，從重量、靜強度與固有特性三個方面驗證有限元模型的合理性。建立單葉片流場和葉輪流場，計算分析單葉片、整機組葉片在流體環(huán)境下和無流體環(huán)境下的固有特性，并對葉片振型進

2、行了總結，找出來葉片容易發(fā)生損傷的3個關鍵點。模擬流場時選擇陣風函數并考慮空氣湍流作用進行了流體動力學計算，將得到的單葉片與葉輪的瞬態(tài)風壓力分別加載到單葉片、葉輪結構表面進行瞬態(tài)響應分析。通過單葉片剪應力與機組葉片拉應力響應分別驗證對應流場模型具有一定的合理性。
　　 其次，進行葉片點與機艙點的加速度頻域響應非線性動態(tài)特性分析，得到頻域響應主要特征頻率。在流體環(huán)境下的機組葉片關鍵點設置偏心質量和剛度損傷故障，對正常狀態(tài)下與故障狀

3、態(tài)下的葉片點與機艙點的加速度頻響特性進行分析比較，為葉片損傷識別提供依據。
　　 再次，建立四種基于BP神經網絡的葉片故障識別模型。分別提取葉片故障狀態(tài)下葉片點與機艙點的加速度頻響特征量作為診斷指標，依據損傷識別模型的順序，分別基于葉片點與機艙點的加速度頻響特征量，判斷故障葉片、識別故障類型、定位故障位置以及預測故障程度。
　　 研究結果表明，分別基于葉片點與機艙點的加速度頻響特征量，按照葉片故障識別模型順序，能夠有效地