通过建立数据驱动的故障预测模型,可以将故障状态从正常状态中分离出来,进而实现对风力发电机故障的精确诊断。为此,提出一种基于马氏聚类和前馈神经网络的风力机故障诊断策略,通过马氏距离评估实现数据聚类以及正常数据和异常数据的分离;然后以前馈神经网络为基础,根据工程经验构建风力发电机、齿轮箱和发电机3种预测模型;最后利用实验样机数据对所提出的故障预测策略进行验证。实验结果表明所提的风力机故障预测策略可以有效识别风力机输出功率异常、齿轮箱温度异常和发电机温度异常,进而有利于合理地安排维修计划。

以风力发电机行星传动系统为研究对象,为揭示齿圈柔性对其动态性能的影响,将齿圈离散为多段刚性轮齿段,对每两轮齿段用理论长度为零的双向扭转弹簧连接。在行星架随动坐标系下,综合考虑了支撑刚度、齿轮啮合时变刚度和齿圈柔性,建立了风力发电机行星传动系统刚—柔耦合动力学模型。分析了各构件间的相对运动微位移及齿圈的受力情况,运用牛顿力学推出动力学方程;基于所建模型,得出了齿圈厚度的变化对其各节径固有频率的影响;发现了行星轮两种特殊啮合位置下齿圈的变形特点及所对应连接扭簧的扭转力矩和扭转变形角度间的关系。该结果可为风力发电机行星齿轮传动的设计提供理论依据。

滚动轴承是风力发电机传动装置中的非常关键的零部件之一.当其发生故障时,采集到的信号大多是非平稳和非线性的,传统的时域和频域分析不能准确分析这些信号的特征.提出使用总体平均经验模式分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)进行滚动轴承故障特征提取和使用概率神经网络进行故障特征识别的研究方法.首先使用EEMD算法对实验采集到的不同故障状态的原始信号进行分解,得到每个故障类型的本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),利用相关系数法过滤掉不重要的IMF分量.然后算出每个类型故障的IMF分量的能量值和占总能量值的能量比,把能量比当作故障特征向量元素,构造出每个类型的故障特征向量.最后把不同的故障类型和对应的特征向量使用概率神经网络经(Probabilistic Neural Network,PNN)进行识别,得到识别结果,并把结果同使用极限学习机的识别结果进...

针对某1.5兆瓦双馈风力发电机组,采用集中质量法建立了其主传动链的平移-扭转耦合动力学模型,通过傅里叶级数模拟各齿副的时变啮合刚度,并综合考虑轴承支撑刚度、轴的扭转刚度等内部激励,以及时变风速引起的叶轮扭矩激励,仿真获得了各级传动齿轮的扭转振动响应特征。结果发现,各齿轮副的啮合频率在扭振响应谱中均清晰可见,数值与施加的刚度激励相吻合,表明仿真结果真实、可信。通过对比各级齿轮的响应幅值和变化趋势,发现风力机的结构振动由低速级向高速级逐渐增大,其中以高速轴齿轮的扭振响应最为突出。

考虑海上大兆瓦风机复杂的运行环境,研制了一种带有金属弹性关节且轴孔平行的连杆联轴器。建立连杆联轴器整体有限元模型,对其关键部件进行了强度校核,分析了其在额定(最大)转矩下的各关键部件应力大小和分布特征;基于转矩载荷时序,结合联轴器材料S/N曲线,运用有限元分析软件,得到联轴器疲劳寿命;通过刚度测试试验、静态与动态性能试验及动平衡试验,得到联轴器的整体轴向、角向及扭转刚度,标定了打滑转矩,给出了转矩传递效率及动平衡等级。结果表明,该联轴器结构强度及寿命满足设计要求,且能达到预期打滑转矩效果;同时,转矩传递效率可达99.93%以上,动平衡等级不超过G1.0,联轴器性能满足大型海上风电机组使用要求。

采用数学解析法推导出风机液压变桨驱动力矩计算公式,将紧急顺桨载荷细分为从20°开始紧急顺桨的载荷和从0°开始紧急顺桨的载荷,并指出紧急顺桨蓄能器布置位置对电液滑环通流量的影响,建立了液压变桨系统AMESim仿真模型,仿真结果表明蓄能器压力随桨距角变化而逐渐衰减,将载荷细分能减小蓄能器的装机容量,将蓄能器部分布置于轮毂能降低电液滑环的峰值流量。

基于有限元法对某MW级风机滚动式偏航系统联接螺栓静强度和疲劳强度分析方法进行研究。首先将偏航系统的力学模型进行简化，建立了偏航系统有限元模型，然后根据GL规范对螺栓进行静强度和疲劳强度计算；为考虑螺栓紧固过程中预紧力分散影响，提出了一种最小预紧力加外载计算应力增量的分析方法，同时充分考虑轴承滚子刚度对螺栓受力的影响，并分析联接面的接触状态及对螺栓受力的影响规律，对风电系统联接螺栓强度的精确计算有积极的指导意义。

作为风力发电机组连接齿轮箱与发电机的关键部件,联轴器胀紧套本身的强度,以及可以抵抗的打滑力矩对风机正常运行起着重要作用。通过对联轴器胀紧套初始结构进行强度校核,依据胀紧套受力特点,对失效部分提出优化方案;同时根据需要的安装力,完成安装螺栓的选型。最后通过对最终设计方案进行滑移因素分析,确定胀紧套可以传递的最大转矩,为胀紧套的设计、优化、安装及使用提供了完整的思路。

采用液压马达驱动风力发电机偏航代替电机驱动,并据此设计了液压偏航驱动系统。通过理论分析确定了阀控马达系统的基本方程,建立了其AMESim模型,并对模型进行了仿真,研究了液压驱动马达的启停特性与负载扭矩和转动惯量的关系。

针对现行的1．5兆瓦级风力发电机，设计出一套相应的液压系统，使用UG三维软件对该系统的偏航模块阀块部分进行了设计。使用AMESim软件建立了偏航液压系统模型并对其仿真分析。