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风力发电机组叶片气动不平衡研究
作者:李东李建涛朱俊符智来源:《科技创新导报》2017年第34期
摘要:针对风力发电机组中常见的叶片气动不平衡故障,分析了气动不平衡产生的原因,利用仿真软件模拟不同程度的气动不平衡,定量分析其对风力发电机组载荷、振动及发电量的影响,利用激光校准仪测量叶片攻角,通过实验验证了理论分析的正确性。分析表明:叶片气动不平衡会导致风机载荷、振动增大,严重影响部件疲劳寿命,年发电量减少,严重影响经济效益。
关键词:风力发电机组气动不平衡载荷振动发电量
中图分类号:TM614文献标识码:A文章编号:1674098X(2017)12(a)009603
1气动不平衡产生原因分析
气动不平衡主要是由于叶片0度角偏差导致的叶片气动力不均衡导致,引起叶片角度偏差的原因主要包括:
(1)叶片制造误差:叶片生产过程中需要零度定位,在合模后使用工装定位开叶根螺栓孔,再根据螺栓孔或工作定位叶片零度,多次转换定位标准难免带来0度角制造误差。
(2)叶片安装误差:风机安装后调试前要进行叶片安装角校准,依据为叶片0度标尺和轮毂0度基准,实际操作中往往存在叶片0度标尺不够准确和轮毂0度基准模糊等问题,容易造成叶片实际运行0度不统一。
(3)变桨执行机构误差:电变桨风机角度定位通过变桨角度传感器和变桨电机绝对值编码器,绝对值编码器计算变桨角度需要设置变桨减速器和变桨轴承传动比,一般减速器设计值和实际值均有误差,而角度传感器与变桨轴承啮合侧隙较大,导致运行精度降低。长期运行误差积累,容易出现0度角偏差,造成叶片角度不统一。
(4)叶片状态:叶片如果发生过损坏维修,表面重新处理,或表面气动磨损,或严重污染,导致叶片外表面状态改变,导致三个叶片气动外形不统一,此时0度角也应该随之调整,若未调整则会出现0度角偏差。
2气动不平衡对风机的影响理论分析
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叶片制造安装过程中各种误差不可避免,气动不平衡不可能完全消失,标准规定叶片单叶片零度角偏差小于±03°为正常,当其超过标准规定值后,对风机载荷、振动、发电量会产生较大影响。
21气动不平衡对风机载荷影响
如图1所示,升力L与阻力D的合力R可分解为与叶轮旋转平面平行的牵引力PT以及与叶轮旋转平面垂直的推力PN,PT牵引叶轮转动,PN作用在底架和塔筒上。
理想情况下,各叶片推力PN相等,叶片均匀分布时,产生的力矩相互抵消,叶轮不会产生额外的倾覆力矩r
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