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风机叶片疲劳加载振动频率特性分析与试验

振动．测试与诊断 2016年第6期36卷 1085-1090页

作者：廖高华乌建中张磊安同济大学机械与能源工程学院上海201804 南昌工程学院江西省精密驱动与控制重点实验室南昌330099

针对风机叶片疲劳加载过程振动特性,建立旋转偏心块驱动的叶片疲劳加载系统动力学模型。基于拉格朗日方程推导出系统的数学模型,利用平均法近似解析系统动力学方程,得出振动过程中电机转矩平衡方程。分析振动频率的变化规律,建立仿真模... 详细信息

针对风机叶片疲劳加载过程振动特性,建立旋转偏心块驱动的叶片疲劳加载系统动力学模型。基于拉格朗日方程推导出系统的数学模型,利用平均法近似解析系统动力学方程,得出振动过程中电机转矩平衡方程。分析振动频率的变化规律,建立仿真模型,对系统频率捕获过程进行数值仿真,揭示系统的自同步振动特性。风机叶片疲劳加载试验表明：叶片在受迫振动时,叶片振动频率并不总等于驱动频率;驱动频率与叶片固有频率偏差较大时,叶片振动幅值及频率波动明显;频率偏差在较小区间范围（0.47~0.62Hz）时,偏心块驱动系统与叶片容易发生频率捕获,振幅较小并趋于稳定;在负载转矩较大而电机功率不足时,偏心块会发生转速跳变。

关键词：疲劳试验风机叶片耦合频率特性仿真

兆瓦级风机叶片静力加载过程D-MFAC控制

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浙江大学学报（工学版） 2012年第12期46卷 2280-2284,2292页

作者：黄雪梅张磊安魏修亭山东理工大学机械工程学院山东淄博255049

为了消除静力加载过程中的节点牵引力耦合,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入到兆瓦级风机叶片全尺寸静力加载领域.通过分析系统的输出特性,将现场静力加载经验构造成一个D函数,设计基于D函数补偿的D-MFAC控制算法,给出算法流程,并证明... 详细信息

为了消除静力加载过程中的节点牵引力耦合,将无模型自适应控制(MFAC)算法引入到兆瓦级风机叶片全尺寸静力加载领域.通过分析系统的输出特性,将现场静力加载经验构造成一个D函数,设计基于D函数补偿的D-MFAC控制算法,给出算法流程,并证明该算法具有快速收敛性.将D-MFAC算法成功应用于aeroblade 3.0-55风机叶片全尺寸静力加载试验.试验结果表明:加载过程中4个加载点的牵引力能保持均匀、协调变化,过程误差不超过±4kN,特定阶段的误差率小于1%.该算法有效地消除了静力加载过程中的牵引力耦合,实现了风机叶片的平稳加载.

关键词：风机叶片牵引力耦合 MFAC算法 D函数补偿静力加载试验

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单点疲劳载荷作用下的风电叶片振动特性研究

太阳能学报 2015年第5期36卷 1112-1116页

作者：张磊安黄雪梅山东理工大学机械工程学院淄博255091 中国矿业大学机电工程学院徐州221116 连云港中复连众复合材料集团有限公司连云港222000

设计一套风电叶片单点疲劳加载系统,基于拉格朗日方程推导出单点疲劳载荷作用下的风电叶片振动数学模型,得到影响叶片振动特性的一系列因素。以一阶固有频率为0.92 Hz的风电叶片为被控对象,利用Matlab/Simulink软件建立仿真模型,得到不... 详细信息

设计一套风电叶片单点疲劳加载系统,基于拉格朗日方程推导出单点疲劳载荷作用下的风电叶片振动数学模型,得到影响叶片振动特性的一系列因素。以一阶固有频率为0.92 Hz的风电叶片为被控对象,利用Matlab/Simulink软件建立仿真模型,得到不同加载频率下风电叶片的振动特性。当加载频率为0.80、0.85 Hz时,加载点振幅均小于300 mm;当加载频率增大到0.95 Hz时,振幅达到较大值,约为400 mm,近似发生共振,能满足疲劳试验要求;当加载频率继续增大到1.00 Hz和1.20 Hz时,振幅反而衰减到220 mm和100 mm。最后进行单点疲劳加载试验,得出试验结果和仿真结果规律基本吻合,验证了数学模型和仿真模型的准确性。

关键词：风电叶片数学模型数值仿真振幅疲劳加载试验

MW级风机叶片单点疲劳加载系统设计、建模及试验

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太阳能学报 2013年第9期34卷 1556-1560页

作者：张磊安黄雪梅山东理工大学机械工程学院淄博255049

设计一套偏心质量块驱动的风机叶片单点疲劳加载系统。以叶片的最大挥舞方向振动为例,将系统简化为两自由度模型、建立动力学方程。采用异频驱动模式进行仿真试验,得出叶片加载点振幅最终会趋向稳定状态的结论。根据能量守恒定律,推导... 详细信息

设计一套偏心质量块驱动的风机叶片单点疲劳加载系统。以叶片的最大挥舞方向振动为例,将系统简化为两自由度模型、建立动力学方程。采用异频驱动模式进行仿真试验,得出叶片加载点振幅最终会趋向稳定状态的结论。根据能量守恒定律,推导出偏心质量块回转驱动系统的能量守恒关系式,得出补给的能量与偏心质量块质量和臂长均成正比。最后构建一套areoblade1.5-40.3风机叶片疲劳加载系统,结果表明,在偏心质量块质量和臂长一定的条件下,叶片加载点振幅会逐渐趋于稳定;回转驱动频率越接近于叶片的固有频率,加载点振幅越大;当两者频率存在一定差异时,振幅最终会趋于稳定,但幅值会急剧减少。

关键词：风机叶片疲劳加载建模仿真能量匹配试验研究

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风电叶片全尺寸静力试验加载力协调控制算法

太阳能学报 2015年第6期36卷 1418-1422页

作者：张磊安黄雪梅山东理工大学机械工程学院淄博255049 中国矿业大学机电工程学院徐州221116 连云港中复连众复合材料集团有限公司连云港222000

为了消除风电叶片全尺寸静力试验过程中加载力耦合效应,首先搭建一套多节点静力加载试验系统,通过现场试验得到加载力之间的耦合规律。在此基础上采用动态主令方法确定最慢加载节点,以加载力误差及其变化率作为输入变量,以电机转速作为... 详细信息

为了消除风电叶片全尺寸静力试验过程中加载力耦合效应,首先搭建一套多节点静力加载试验系统,通过现场试验得到加载力之间的耦合规律。在此基础上采用动态主令方法确定最慢加载节点,以加载力误差及其变化率作为输入变量,以电机转速作为输出控制变量,设计模糊协调控制算法,最后以aeroblade2.0-48.8风电叶片最小面向(min flapwise)为被控对象进行加载试验。试验结果表明,该协调控制算法能保证4个节点的加载力始终保持均匀变化,整个加载过程的控制误差分别小于±3、±3、±4、±4 kN,且在100%阶段时,加载力均能较好地保持在设定值,可验证该控制算法应用于风电叶片全尺寸静力加载试验的可行性。

关键词：风电叶片静力试验加载力协调控制算法

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风电叶片单点疲劳加载过程数值仿真与试验

振动．测试与诊断 2014年第4期34卷 732-736,782页

作者：张磊安黄雪梅王娜孔晓佳山东理工大学机械工程学院淄博255049

设计了一套风电叶片单点疲劳加载系统,基于拉格朗日方程建立了振动耦合数学模型,对振动特征规律(叶片振幅、电机电流)分别进行数值仿真。当驱动频率与叶片固有频率偏差较小时,固存的机电耦合现象会导致叶片振幅稳定,若偏差增大,叶片振... 详细信息

设计了一套风电叶片单点疲劳加载系统,基于拉格朗日方程建立了振动耦合数学模型,对振动特征规律(叶片振幅、电机电流)分别进行数值仿真。当驱动频率与叶片固有频率偏差较小时,固存的机电耦合现象会导致叶片振幅稳定,若偏差增大,叶片振幅则发生剧烈波动。加载源电流跟随叶片振动产生周期性波动,且转速越大,等负载下的电流相对越大,共振时电流达到最大。建立了一套单点疲劳加载试验系统,对振动过程中的叶片振幅和电流进行测试。试验结果验证了数学模型与仿真模型的准确性,该结论为疲劳加载解耦控制算法的制定提供了理论依据。

关键词：风电叶片疲劳加载系统数学模型数值仿真试验验证

兆瓦级风力机叶片疲劳加载系统及其自适应扫频控制

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太阳能学报 2014年第6期35卷 1070-1074页

作者：张磊安黄雪梅崔珍锡山东理工大学机械工程学院淄博255091

设计一套偏心质量快驱动的兆瓦级风力机叶片疲劳加载试验系统,整个加载系统采用多级网络互联模式。由于疲劳试验周期较长,导致加载点刚度变化,引起叶片振幅衰减。针对该问题,通过激光测距仪获取加载点振幅作为控制指标,并以振幅变化及... 详细信息

设计一套偏心质量快驱动的兆瓦级风力机叶片疲劳加载试验系统,整个加载系统采用多级网络互联模式。由于疲劳试验周期较长,导致加载点刚度变化,引起叶片振幅衰减。针对该问题,通过激光测距仪获取加载点振幅作为控制指标,并以振幅变化及其变化趋势作为输入,加载频率作为输出,建立模糊扫频控制系统,变频电机驱动叶片实现等幅振动。试验结果表明该加载系统结构可靠、自动控制过程稳定,自适应扫频控制器能有效维持风力机叶片的幅值误差小于5 mm,满足试验要求。

关键词：风力机叶片疲劳加载系统模糊扫频控制器等幅振动

静力载荷作用下的风电叶片空间轨迹精确测量模型

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太阳能学报 2019年第4期40卷 1150-1154页

作者：张磊安魏修亭胡俊隋文涛山东理工大学机械工程学院淄博255049

采用几何变换方法推导简单、精准的三维空间轨迹跟随模型,能同时测量3个方向的精确挠度变化,并开发数据测量系统。以aeroblade2.5-59.5风电叶片为例进行静力加载试验,采用该测量系统和激光跟踪仪同时对叶尖进行轨迹测量。试验结果表明... 详细信息

采用几何变换方法推导简单、精准的三维空间轨迹跟随模型,能同时测量3个方向的精确挠度变化,并开发数据测量系统。以aeroblade2.5-59.5风电叶片为例进行静力加载试验,采用该测量系统和激光跟踪仪同时对叶尖进行轨迹测量。试验结果表明该系统能很好地跟随叶片尖部的空间变化轨迹,测试结果准确,3个方向的最大误差率仅为0.98%、1.00%和0.88%,具有很广阔的工程应用前景。

关键词：风电叶片静力加载系统空间轨迹测试数学模型试验验证

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大型风机叶片模态参数识别的试验研究

中国机械工程 2013年第17期24卷 2328-2331页

作者：张磊安黄雪梅山东理工大学淄博255049

为了正确识别大型风机叶片的模态参数,首先将风机叶片的衰减振动等效为自由悬臂梁振动,推导出阻尼比识别关系式。然后,构建一个大型风机叶片模态参数识别试验平台,采用快速脱钩装置实现大载荷力的快速释放,完成对aeroblade3.6-56.4风机... 详细信息

为了正确识别大型风机叶片的模态参数,首先将风机叶片的衰减振动等效为自由悬臂梁振动,推导出阻尼比识别关系式。然后,构建一个大型风机叶片模态参数识别试验平台,采用快速脱钩装置实现大载荷力的快速释放,完成对aeroblade3.6-56.4风机叶片的自由衰减试验。根据阻尼比识别关系式,得到不同初始振幅下的阻尼比变化规律。同时对叶片某面的加速度信号进行傅里叶变换,得到其低阶固有频率。

关键词：风机叶片衰减振动阻尼比识别低阶固有频率识别