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风力发电机组载荷控制的研究

风力发电机组载荷控制的研究

作者：接勐新疆农业大学

学位级别：硕士

随着风力发电机组向大型化、轻量化方向发展,其组成零部件的柔度不断加大,系统固有频率逐渐降低。由载荷引发的机组零部件长时间振动加剧,会导致零部件的严重疲劳损坏。为了抑制振动,提高机组零部件的疲劳寿命,必须进行载荷控制。本文... 详细信息

随着风力发电机组向大型化、轻量化方向发展,其组成零部件的柔度不断加大,系统固有频率逐渐降低。由载荷引发的机组零部件长时间振动加剧,会导致零部件的严重疲劳损坏。为了抑制振动,提高机组零部件的疲劳寿命,必须进行载荷控制。本文以结构动力学、经典控制理论和现代控制理论为基础,主动控制与被动控制相结合,首先明确了机组载荷产生的原因,通过对整机控制系统状态空间模型的建立、仿真分析,对PI控制器进行设计,确定了载荷主动控制策略,并以塔架为例,通过对控制前后塔顶载荷的对比和疲劳寿命计算,验证了此载荷控制策略的正确性;通过对风力机主轴系统建模,分析了其扭转振动特性,并以低速轴为例,对其进行尺寸优化,提高了抗振能力。同时,对主轴系统的固有扭振频率进行了计算,并同叶轮旋转的激励频率进行比较,得出了此机组主轴系统不会和叶轮发生共振的结论。

关键词：风力发电机载荷控制状态空间模型扭转振动

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压电共振型隔膜气泵设计

农业机械学报 2012年第12期43卷 246-250页

作者：谢海峰接勐康晓涛杨志刚王龙吉林大学机械科学与工程学院长春130025 吉林化工学院机电工程学院吉林132022 吉林大学通信工程学院长春130025 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130025

提出了一种利用系统共振原理的压电共振型隔膜气泵。分析了共振泵的工作原理,建立了共振泵的动力学模型,通过计算获得影响共振泵输出流量的主要因素。设计了共振泵样机,使用激光测微仪测得隔膜片的放大位移约是同一支撑条件下的压电振... 详细信息

提出了一种利用系统共振原理的压电共振型隔膜气泵。分析了共振泵的工作原理,建立了共振泵的动力学模型,通过计算获得影响共振泵输出流量的主要因素。设计了共振泵样机,使用激光测微仪测得隔膜片的放大位移约是同一支撑条件下的压电振子位移的5.3倍,设计了测量共振泵输出流量的实验装置。通过实验测试得到在不同的振动弹簧刚度、调整弹簧片刚度和隔膜片刚度下输出流量及其相应的变化规律。实验测试表明:在输入电压为150 V、振动弹簧片厚度为0.6 mm、调整弹簧片厚度为1.4 mm、刚性传振活塞与隔膜片半径比为0.5和共振频率为230 Hz时,输出流量可以达到1 650 mL/min。

关键词：隔膜气泵共振压电振子

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共振型气体泵用压电振子的疲劳寿命

光学精密工程 2013年第4期21卷 941-947页

作者：刘焱接勐谢海峰杨志刚吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130022 东北电力大学机械工程学院吉林吉林市132012 吉林化工学院机电工程学院吉林吉林市132022

考虑压电振子的疲劳寿命与压电泵的使用寿命有关,本文对其疲劳寿命进行了分析研究。首先,对锆钛酸铅(PZT)陶瓷(文中使用PZT-5)在力电耦合场作用下发生疲劳破坏时的极限应力与循环次数之间的对应关系进行了数值测定,借助变异系数对所选... 详细信息

考虑压电振子的疲劳寿命与压电泵的使用寿命有关,本文对其疲劳寿命进行了分析研究。首先,对锆钛酸铅(PZT)陶瓷(文中使用PZT-5)在力电耦合场作用下发生疲劳破坏时的极限应力与循环次数之间的对应关系进行了数值测定,借助变异系数对所选子样个数的合理性进行了判别和修正。然后,经数据处理,得到置信度为95%、存活率为99.9%时PZT的安全寿命,p-S-N双对数曲线及其对应的线性回归方程,为压电振子的疲劳寿命计算提供了必要的数据基础。最后,利用ansys和miner疲劳损伤累积假说对某共振型气体压电泵用压电振子的疲劳寿命进行计算,结果显示其为4461h,此时的安全系数为1.25。得到的结果完善了共振型气体压电泵的技术参数,该疲劳曲线和计算方法也可应用到其它泵用PZT-5压电振子的疲劳寿命计算。

关键词：共振型气体压电泵压电振子锆钛酸铅陶瓷 p-S—N曲线疲劳寿命

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激光功率对Al-Si涂层凝固组织的影响

应用激光 2015年第5期35卷 541-545页

作者：接勐高亚丽吉林化工学院机电工程学院吉林吉林132022 东北电力大学机械工程学院吉林吉林132012

采用激光熔覆技术在镁合金表面制备Al-Si共晶合金涂层,系统分析了激光功率对涂层凝固组织的影响规律。X射线研究结果表明,涂层主要相组成为Mg2Si、Mg17Al12和密排六方的Mg2Al3,当激光功率为2.5kW时由于稀释率较低,涂层中除了密排六方的M... 详细信息

采用激光熔覆技术在镁合金表面制备Al-Si共晶合金涂层,系统分析了激光功率对涂层凝固组织的影响规律。X射线研究结果表明,涂层主要相组成为Mg2Si、Mg17Al12和密排六方的Mg2Al3,当激光功率为2.5kW时由于稀释率较低,涂层中除了密排六方的Mg2Al3,还存在面心立方的Mg2Al3;当激光功率为4.0kW时由于稀释率增加,出现!-Mg固溶体。结合扫描电镜和电子探针分析结果发现,激光功率为3.0kW和3.5kW涂层的凝固组织在Mg17Al12韧窝上分布的为Mg2Si枝晶组织和白色针状的Mg2Al3;当激光功率为2.5kW时,在Mg17Al12韧窝上出现了花瓣状、面心立方的Mg2Al3;借助透射电镜分析得到激光功率为4.0kW时Mg2Si枝晶间的灰区基体上存在!-Mg固溶体。

关键词：镁合金激光功率 Al-Si涂层凝固组织

压电驱动共振式高频疲劳试验机构的设计与实验

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光学精密工程 2012年第9期20卷 2029-2034页

作者：接勐刘焱谢海峰杨志刚杨鲁义吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025 吉林化工学院机电工程学院吉林吉林132022 东北电力大学机械工程学院吉林吉林132012

针对在小振幅、高频受力工况下微小与硬脆材料构件的疲劳检测,提出利用压电振子(PZT、PLZT或PMN)作为高频疲劳试验机构的驱动力源,并利用系统共振方法设计高频疲劳试验机构。首先,介绍压电共振式疲劳试验机构的工作原理,建立了动力学模... 详细信息

针对在小振幅、高频受力工况下微小与硬脆材料构件的疲劳检测,提出利用压电振子(PZT、PLZT或PMN)作为高频疲劳试验机构的驱动力源,并利用系统共振方法设计高频疲劳试验机构。首先,介绍压电共振式疲劳试验机构的工作原理,建立了动力学模型,获得了系统的动态特性。然后,设计和制作了样机。最后,利用样机测量了作用在试件上的动载荷。实验结果表明:改变输入交流电压幅值(100～250V)和板弹簧厚度(1.1～0.6mm),可施加在试件上的动载荷为24.7～99.2N。本文制成的样机适用于测试动载荷在为24.7～99.2N,且在小振幅、高频受力工况下试件的拉伸和弯曲疲劳性能。

关键词：压电驱动压电振子共振式疲劳试验机拉伸和弯曲疲劳测试

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磁力弹簧式压电共振型气泵的设计

光学精密工程 2012年第7期20卷 1573-1579页

作者：谢海峰吴越接勐杨志刚王兴元吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130025 吉林化工学院机电工程学院吉林吉林132022

利用压电振子的振动激励相连接的隔膜共振原理,提出了用磁力弹簧式压电共振型气泵来提高压电泵对气体的驱动能力。首先,分析磁力弹簧式共振泵的工作原理,建立了共振泵的动力学模型,计算得出了影响隔膜振幅的主要因素。接着,设计和制作... 详细信息

利用压电振子的振动激励相连接的隔膜共振原理,提出了用磁力弹簧式压电共振型气泵来提高压电泵对气体的驱动能力。首先,分析磁力弹簧式共振泵的工作原理,建立了共振泵的动力学模型,计算得出了影响隔膜振幅的主要因素。接着,设计和制作了样机,使用阻抗分析仪和激光位移计分别测得系统的共振频率及压电振子的位移放大倍数。最后,设计了测量共振泵流量和输出压力的实验装置,得出了磁力弹簧轴向间距对输出流量和输出压力的影响。实验测试表明:当输入正弦电压为200V,系统共振频率为134Hz,磁力弹簧的轴向间距为9mm时,压电振子的位移放大倍数约为4.3,其最佳输出流量为524ml/min,最佳输出压力为9.2kPa。结果显示,提出的磁力弹簧式压电共振型气泵提高了气体的输送能力。

关键词：磁力弹簧共振泵气泵压电振子

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激光熔覆Al-Si涂层硬度和耐磨性研究

应用激光 2015年第6期35卷 629-633页

作者：接勐高亚丽吉林化工学院机电工程学院吉林吉林132022 东北电力大学机械工程学院吉林吉林132012

为提高镁合金表面硬度和耐磨性,采用激光熔覆技术在镁合金表面制备Al-Si共晶合金涂层,系统分析了涂层的硬度和耐磨性变化特征。研究结果表明,涂层主要相组成为Mg2Si、Mg17Al12和Mg2Al3,显微组织为方向紊乱的树枝晶。涂层硬度高达350~450... 详细信息

为提高镁合金表面硬度和耐磨性,采用激光熔覆技术在镁合金表面制备Al-Si共晶合金涂层,系统分析了涂层的硬度和耐磨性变化特征。研究结果表明,涂层主要相组成为Mg2Si、Mg17Al12和Mg2Al3,显微组织为方向紊乱的树枝晶。涂层硬度高达350~450HK,较原始镁合金的硬度（80 HK）提高340%~462%。涂层的摩擦系数与原始镁合金相同,均为0.3左右。由磨痕宽度换算成磨损体积得到涂层磨损体积为4×10-3 mm3,而原始镁合金磨损体积为67×10-3 mm3,与原始镁合金相比,涂层的耐磨性提高74%~92%。

关键词：镁合金激光熔覆 Al-Si共晶合金硬度耐磨性

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作用在风力发电机组上的载荷浅析

科技资讯 2015年第29期13卷 35-36页

作者：接勐吉林化工学院机电工程学院吉林吉林132022

对风力发电机组零部件进行了受力分析,其受到的载荷主要由作用在叶片的来风气动推力、惯性力和自身的结构力构成。按照来源将以上载荷分为谐振载荷、瞬态载荷、周期载荷、随机载荷、稳定载荷。在风力机零部件的设计中,需要计算疲劳载荷... 详细信息

对风力发电机组零部件进行了受力分析,其受到的载荷主要由作用在叶片的来风气动推力、惯性力和自身的结构力构成。按照来源将以上载荷分为谐振载荷、瞬态载荷、周期载荷、随机载荷、稳定载荷。在风力机零部件的设计中,需要计算疲劳载荷和极限载荷。可以采用在作用时间上把极限载荷的周期部分与随机部分分离,推导出风力发电机组在任意工况下、工作周期内极限载荷的数学公式,以对机组零部件上的极限载荷的进行确定。

关键词：风力发电机组塔架载荷极限载荷

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镁合金激光熔凝层显微组织分析

应用激光 2013年第1期33卷 34-39页

作者：高亚丽接勐王存山张海波东北电力大学机械工程学院吉林吉林132012 吉林化工学院机电工程学院吉林吉林132022 大连理工大学三束材料改性国家重点实验室辽宁大连116023

采用激光熔凝技术处理镁合金,系统分析了激光熔凝处理后熔凝层组织变化特征。研究结果表明,激光熔凝处理后,熔凝层相组成仍为α-Mg和β-Mg17Al12,其中β相含量较原始镁合金有所提高。熔凝层组织呈明显的树枝晶形貌特征,较原始镁合金晶... 详细信息

采用激光熔凝技术处理镁合金,系统分析了激光熔凝处理后熔凝层组织变化特征。研究结果表明,激光熔凝处理后,熔凝层相组成仍为α-Mg和β-Mg17Al12,其中β相含量较原始镁合金有所提高。熔凝层组织呈明显的树枝晶形貌特征,较原始镁合金晶粒显著细化,且沿熔凝层深度增加,枝晶尺寸逐渐增大。透射电镜分析进一步证明了熔凝层由密排六方结构的α-Mg和体心立方结构的β-Mg17Al12组成,其中β相呈板条状、短柱状和六棱柱状多种形态析出。另外,当激光功率从2 kW增加到5 kW时,熔凝层中β含量和枝晶尺寸均增加,且枝晶长度方向的增加幅度约为宽度方向上增加幅度的10倍。在枝晶细化和沉淀强化综合作用下,熔凝层的耐磨性较原始镁合金有显著提高。

关键词：镁合金激光熔凝树枝晶晶粒细化