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电子测量技术 2024年

作者：付军军陈林童华敏舒征宇王灿三峡大学电气与新能源学院国网宜昌供电公司

针对海上风机叶片小尺寸缺陷检测准确率低、分类效果较差的问题，提出一种基于EfficientNet的改进海上风机叶片表面早期缺陷检测模型。首先，在EfficientNet特征提取网络中引入非对称卷积替换普通3×3卷积，增强了卷积核骨架信息，提高... 详细信息

针对海上风机叶片小尺寸缺陷检测准确率低、分类效果较差的问题，提出一种基于EfficientNet的改进海上风机叶片表面早期缺陷检测模型。首先，在EfficientNet特征提取网络中引入非对称卷积替换普通3×3卷积，增强了卷积核骨架信息，提高网络提取缺陷信息的能力；其次提出一种混合空间通道注意力模块聚焦空间和通道信息，结合BiFPN特征融合模块对不同深度的语义信息进行特征融合，提升算法多尺度特征融合能力；最后引入Focal-EIOU和Focal Loss损失函数计算位置损失和分类损失，提高定位精度，解决模型训练过程中正、负图像样本的比例失衡的问题。实验结果表明，本文所提算法模型平均精度均值为97.6%，对风机叶片表面早期缺陷的检测性能有明显提升。

关键词：缺陷检测深度学习 EfficientNet 海上风机叶片注意力机制

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多环境应力影响下海上风机叶片粘接疲劳可靠性分析与评估

多环境应力影响下海上风机叶片粘接疲劳可靠性分析与评估

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作者：李永杰广州大学

学位级别：硕士

随着陆上风电的日渐饱和,海上风电迅速发展。作为海上风电机组的主要承载部件之一,海上风机叶片(Offshore Wind Turbine Blades,OWTBs)的性能和可靠性对确保整个系统的安全运行十分关键。然而,在海洋热梯度、高湿度、强盐雾等环境应力... 详细信息

随着陆上风电的日渐饱和,海上风电迅速发展。作为海上风电机组的主要承载部件之一,海上风机叶片(Offshore Wind Turbine Blades,OWTBs)的性能和可靠性对确保整个系统的安全运行十分关键。然而,在海洋热梯度、高湿度、强盐雾等环境应力作用下,海上风机叶片粘接结构抗疲劳性能严重下降,易诱发界面失效、粘接开裂和粘接老化等疲劳失效问题,严重威胁海上风机叶片服役安全性和可靠性。因此,分析和评估多环境应力影响下海上风机叶片粘接疲劳性能对提高叶片疲劳寿命及保障叶片安全高效运行尤为重要。本文以海上风机实际服役环境为背景,以风机叶片复合材料层合板粘接结构为研究对象,基于风机叶片粘接结构“多环境加速老化试验”-“疲劳退化仿真”-“疲劳可靠性建模与分析”递进式研究思路进行多环境应力影响下的海上风机叶片粘接疲劳可靠性研究,为叶片服役寿命预测及结构优化设计提供理论依据。论文主要研究内容包括以下方面:(1)多环境应力影响下的OWTBs粘接结构疲劳特性及失效机理研究。通过开展海上风机叶片粘接试样在多环境应力影响下的老化加速试验和疲劳试验,以疲劳寿命为粘接性能参数指标,采用正交实验法研究了粘接试样在单环境应力和多环境应力耦合作用下的粘接性能退化情况,揭示了不同环境应力水平对粘接试样的影响机理。(2)基于多环境退化因子模型的叶片粘接疲劳仿真研究。针对环境老化试验周期长、成本高和样本数据小等问题,提出一种基于多环境退化因子模型的试验-数值模拟相结合的疲劳性能分析方法;基于多环境老化加速疲劳试验数据,建立了多环境退化因子模型,并引入循环内聚力模型(Cyclic Cohesive Zone Model,CCZM)中,仿真分析了多环境应力影响下的粘接疲劳损伤行为和疲劳性能退化规律。(3)叶片粘接疲劳可靠性分析与评估研究。基于多环境退化因子模型和循环内聚力模型,完成对海上风机叶片粘接疲劳性能退化分析;考虑粘接性能多阶段、变点等因素,采用多阶段Wiener随机过程对粘接疲劳性能退化进行描述,建立多环境影响下的海上风机叶片粘接疲劳可靠性模型;最终完成海上风机叶片粘接疲劳可靠性分析与评估。

关键词：海上风机叶片粘接失效多环境应力耦合性能退化分析疲劳可靠性评估

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海上风机智能叶片材料压电阻抗技术研究

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设备管理与维修 2024年第3期 50-53页

作者：郑开元任正奎董秀芬史凯特汤鹏马鹏阁中国长江三峡集团有限公司北京101199 郑州航空工业管理学院河南郑州450046

风机叶片是海上风力发电机的重要部件之一。针对叶片内腔损伤检测周期长、检测难度高、检测速度慢等问题,本文提出了一种基于压电阻抗技术的阵列式检测模型,能够对海上风电叶片的损伤快速检测并定位。对玻璃纤维叶片材料进行幅频扫描,... 详细信息

风机叶片是海上风力发电机的重要部件之一。针对叶片内腔损伤检测周期长、检测难度高、检测速度慢等问题,本文提出了一种基于压电阻抗技术的阵列式检测模型,能够对海上风电叶片的损伤快速检测并定位。对玻璃纤维叶片材料进行幅频扫描,获得幅值最大处的耦合结构特征频率,再以特征频率为压电输入频率检测叶片单频阻抗、识别损伤。并提出一种矩形阵列式单频阻抗定位方法,提升阻抗计算速度,实现对海上风机叶片的快速主动式检测及损伤定位。

关键词：海上风机叶片损伤检测压电阻抗玻璃纤维材料阵列式检测损伤指数

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海洋盐雾附着对风机叶片防雷性能的影响机制研究

海洋盐雾附着对风机叶片防雷性能的影响机制研究

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作者：马宇飞华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

海上风力发电具有广阔的发展前景,然而,一方面,由于海上风力发电机组杆塔更高,叶片更长,所处环境更为空旷,导致其更容易遭受雷击;另一方面,海洋大气湿度高,盐度大,盐雾容易在风机叶片表面积聚,直接影响接闪器的接闪成功率,因此,海上风... 详细信息

海上风力发电具有广阔的发展前景,然而,一方面,由于海上风力发电机组杆塔更高,叶片更长,所处环境更为空旷,导致其更容易遭受雷击;另一方面,海洋大气湿度高,盐度大,盐雾容易在风机叶片表面积聚,直接影响接闪器的接闪成功率,因此,海上风电机组的雷电防护面临更为严峻的挑战。本文通过揭示风机叶片的雷击概率分布规律,探究海洋盐雾附着对风机叶片防雷性能的影响,为海上风机叶片防雷系统的优化设计提供理论基础。本文基于有限元分析,搭建COMSOL与MATLAB联合仿真平台,针对简化的附着盐雾的风机叶片模型,模拟雷电下行、上行先导的动态发展过程。基于临界接闪时刻,下行先导头部与风机叶片表面潜在接闪点之间的平均电场强度,提出了定量化的“雷击概率模型”,该模型具有一定的普遍性,与风机叶片的形状无关。基于雷击概率模型,本文发现风机叶片表面雷击概率最大的区域集中分布在叶尖接闪器和距离接闪器较近的引下线区域;同叶身其他区域相比,距离引下线或接闪器较近的区域遭受雷击的概率更大。本文开展正极性长间隙放电试验,试验结果与仿真结果相一致,验证了雷击概率模型的有效性。仿真与试验结果表明,在正极性放电过程中,由于盐雾附着区域的电场强度大,电导率高,因此容易积聚大量的带电粒子,增加了该区域的接闪概率,降低了接闪器的接闪成功率。当盐雾距离叶尖接闪器越近时,盐雾附着区域遭受雷击的概率越大;随着盐雾附着区域范围的增加,其对雷击概率的影响也愈加明显。基于雷击概率模型,本文讨论了外界因素对风机叶片防雷性能的影响:当外电极与接闪器之间的侧面距离较小时,接闪器可以为风机叶片提供有效的雷击防护;随着风机叶片角度的增加,越来越多的雷击将击中接闪器区域;雷击接闪点的分布明显受到电压极性的影响,负极性放电过程中,不论风机叶片表面是否有盐雾附着,雷击均击中接闪器区域。

关键词：海上风机叶片盐雾附着防雷性能雷击概率模型雷电先导发展长间隙放电试验

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