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基于PSO-XGBoost的风电叶片缺陷分类算法

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太阳能学报 2024年第4期45卷 127-133页

作者：郑浩贾展飞周丽婷王晫沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870 信华信技术股份有限公司大连116085

针对风电叶片缺陷回波信号分类效率低的问题,提出粒子群-极限梯度提升(PSO-XGBoost)算法。首先采用变分模态分解(VMD)结合模糊熵的方法对缺陷回波数据进行特征提取,建立XGBoost多分类模型,在此基础上采用PSO算法对XGBoost超参数进行寻优... 详细信息

针对风电叶片缺陷回波信号分类效率低的问题,提出粒子群-极限梯度提升(PSO-XGBoost)算法。首先采用变分模态分解(VMD)结合模糊熵的方法对缺陷回波数据进行特征提取,建立XGBoost多分类模型,在此基础上采用PSO算法对XGBoost超参数进行寻优,建立PSO-XGBoost多分类模型。这种PSO、XGBoost相结合的算法可提高风电叶片缺陷的预测精度、减少缺陷分类的误差。通过仿真,对PSO-XGBoost、XGBoost及其他几种机器学习算法进行对比,结果表明PSO-XGBoost算法准确度最高,其缺陷分类准确率可达98%。由此可见,采用PSO-XGBoost算法可有效提高风电叶片缺陷分类的准确率。

关键词：风电叶片粒子群特征提取缺陷分类

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大型柔性风电叶片气弹响应分析

太阳能学报 2024年第8期45卷 572-580页

作者：高龙林立辉杨宛生高尔杰朱磊厦门双瑞风电科技有限公司厦门361000 中国船舶集团海装风电股份有限公司重庆401121 广东海装海上风电研究中心有限公司湛江524000

风力机的大型化、深水化发展使得叶片尺寸急剧增加,长柔叶片的气弹效应日趋显著。该文以某95 m叶片为研究对象,基于BEM方法和多体动力学理论构建气动结构耦合方程并求解极端风载条件下的叶片气弹响应。系统地研究了发生颤振现象后叶片... 详细信息

风力机的大型化、深水化发展使得叶片尺寸急剧增加,长柔叶片的气弹效应日趋显著。该文以某95 m叶片为研究对象,基于BEM方法和多体动力学理论构建气动结构耦合方程并求解极端风载条件下的叶片气弹响应。系统地研究了发生颤振现象后叶片的振动特征及不同转速条件下的叶片阻尼特性,发现摆振负阻尼是诱导叶片发生颤振失稳的关键因素;同时通过平行对照分析了空气密度、变桨角度等因素对大型叶片气弹稳定性的影响。

关键词：风电叶片气动弹性阻尼稳定性分析叶素动量方法

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风电叶片壳体贯穿性损伤的修复方案设计及验证

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复合材料科学与工程 2024年

作者：邢海瑞中国船级社质量认证有限公司

为研究风电复合材料叶片壳体贯穿性损伤下的修复方案，选取某50 m级叶片对其壳体进行人为破坏，设计制定修复工艺方案，并对修复后的叶片进行全尺寸疲劳试验和疲劳后静力试验以验证修复工艺的可靠性，以及评估修复后对叶片结构的影响。... 详细信息

为研究风电复合材料叶片壳体贯穿性损伤下的修复方案，选取某50 m级叶片对其壳体进行人为破坏，设计制定修复工艺方案，并对修复后的叶片进行全尺寸疲劳试验和疲劳后静力试验以验证修复工艺的可靠性，以及评估修复后对叶片结构的影响。结果表明：对于较大面积贯穿性损伤的叶片壳体，可以在对应叶片生产模具上制作衬板为修复基础，以保证叶片壳体修复后的型面与损伤前保持一致；由于空间狭小、人工修复无法操作的情况下，可采用壳体开窗的修复方法；修复后的叶片通过疲劳试验和疲劳后静力试验，验证了修复方案的可靠性；试验结果数据表明，修复后对叶片结构的影响较小。

关键词：风电叶片复合材料修复方案损伤结构试验

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风电叶片雨蚀测试技术浅析

复合材料科学与工程 2024年第5期 121-128页

作者：杨德旭兰海金尹秀云北京玻钢院检测中心有限公司北京102101 北京玻钢院复合材料有限公司北京102101

风电叶片是风电机组的核心部件之一,受雨雪、风沙、冰雹等各种恶劣的天气因素影响,长期运行的风电叶片前缘会产生严重的侵蚀破坏,导致前缘连接处发生分层裂缝,严重影响叶片的结构稳定性。为了开发出更有利于保护叶片的涂层以及更好地维... 详细信息

风电叶片是风电机组的核心部件之一,受雨雪、风沙、冰雹等各种恶劣的天气因素影响,长期运行的风电叶片前缘会产生严重的侵蚀破坏,导致前缘连接处发生分层裂缝,严重影响叶片的结构稳定性。为了开发出更有利于保护叶片的涂层以及更好地维护叶片,对叶片的雨水侵蚀进行测试研究是十分必要的。本文系统介绍了风电叶片及其涂层受雨水侵蚀的影响过程、雨水侵蚀机理、雨水侵蚀测试方法、测试设备类型以及雨水侵蚀的评估方法,可为行业内开展风电叶片雨蚀防护研究提供参考。

关键词：风电叶片雨蚀侵蚀机理涂层测试复合材料

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风电叶片用拉挤板应用现状及发展趋势

复合材料科学与工程 2024年第6期 123-128页

作者：徐强张曦月黄辉秀王志伟刘传瑞连云港中复连众复合材料集团有限公司连云港222000 中复碳芯电缆科技有限公司连云港222000

本文介绍了风电叶片用拉挤板的国内外研究发展历程及现状,共涉及五种不同材料体系的拉挤板,分别为碳纤维拉挤板、玻纤拉挤板、碳玻混拉挤板、免脱模布拉挤板及聚氨酯拉挤板。分析了拉挤板相比较于传统的真空灌注、预浸料复合材料的应用... 详细信息

本文介绍了风电叶片用拉挤板的国内外研究发展历程及现状,共涉及五种不同材料体系的拉挤板,分别为碳纤维拉挤板、玻纤拉挤板、碳玻混拉挤板、免脱模布拉挤板及聚氨酯拉挤板。分析了拉挤板相比较于传统的真空灌注、预浸料复合材料的应用优势和面临的挑战。结合目前应用现状,针对各种材料体系的拉挤板分别提出了未来重点关注方向和发展趋势:玻纤拉挤板因其低成本的优势,在未来陆上风电叶片中仍会占据主流,并将向更高模量及更低成本的方向发展;随着海上风电的发展及碳丝国产化进程加速,碳纤维拉挤板将会有更广阔的应用前景;碳玻混拉挤板、免脱模布拉挤板及聚氨酯体系拉挤板减重或降本优势明显,但仍需进一步开展应用研究。

关键词：风电叶片拉挤主梁玻纤拉挤板碳纤拉挤板应用复合材料

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风电叶片双点疲劳加载系统同步控制研究

组合机床与自动化加工技术 2024年第2期 121-124,129页

作者：张兴杰黄雪梅张磊安文永双李建伟于良峰山东理工大学机械工程学院淄博255049 中车山东风电有限公司济南250101

为解决风电叶片全尺寸双点疲劳测试中两激振器振动不同步问题,采用GA-Adam-BP神经网络与传统PID混合控制策略,并引入切换边界值判断控制权的归属。基于遗传算法的全局搜索能力对BP神经网络进行权值和阈值的初始化筛选,该方法利用适应度... 详细信息

为解决风电叶片全尺寸双点疲劳测试中两激振器振动不同步问题,采用GA-Adam-BP神经网络与传统PID混合控制策略,并引入切换边界值判断控制权的归属。基于遗传算法的全局搜索能力对BP神经网络进行权值和阈值的初始化筛选,该方法利用适应度选择、交叉和变异遗传操作,从初始种群中筛选出高质量的个体作为网络的初始权值和阈值,避免神经网络陷入局部最优解。引入Adam算法计算参数的指数加权移动平均值,实现神经网络学习率的动态更新,避免了梯度集中与消失问题,有效减少学习路线的震荡,使收敛时间缩短。仿真与试验结果表明,相比BP神经网络,混合控制下的电机转速误差在3%以下,主-从激振器相位差范围为±1.3°,实现了叶片双点疲劳测试激振器间更优的同步控制。

关键词：风电叶片疲劳加载 GA算法 Adam算法神经网络混合控制

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风电叶片前缘雨蚀测试及防护方法研究

涂料工业 2024年第2期54卷 45-49,55页

作者：姚中强顾育慧明阳智慧能源集团股份公司广东中山528400

随着风电机组大型化及漂浮式海上风电的发展,风电叶片服役环境越来越复杂,叶片前缘的损伤及防护越来越被重视。文章以固/液冲击过程的“水锤压力”为切入点简述了航空、航天以及风电行业对雨蚀损伤的研究,介绍了单射流法、火箭撬法、旋... 详细信息

随着风电机组大型化及漂浮式海上风电的发展,风电叶片服役环境越来越复杂,叶片前缘的损伤及防护越来越被重视。文章以固/液冲击过程的“水锤压力”为切入点简述了航空、航天以及风电行业对雨蚀损伤的研究,介绍了单射流法、火箭撬法、旋转臂法等常用的耐雨蚀测试方法,并提出了耐雨蚀评估方法的改进方向。列举了叶片常用的几类前缘防护材料性能特点,对比了不同制样环境下前缘漆材料的耐雨蚀性能差异。阐述了前缘防护材料的选型评估思路,提出了考虑项目地域降雨情况、叶片线速度等因素的前缘差异化防护思路。

关键词：风电叶片前缘损伤雨蚀测试材料评价方案设计

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风电叶片自动辊涂机辊涂装置设计与试验研究

风电叶片自动辊涂机辊涂装置设计与试验研究

作者：王子寒河北科技师范学院

学位级别：硕士

风电是新能源中的一个重要组成部分,而风电叶片是风力发电过程中的一个重要组件。受限于风电叶片尺寸大、表面形状复杂、涂料粘度大等条件制约,当前风电叶片涂装以人工辊涂为主,自动化设备尚未成熟应用。针对此问题,设计了风电叶片自动... 详细信息

风电是新能源中的一个重要组成部分,而风电叶片是风力发电过程中的一个重要组件。受限于风电叶片尺寸大、表面形状复杂、涂料粘度大等条件制约,当前风电叶片涂装以人工辊涂为主,自动化设备尚未成熟应用。针对此问题,设计了风电叶片自动辊涂机,主要内容包括:首先,通过调研当前风电叶片涂装工艺需求,在实践单位现有产品基础上,设计了风电叶片自动辊涂机。设计产品通过分淋方式,将涂料淋至由动力辊和涂敷辊组成的分淋辊涂装置的辊缝中,利用辊缝及涂料粘性将涂料均匀,进而由涂敷辊将涂料辊涂至叶片表面。通过仿真分析,得到涂装过程中涂敷辊对叶片的涂装压力应在500 N以下,转速在10～60 r/min之间。其次,针对设计的涂料分流器和分淋辊涂装置,使用Ansys软件中的Fluent模块进行了流场模拟分析。依次对分流器各孔涂料流出量均匀程度、单孔涂料经过辊缝后均匀程度和多孔经辊缝后均匀程度进行了仿真分析,验证设计内容能实现涂料均匀分布在涂敷辊上,进而涂装至叶片表面。再次,为保证涂装过程中涂装力稳定,采用液压伺服力闭环系统对其进行控制。利用Matlab软件中Simulink模块,对关键部件进行建模,分别使用PID控制器和MPC控制器进行了仿真分析,确定系统能实现涂装过程的恒力输出。MPC控制器响应时间0.42s,没有超调量,具有更好的控制稳定性。最后,对设计内容进行了试验验证。受限于研发条件,对设计进行了部分调整,制作出试验样机,通过手持方式进行了涂装试验。分别从涂料稀释度、涂敷辊转速两个角度进行了试验,验证设计方案能将涂料均匀涂装至叶片表面。在试验场景下,当涂敷辊转速为20 r/min,涂料稀释度为5%时,涂装效果最好,可满足涂装工艺需求。设计的风电叶片自动辊涂机,能完成风电叶片自动辊涂各项工艺需求,为涂装自动化过程的实现提供了技术支持。

关键词：风电叶片涂装辊涂流场仿真模型预测控制涂层厚度

热化学法处置退役风电叶片污染物生成特性研究

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煤炭学报 2024年

作者：熊小鹤张一楠李良钰张京晶谭厚章西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室

风电叶片由于重量轻、强度大、叶片长等特点，一直是固废行业回收处置的难点。热化学法处置退役风电叶片是一项较为有潜力规模化工业推广的技术。针对热化学法处置过程中的污染物排放问题，在管式电炉实验台上对风电叶片样品分别在N2、... 详细信息

风电叶片由于重量轻、强度大、叶片长等特点，一直是固废行业回收处置的难点。热化学法处置退役风电叶片是一项较为有潜力规模化工业推广的技术。针对热化学法处置过程中的污染物排放问题，在管式电炉实验台上对风电叶片样品分别在N2、CO2和空气气氛下进行了400、600、800、1000 ℃四个不同温度下的热转化实验，测试了含氮、含氯污染物排放情况。发现CO2和氮气气氛下，HCN和NO是主要的含氮污染物，随着温度增加，HCN逐渐增加，在1000 ℃时，HCN形态氮是最主要的含氮组分，占总氮比例达到88.3%，而HCl形态氯占总氯比例波动不大，维持在5%上下波动。空气气氛下，NO是最主要的含氮污染物，峰值浓度达918.3×10-6（体积分数），并且，生成的NO中的氧主要来自风电叶片自身，而非外部空气。随着温度增加，HCl和HCN逐渐减小，在400 ℃达到最大，占总氯、总氮比例分别为46%、8.4%。CO2对产物的分布有显著的促进作用，这种促进作用与温度、组分相关。1000 ℃高温下CO2能显著促进HCN和NO的生成，但是在400 ℃低温下，促进作用并不明显。在400 ℃低温下，CO2对NO2的生成有显著的促进作用，1000 ℃高温下，CO2对生成NO2促进作用不明显。考虑到生成NO的氧主要来自叶片自身，传统的空气分级对降低氮氧化物并不明显，中试开发需要专门配套烟气除氮、除氯装置。本研究可以对热化学法回收处置风电叶片中试放大提供参考。

关键词：热解燃烧气化风电叶片玻璃纤维 NO HCl