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尾流效应下偏航对风电机组功率的影响

电测与仪表 2020年第9期57卷 97-102页

作者：赵飞李岳蔚步超高晓霞苑津莎华北电力大学电气与电子工程学院河北保定071003 华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 河北龙源风力发电有限公司河北张家口075000

尾流效应严重降低风电机组的功率输出。目前解决尾流效应的主要方法是优化风场布局,这对于已建成的风电场而言是不现实的。相比之下,偏航控制可以使尾流发生偏移,降低尾流效应的影响、提升机组发电能力。文章采用两台激光雷达测风仪和SC... 详细信息

尾流效应严重降低风电机组的功率输出。目前解决尾流效应的主要方法是优化风场布局,这对于已建成的风电场而言是不现实的。相比之下,偏航控制可以使尾流发生偏移,降低尾流效应的影响、提升机组发电能力。文章采用两台激光雷达测风仪和SCADA系统,在某风场开展实验。以此为基础,文章分析了机组不同位置流场特性。根据尾流偏移的原理,分析了不同偏航角度下,两台机组总功率的变化情况。结果表明:对于实验的两台机组来说,偏航不超过45°时能有效提高两台机组的总体输出功率,最大增幅约17.6%。可见,上游风机偏航虽然降低了自身发电功率,但其尾迹偏移能有效提高下游风机的输出功率,可以在风电场应用。

关键词：风力发电偏航风场实验尾流偏移发电量

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偏航对风力机尾迹流场及气动噪声影响研究

偏航对风力机尾迹流场及气动噪声影响研究

作者：邬果昉内蒙古工业大学

学位级别：硕士

自然界的风随机性较强,剪切风、侧偏风、阵风等复杂情况都会出现,且变化无法预知,这些情况的出现都会影响风力机的出力情况及使用寿命,且风力机气动噪声对人类和自然环境的影响也不容忽略。因此,应该关注偏航情况下风力机的出力情况及... 详细信息

自然界的风随机性较强,剪切风、侧偏风、阵风等复杂情况都会出现,且变化无法预知,这些情况的出现都会影响风力机的出力情况及使用寿命,且风力机气动噪声对人类和自然环境的影响也不容忽略。因此,应该关注偏航情况下风力机的出力情况及气动噪声情况。以直径1.4m、翼型为NACA4415的水平轴风力机为研究对象,基于数值模拟计算,利用IDDES湍流模块结合声学FW-H方程的方法对偏航状态下水平轴风力机的流场及声场特性进行研究,得到风轮及近尾迹的流动与声辐射的部分规律,为风力机偏航情况下的气动特性及气动噪声的计算及试验提供了一定的研究基础。模拟结果表明:随着偏航角的增大,压力面的最大压力区域逐渐减小,吸力面每层负压区域逐渐减小,叶尖区域压强差逐渐减小,引起风轮做功能力减弱,升力系数减小,最终导致扭矩减小,风轮输出功率下降:额定工况下,不偏航情况下,风力机输出功率为205.51W,偏航角为30°时功率下降了31%;风轮尾迹流场的偏斜角度增加,导致轴向速度相差越来越大:在径向位置0.2R.3R及0.9R处,轴向速度增加明显,在0.3R.9R处,轴向速度增加趋缓;风力机尾迹流场中存在叶尖涡和中心涡,叶尖涡和中心涡远离风轮旋转平面并向下游进行扩散,涡量的幅值逐渐减小,并渐渐消失。切向扰动决定涡,法向扰动决定声,两者在气体运动过程中的能量转换及相互作用形成涡、声干扰。以风力机流场的研究为基础,进一步分析偏航状态下气动噪声的情况:对风力机声源进行分析,得到声压脉动时均值在靠近叶尖部位相对较大,其较大值的区域随偏航角的增大减小;不同偏航角的噪声的能量都主要集中在400Hz以下的低频段,4个偏航角基频对应的总声压级分别为109.67dB、109.42dB、109.02dB、108.45dB;不同偏航角下声辐射在垂直风轮旋转面方向距离轴线越近的声压级越高,随轴向距离的增加声压级逐渐衰减;在垂直于入口面方向声压级在距离声源面远的一侧随偏航角的增加逐渐降低,距离声源面近的一侧随偏航角的增加逐渐升高;在xoy平面内与xoz平面内不同偏航角仍在叶尖处声压级最大,中心轴上声压级最小,随偏航角的增大,相应位置上的声压级有所减小。通过L24(41×61)混合正交进行直观分析和交互作用的分析,得到偏航角与转速共同作用对输出功率和气动噪声的影响大于其单独作用时的影响。为风力机在使用过程中能达到高性能,低噪声提供依据,也为风力机设计提供参考。

关键词：水平轴风力机偏航输出功率声辐射指向性

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固定偏航下风力机输出功率及涡声关系的研究

可再生能源 2016年第9期34卷 1326-1332页

作者：张立茹邬果昉内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051 风能太阳能利用技术省部共建教育部重点实验室内蒙古呼和浩特010051

文章研究了偏航条件下风力机的出力及气动噪声,对固定偏航下的风力机进行了非定常数值模拟。研究结果表明:偏航角每增加10°,升力系数平均值分别降低2.0%,5.7%,10.6%,输出功率分别下降为3.90%,11.11%,19.77%;随着偏航角的增加,中心涡扩... 详细信息

文章研究了偏航条件下风力机的出力及气动噪声,对固定偏航下的风力机进行了非定常数值模拟。研究结果表明:偏航角每增加10°,升力系数平均值分别降低2.0%,5.7%,10.6%,输出功率分别下降为3.90%,11.11%,19.77%;随着偏航角的增加,中心涡扩散区域增大,涡量强度增强,声压级也相对较强;中心涡对尾迹声辐射的影响长度较长,叶尖涡影响长度较短。

关键词：水平轴风力机偏航输出功率声辐射

基于风速矢量的风机攻角与偏航全局鲁棒控制模型

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可再生能源 2018年第8期36卷 1209-1213页

作者：滕云李景瑞李岩沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870 国网内蒙古东部电力有限公司内蒙古呼和浩特010020

针对风电场内风机叶片因应力过载造成的叶片损伤问题,研究了风机叶片攻角、偏航角度、叶片受力及风机出力之间的关系,在保证风场出力不变和叶片最佳应力的前提下,建立了风速风向动态变化过程中基于风速矢量的攻角和偏航参数鲁棒动态估... 详细信息

针对风电场内风机叶片因应力过载造成的叶片损伤问题,研究了风机叶片攻角、偏航角度、叶片受力及风机出力之间的关系,在保证风场出力不变和叶片最佳应力的前提下,建立了风速风向动态变化过程中基于风速矢量的攻角和偏航参数鲁棒动态估计模型。为保障叶片迎风参数动态评估计算的实时性和准确性,文章基于Gauss-Newton(GN)方法,提出了风机攻角和偏航参数鲁棒动态估计模型的非线性迭代求解算法。针对某风电场内风机叶片应力建立了ANSYS数值仿真模型。仿真结果表明,文章所提出的模型能够对风机叶片迎风参数进行实时优化,有效地减小风力参数变化过程中风机叶片应力的不平衡。

关键词：攻角偏航鲁棒估计优化仿真

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风电机组液压偏航阻尼研究1.5MW

企业管理 2016年第S2期 512-514页

作者：宗秀梅张兴华电国际宁夏新能源发电有限公司

电机组中的偏航阻尼和制动力矩均以摩擦形式输出,因此在风电机组的长期运行中摩擦片属耗材性产品,达到最大磨损程度需立即更换,并且更换周期随摩擦状况趋于恶劣逐渐缩短。同时偏航期间存在震动与噪声问题,对机组本身稳定性和周围环境产... 详细信息

电机组中的偏航阻尼和制动力矩均以摩擦形式输出,因此在风电机组的长期运行中摩擦片属耗材性产品,达到最大磨损程度需立即更换,并且更换周期随摩擦状况趋于恶劣逐渐缩短。同时偏航期间存在震动与噪声问题,对机组本身稳定性和周围环境产生不利影响,本文利用液压系统的可压缩性用一种液压阻尼装置代替传统偏航工作流程,解决上述问题同时降低风电机组运行成本。

关键词：偏航液压系统背压阻尼力矩温升摩擦片偏离航线风电机组偏航制动器液压

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含高强RPC球柱的复合遮弹层偏航试验研究

地下空间与工程学报 2009年第5期5卷 972-975,1038页

作者：王起帆郭志昆田强王征后勤工程学院军事建筑工程系重庆400041 工程兵工程学院结构爆炸试验室南京210007

在现代战争条件下,防护工程面临的威胁越来越大。研制出一种表面含高强RPC(Reactive Powder Concrete活性粉末混凝土)球柱偏航层的钢纤维RPC靶体,对靶体进行了抗侵彻试验研究。对试验结果从弹体偏转角、弹体破坏情况进行了分析,并用经... 详细信息

在现代战争条件下,防护工程面临的威胁越来越大。研制出一种表面含高强RPC(Reactive Powder Concrete活性粉末混凝土)球柱偏航层的钢纤维RPC靶体,对靶体进行了抗侵彻试验研究。对试验结果从弹体偏转角、弹体破坏情况进行了分析,并用经验公式进行了比较。结果表明本复合遮弹层具有优良的偏航效果,在防护工程中将有着广阔的应用前景。

关键词：侵彻深度偏航复合遮弹层

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某电液舵机滞舵和偏航故障分析

航海技术 2011年第6期 51-53页

作者：徐振华赵贝尔上海远洋运输有限公司

1故障现象某集装箱船建成后运营于中国-美西航线已5年。某航次太平洋航行：·No．1舵机，自动操舵和随动操舵，均不定时多次转舵动作响应操舵指令迟缓（滞舵），导致偏离设定航向；滞舵时，关闭舵机再重新启动可恢复正常。但不久又重复... 详细信息

1故障现象某集装箱船建成后运营于中国-美西航线已5年。某航次太平洋航行：·No．1舵机，自动操舵和随动操舵，均不定时多次转舵动作响应操舵指令迟缓（滞舵），导致偏离设定航向；滞舵时，关闭舵机再重新启动可恢复正常。但不久又重复发生。

关键词：电液舵机故障分析偏航自动操舵集装箱船故障现象动作响应太平洋

MW级风电机组塔架在不同偏航角度下的强度非线性分析

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可再生能源 2018年第9期36卷 1387-1391页

作者：潘克强黎书文纪斌刘文拔贵州理工学院机械工程学院贵州贵阳550003 贵阳市花溪区花孟社区贵州贵阳550025

针对MW级风电机组塔架在不能满足强度要求的条件下而发生的倒塌现象,运用有限元法对塔架进行强度分析,得到在两种不同工况下的应力变化规律。在动力响应过程中,提取了典型的振型图,得到相应的振动特性。考虑在不同偏航角度过程中,进行... 详细信息

针对MW级风电机组塔架在不能满足强度要求的条件下而发生的倒塌现象,运用有限元法对塔架进行强度分析,得到在两种不同工况下的应力变化规律。在动力响应过程中,提取了典型的振型图,得到相应的振动特性。考虑在不同偏航角度过程中,进行塔架质心的合位移非线性分析,结果表明,顶部质心的位移偏移量呈非线性增长,当偏航角度为0°时,合位移的最大值为0.05 m,随着应力的增大,合位移非线性增大。该结果为MW级风电机组塔架在运行过程中强度分析提供一定的参考,在一定程度上避免了塔架的倒塌现象。

关键词： MW级风电机组塔架非线性倒塌偏航

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风力机偏航的模糊-PID分段控制

机床与液压 2011年第14期39卷 106-108页

作者：秦录芳孙涛徐州工程学院机电工程学院江苏徐州221008

针对低风速工况,制定风力机偏航控制的策略,对偏航控制的输入量、输出量进行模糊化处理,建立偏航模糊控制器控制规则,完成了偏航的模糊和PID分段控制器的设计,并在Matlab/Simulink中搭建仿真模块。仿真结果表明:设计的Fuzzy-PID控制器... 详细信息

针对低风速工况,制定风力机偏航控制的策略,对偏航控制的输入量、输出量进行模糊化处理,建立偏航模糊控制器控制规则,完成了偏航的模糊和PID分段控制器的设计,并在Matlab/Simulink中搭建仿真模块。仿真结果表明:设计的Fuzzy-PID控制器的输出曲线能在合理的时间内达到稳态,克服了PID控制的超调和波动,较好地实现了控制要求。

关键词：风力机偏航模糊-PID控制分段控制