液压偏航阻尼器对风电机组振动噪声的影响研究
风电机组液压偏航阻尼研究1.5MW

512 | 全国电力行业优秀管理论文集(2016)风电机组液压偏航阻尼研究1.5MW文/华电国际宁夏新能源发电有限公司 宗秀梅 张兴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。
传统偏航系统传统偏航系统结构如下图1,塔筒(1)、偏航摩擦盘(2)为偏航拖动系统中的对地坐标系固定部件;偏航制动器(3)、偏航减速机(6)、偏航电机(7)、偏航驱动小齿轮(5)安装于主机架上为偏航系统中的对地坐标系运动部件;固定部件和运动部件通过偏航轴承(4)解耦。
偏航运行过程中偏航制动器(3)以特定背压压力夹紧偏航摩擦盘(2)向系统提供阻尼力矩。
图1 传统偏航系统结构形式下表为某1.5兆瓦风电机组参数:在整机设计中根据偏航系统相关载荷数据如机舱和风轮的质量总和、惯性力矩计算出偏航阻尼力矩,然后液压系统和制动器供应商根据技术要求设计偏航制动器缸径、压力等相关参数。
本文拟以另一种液压方式提供偏航阻尼力矩,因此阻尼力矩可由机组已确定相关参数反推求得。
偏航制动器内部单个液压缸夹紧力F1——F1=P*S =P*(pi*r²) =2.5Mpa*3.14*45² =15896N其中:P—偏航期间背压压力值 P=25bar=2.5Mpa ;S—单个液压缸活塞面积;Pi—取Pi=3.14;r—活塞半径r=90/2=45mm机组总偏航阻尼力矩M1——M1=F*μ*R=(F1*n1*n2)*μ*R =(15896*4*6)*0.4*0.974 =148636N*m其中:F—偏航刹车盘上承受的全部压紧力;n1—单个偏航制动器上的活塞数量,n1=4;n2—513单台机组内配置的偏航制动器数量,n2=6;μ—偏航制动器衬片与偏航摩擦片间的摩擦系数,取μ=0.4;改进的液压偏航系统图2 传统偏航系统结构形式改进的偏航系统与原偏航系统结构上的区别是在偏航电机的末端引入液压阻尼装置(8),偏航传动末梢即偏航电机(7)后端引入阻尼装置后,所有偏航过程中的震动由弹性液压系统吸收,阻尼力矩由新的系统提供,偏航过程中不再在偏航制动器(3)和偏航刹车盘(2)之间施加摩擦阻尼力矩,因此偏航制动器的摩擦片磨损大幅减少。
风力发电机偏航振动问题及解决对策

风力发电机偏航振动问题及解决对策摘要:科学技术的进步,使得越来越多的学者开始关注绿色能源的应用,风力发电作为其中一种,有着不可替代性。
在这过程中,风力发电机机组数量逐渐增加,想要确保机组设备的安全性,在制造过程中,会通过各类保护方式,优化风机系统配置,从而促进机组顺利运行。
基于此,本文主要阐述风力发电机偏航振动相关概念,探究风力发电机偏航振动问题及解决对策,有望对部分学者提供借鉴和帮助。
关键词:风力发电机;偏航振动;问题及解决对策前言:现代社会发展背景下,我国风力发电技术得到快速发展,该类现象的产生,一定程度上推动了风机振动状态监测技术的进步,偏航系统作为风力发电机组的重要组成部分,可以实现风机传动链的二十四小时监测。
然而,任何事物在发展过程中,都具有一定的缺陷,风力发电机也不例外,在实际应用过程中,由于设计的差异,机组所处不同的地理位置,运行环境也不相同,使得机组运行产生偏航振动问题,影响着风力发电机的整体安全性和经济性。
因此,我们就要关注风力发电机偏航振动问题,将其作为当前工作的研究重点来探索。
1.风力发电机偏航振动相关概念1.1偏航系统偏航系统,在风电机组当中作为关键系统,发挥着重要作用,是水平轴式风力发电机组必不可少的组成部分之一。
偏航系统的主要作用有两个:其一是与风力发电机组的控制系统相互配合,使风力发电机组的风轮始终处于迎风状态,以便最大限度地吸收风能,提高风力发电机组的发电效率;其二是提供必要的锁紧力矩,以保障风力发电机组在完成对风动作后能够安全定位运行。
偏航系统有被动偏航系统和主动偏航系统两种,因行业内绝大多数为主动偏航,被动偏航极少,本篇不做赘述。
偏航系统一般由偏航轴承、偏航驱动装置、偏航制动(阻尼)器、偏航计数器、纽缆保护装置、偏航液压装置等部分组成。
偏航轴承有滑动轴承和滚动轴承两种,滑动轴承生产简单,摩擦力大且能调节,可以省却偏航阻尼器和偏航制动装置;采用滚动轴承时,系统必须有制动和阻尼装置,因此成本较高,其优点是可靠性高,偏航驱动功率较小。
风力发电设备振动噪声及影响因素探究

风力发电设备振动噪声及影响因素探究随着对可再生能源的需求日益增长,风力发电设备作为一种重要的可再生能源设备,正扮演着越来越重要的角色。
然而,随之而来的问题是风力发电设备的振动噪声,这对周边居民的生活质量造成了一定的影响。
因此,了解风力发电设备振动噪声及其影响因素成为了一个重要的研究课题。
首先,我们来看一下风力发电设备的振动噪声是如何产生的。
在风力发电过程中,主要涉及到的振动源可以分为两类:机械振动源和气动噪声源。
机械振动源主要包括发电机、齿轮箱、机舱等运动部件的振动,而气动噪声源则是由于风通过转动的叶轮时所产生的空气噪声。
这些振动和噪声源在相互作用下形成了整个风力发电设备的振动噪声。
那么,什么因素会影响风力发电设备的振动噪声呢?首先,风力发电设备的设计和制造质量是影响噪声水平的重要因素。
设计和制造质量的好坏直接关系到设备的稳定性和振动控制效果。
如果设备结构设计不合理或制造工艺不过关,可能会导致设备的振动和噪声水平升高。
因此,科学合理的设计和严格的制造工艺对振动噪声的控制至关重要。
其次,风力发电设备的安装位置也会对振动噪声产生影响。
一般来说,离居民区越远的风力发电设备振动噪声对周边居民的影响就越小。
此外,地形、风速和风向等自然因素也会对振动噪声产生一定的影响。
因此,在选择设备安装位置时,需要综合考虑周边环境及自然因素,以减少振动噪声的传播和影响。
第三,风力发电设备的运行状态也是影响振动噪声的重要因素。
当设备运行时,叶片和主轴承的磨损、精度误差以及各种机械部件的松动都可能引起设备的振动和噪声增加。
因此,定期检查、维护和修理设备,保证设备的正常运行状态,对于控制振动噪声至关重要。
此外,风力发电设备的运行管理也会对振动噪声产生一定的影响。
合理的运行管理包括根据当地的气象条件和电网需求调整叶片角度和发电功率等操作,以减少振动噪声的产生。
同时,科学的设备维护计划和运行监测系统,可以及时发现设备异常振动和噪声,进一步减少对周围环境的影响。
风力发电机组振动与噪声控制

风力发电机组振动与噪声控制风力发电机组是目前广泛应用于可再生能源领域的一种重要设备,其能够有效转化风能为电能,为解决环境污染和能源稀缺问题提供了一种可持续发展的解决方案。
然而,随着风力发电机组的快速发展,其振动和噪声问题也逐渐引起了人们的关注。
这不仅会影响设备的寿命和性能,还会给附近居民带来噪声污染。
因此,控制风力发电机组的振动和噪声成为了必要的技术需求。
首先,我们来探讨风力发电机组振动控制的方法。
振动是机械设备中常见的问题,对于风力发电机组来说也不例外。
振动不仅会导致设备零部件的疲劳破坏,还会影响发电效率和电力品质。
为了控制振动,一种常见的方法是采用减振器。
减振器可以通过吸收或抑制机械系统的振动能量,减少振动对设备的不利影响。
目前,常见的减振器包括液压减振器、弹簧减振器和阻尼器等。
这些减振器可以根据不同的振动频率和振幅来设计和选择,以达到最佳的减振效果。
其次,我们来讨论风力发电机组噪声控制的方法。
噪声是风力发电机组振动所产生的另一个问题。
实际上,风力发电机组的噪声主要来自于机械运动产生的空气动力噪声和机械振动所产生的结构噪声。
为了控制噪声,可以采取一系列措施。
首先,可以通过优化发电机组的结构设计来降低噪声产生的概率。
例如,采用合理的结构材料和减振措施,可以有效地减少噪声的辐射和传播。
其次,可以采用隔音材料对发电机组进行隔音处理。
隔音材料具有吸音、隔音和减震的特性,可以有效地降低噪声的传播和辐射。
最后,可以控制发电机组的工作状态和运行参数来减少噪声的产生。
例如,调整叶片的角度和转速,优化整个系统的工作模式,都可以减少噪声的输出。
除了通过技术手段控制振动和噪声外,提高设备检测和维护的能力也是重要的。
风力发电机组的运行状态和故障检测不仅可以及早发现设备的问题,还可以提前采取相应的措施进行维护和修复。
例如,可以通过安装振动传感器和噪声检测设备来实时监测风力发电机组的振动和噪声水平。
一旦发现异常,可以立即采取措施,以避免设备故障和性能下降。
风力发电机组振动与噪声控制技术研究

风力发电机组振动与噪声控制技术研究随着全球对清洁能源需求的增加,风力发电被广泛应用并在能源行业中占据重要地位。
然而,风力发电机组的振动与噪声问题一直是制约其发展的重要因素之一。
本文将探讨风力发电机组振动与噪声控制技术的研究现状与发展趋势。
一、振动与噪声对风力发电机组的影响风力发电机组的振动与噪声问题不仅给周围环境带来扰动,还可能对机组自身的运行稳定性及寿命产生不利影响。
机组振动会导致机械部件的疲劳破坏、螺栓松动等问题,严重时可能导致故障停机。
噪声问题不仅会影响附近居民的生活质量,还可能违反相关环境噪声标准,影响风电场的正常运营。
二、振动与噪声原因分析机组振动与噪声产生的原因多种多样,主要包括风力的激励、机械传动系统的松动、叶片与塔筒的共振、齿轮间隙等。
其中,风力是主要的激励源,不断变化的风速和方向会导致气动力的变化,引发机组振动。
同时,机械部件的松动也会引起机组整体的振动增大,进而增加噪声产生的可能性。
三、振动与噪声控制技术为了解决风力发电机组的振动与噪声问题,研究人员提出了多种控制技术。
以下从机械结构优化、控制算法改进和减振与隔音措施等方面进行讨论。
1. 机械结构优化通过对发电机组的机械结构进行优化设计,可以减小振动与噪声的产生。
例如,在叶片设计中应选用合适的材料和结构,以降低风力激励对机组的影响。
此外,合理的叶片布置和减震装置的设计都可以减小机组振动。
2. 控制算法改进风力发电机组的控制算法对振动与噪声的控制具有重要作用。
通过改进控制算法,可以调整机组的运行参数,降低机组振动。
研究人员还提出了自适应控制算法,通过不断优化参数,实现对振动与噪声的实时控制。
3. 减振与隔音措施在风力发电机组中应用减振与隔音措施也是一种有效的方法。
例如,采用减振材料对关键部位进行隔振处理;利用消声器或隔音罩对噪声进行吸收与遮挡。
这些措施可以有效地减小噪声的传播和反射,降低周围环境的噪声水平。
四、振动与噪声控制技术的发展趋势当前,风力发电机组振动与噪声控制技术仍处于不断发展的阶段。
液压系统中的振动与噪声控制研究

液压系统中的振动与噪声控制研究液压系统是一种广泛应用于机械设备和工业制造中的动力传动系统。
然而,液压系统在运行过程中产生的振动与噪声常常会对设备性能、工作环境和使用者的健康造成不利影响。
因此,针对液压系统中的振动与噪声进行有效的控制研究显得尤为重要。
液压系统中的振动与噪声主要来源于以下几个方面:压油泵、执行元件、系统管路以及负载。
首先,压油泵的不稳定工作会引发液压系统的振动与噪声问题。
其次,执行元件,如液压缸和电磁阀,在运动过程中也会产生振动与噪声。
此外,系统管路的谐振和流体在管道中运动时的压力波动也是振动与噪声的源头。
最后,负载对液压系统的振动与噪声也会产生重要影响。
为了控制液压系统的振动与噪声,研究人员提出了多种方法和技术。
首先,采用合适的液压元件可以降低振动与噪声产生的可能性。
例如,选择高质量的液压缸和电磁阀,可以减少其在运动过程中的振动与噪声。
此外,合理设计的系统管路能够减轻压力波动和谐振引起的振动与噪声。
其次,通过减小工作压力和流量,可以降低液压系统整体的振动与噪声水平。
这一方法相对简单,但也直接有效。
另外,在设计阶段就考虑液压系统的减振和隔振措施,如采用弹性元件和吸振材料,以减少振动与噪声的传播。
最后,适当安装吸音材料或隔音罩能够有效地降低液压系统产生的噪声。
此外,振动与噪声控制的研究还可以结合传统控制技术,如PID控制、自适应控制以及模糊控制等。
通过监测振动与噪声信号,采集相关数据,并利用控制算法对液压系统进行实时调整,可以有效控制振动与噪声的产生。
这种方法不仅可以提高液压系统的工作性能,还能减少对环境和使用者的干扰。
除了上述技术方法,液压系统中的振动与噪声控制研究还需要关注以下问题:首先,振动与噪声的测试和分析方法是研究的基础。
通过合适的测试手段和仪器设备,可以对液压系统中振动与噪声进行准确测量和分析,以实现有效的控制。
其次,评价和标准化对于液压系统中振动与噪声控制的研究也至关重要。
对液压系统振动和噪声的研究

位 移 与 激 振 力 的 相 位 差 , 一 tn E  ̄ / c 一c ) 。 a 2c ( : o ] o o 由式 ( ) 知 , 生振 动 的根本 原 因是 系统 存 在激 3可 产
— —
振 力 ,振 动 的大 小取 决 于 、 。的大 小 和 系统 的 固有参 数 。所 以防振 、减 振或 消振 的 主要 途 径是 消除 或减 小 激振 源 ,合理 确定 和 匹配系统 参 数 。
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— —
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结 出如下 一些 预防 和减 小振 动 的方法 。 2 1 常 规 减 振 方 法 .
单 位 质 量 所 受 的 力 幅 ,f : F / o 。
, ”,其 中 F 为激 振力 的振 幅 ; 。 C O—— 强 迫振 动 的角频 率 。
… … …
( 2)
式 ( ) 示有 阻尼 的衰 减振 动 , 2表 仅在 开始 的一段 时 间内才 有意 义 ,因此 ,通 常称它 为 瞬态解 ,一般情 况 下 不予 考虑 。 下式 ( ) 特解 , 3是 表示 在简 谐力 激振 下 的 强迫振 动 ,常称 为稳 态振 动 ,稳态 振动 在很 多设 备上
。
是 机械 系统 运动 导致 的振 动 ;另一方 面是 流体 工作 过 程 中产 生 的振动 。 振动就 会产 生噪 声 , 声源 于振 动 , 噪 因 此振 动 和噪 声 是 液 压 系 统 不 可 分 割 的 两 种 物 理 现
是有害 的 。稳态 振 动可 由其 特解 表示 为 :
2 Bs n( t 一 i c 一 ) 。 … … … … … … … … … … o () 3
风力发电机组的振动与噪声控制方法研究

风力发电机组的振动与噪声控制方法研究1. 引言近年来,风力发电作为一种可再生能源的重要形式,受到了广泛的关注和应用。
然而,随着风力发电机组规模的不断扩大,振动和噪声问题也日益突显。
不仅会对风力发电机组的运行和寿命造成不利影响,还会给周围环境和人类健康带来困扰。
因此,研究风力发电机组的振动与噪声控制方法具有重要的理论和实践意义。
2. 风力发电机组振动与噪声的特点及影响因素风力发电机组振动与噪声的特点包括低频区域的主导和大幅度的振动。
振动会导致机械运行部件的疲劳破坏,降低机组的可靠性和寿命。
噪声的产生对周围环境和人类的健康产生负面影响,包括睡眠困扰、心理压力和听觉损伤等。
影响风力发电机组振动和噪声的因素包括风速、叶片设计、塔架刚度等。
3. 振动与噪声控制方法3.1 振动控制方法3.1.1 结构设计优化结构设计优化是振动控制的首要措施。
通过合理布置和连接机械部件,减小振动的传递路径,可以有效降低振动的影响。
可采用减震材料和阻尼器增加系统的阻尼达到降低振动的效果。
3.1.2 主动振动控制方法主动振动控制方法主要包括主动振动抑制和主动降噪控制两种方式。
主动振动抑制通过传感器感知振动信息,然后通过控制装置产生相应的抗振力矩或抗振力来抑制振动;主动降噪控制通过传感器感知噪声信号,然后通过反向的声波产生抗噪声,从而实现噪声的控制。
3.1.3 被动振动控制方法被动振动控制方法主要包括隔振和减振两种方式。
隔振是利用隔振系统将机组与塔架分离,降低振动的传递;减振是在机械部件上添加减振器,将振动能量消耗掉,从而降低振动强度。
3.2 噪声控制方法3.2.1 噪声源控制噪声源控制主要包括减少噪声的产生和传播。
通过风叶的形状优化和控制风叶与风的相对速度,减小风叶的噪声产生。
此外,增加隔音措施,例如在机箱周围添加吸音板、隔音板等,可以有效降低机组噪声。
3.2.2 声屏蔽与隔离声屏蔽与隔离主要通过在机舱内部采用吸声材料和隔音结构,或在机组周围设置隔音屏障,来减少噪声的传播和影响范围。
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张 森 林 刘 红
( 1 . 沈阳华人风 电科技 有限公 司, 辽 宁 沈阳 I i 0 0 0 0 ; 2 . 沈 阳智远弘业机 器人有 限公 司, 辽宁 沈阳 1 i 0 0 0 0 )
摘 要: 详 细 阐述 了液 压 偏 航 阻 尼 器 的 结 构 、 功 能 和 特 点 以及 其 在 风 电机 组 中偏 航 系统 上 的 应 用 和 使 用情 况 。详 细 介 绍 了液 压 偏航 阻尼 器 对 风 电机 组 振 动 和 噪 声 的 影 响 , 并 采 用 相 关 的 分 析 软 件 和 设 备 对 液 压 阻 尼 器 对 风 电机 组 的振 动 情 况做 进 一 步 的 分析 。 关键词 : 风 力发 电机组 ; 液压 阻尼 器; 液压制 动器; 偏航 系统 ; 振动 ; 噪声; 优 化设 计 中 图分 类 号 : TB 文 献标 识 码 : A d o i : 1 0 . 1 9 3 1 l / j . c n k i . 1 6 7 2 — 3 1 9 8 . 2 O 1 7 . 1 9 . 0 9 7
提高机组 的发 电量 。 偏航 系统 的阻尼 _ _ = f 艺 进行 了改 进 , 将 原有 摩擦 片刚 性 寿命 ,
的阻尼方式变 为柔性 的液 压阻 尼 , 以优化 解决 风 电机 3 液压偏航阻尼器对风 电机组振动情况分析 组在偏航 中产生 的噪声 和振动过大 问题 。 为了验证该 措 施 的效果 , 辽 宁省某 技术 研 究 中心
以某 风场 的 1 0 #风 力 发 电机 为 试 点 , 对 风 电机组 增 j J I 1 液压偏航 阻尼器前 后 的振 动情 况进 行 了测 试 , 本 次 测
分析的结果如下 。 阻力矩 , 从而达到 风机 机舱 在偏 航运 动过 程 中无 摩 擦 数据采集 , 3 . 1 齿 轮 箱 减 震 器 位 置 振 动 分 析 噪声且转动平稳的 目的。 图 l 为 偏 航 系 统 加 液 压 阻尼 器 前 齿 轮 箱 减 震 器 化 液压偏航阻尼器特点 :
类 高低 温 风场 。
( 4 ) 液压 泵 采 用双 向 高压 齿 轮 泵 , 能适 应 机 舱 双 向
运动时的加载。
( 5 ) 液 压站带 有 蓄能 器 , 用 于补充 系统 的 内泄露 , 达 到 长 时 间保 压 的 目的 。
( 6 ) 阻尼力 矩可 调 , 具 备超 压保 护 , 系统 工作 安全 可靠 。
图2 为 偏 航 系统 增 加 液 压 阻 尼 器 后 齿 轮 箱 减 震 器
位置基础 的振动信号 , 系统 偏航运行 中, 振 动信 号的最 大值为 7 . 9 9 9 m/ s 。 , 最 小 值 为 ~7 . 8 5 7 m/ s 。对 比 1
作者简 介 : 张森林 ( 1 9 7 8 ~) , 男, 满族 , 本科 学历 , 沈 阳 华人 风 电科 技 有 限 公 司工 程 师 ; 刘红( 1 9 7 7 一 ) , 女 ,汉 族 , 本科 学历 , 沈 阳 智 远 弘业 机 器人 有 限公 司 工程 师 。
0 引言
统 。液压偏航 阻尼器通 过键槽 连接 的方式 与偏航 电机 风力发电机组 在偏 航过 程 中, 往往 会产 生较 大振 连接在一 起 。从 而将液压阻尼 的扭 矩加 在偏航 电机 的 然后 通过偏航减速机传 递给偏航 小 齿轮 , 然后 动和噪声 。特别是在机组 启停过程 中更为 严重 。由于 主轴上 , 该问题的存在 , 造成 了风 电机 组偏 航制 动器 摩擦 片磨 偏 航小齿轮在通过齿轮间 的啮合 把扭矩 传递 给偏 航 大 从而实 现液 压阻 尼 的加 载 过程 。这样 能使 风 电 损严重 , 损耗率极高 。同时也会造成 齿轮箱 、 发电机 等 齿 圈 , 关键部件的紧 固螺 栓损 坏严 重 , 甚 至会 造成 机舱 的底 盘 出现 裂 纹 。 为 解 决 这 一 严 重 问 题 , 对 风 力 发 电 机 组 机组的运行更加平 稳 、 机组 的 振动 和噪 声都 会大 大 减 少, 减 少 机 组 各 个 关 键 部 件 的 损 坏 。延 长机 组 的 使 川 j
l 液压偏 航 阻尼器的结构和特 点
液 压 偏 航 阻尼 器 是一 种 特 制 的 以液 压 泵 为 核 心 元 P R UF T E C HN I K) 双通 道 振 动 数 件的液压加载装置 。用于风 电机组 的偏航 系统 中。它 试采 用德 国普 卢福 ( B X P E R T对该 风力 发 电机 的 齿轮箱 减 震 以独有 的液压方式在风机机舱偏航运 动过程 中对其施 据采集 器 VI 器位置 、 发电机支撑位置 、 风力发 电机机 舱等位 置进 行 以阻尼力矩 , 取代传 统 的 以机 械摩 擦方 式 产生 的摩擦
( 1 ) 采用插装集成方式 , 体积 小 , 重量轻 、 反 应 速 度 快、 安 运行 叶 1 , 振动 信号 的最大 值为 1 9 . 7 7 m/ s , 最小值 为一1 9 . 7 8 m/ s 。
( 2 ) 集成 油路 块结 构 , 连接 管 路少 , 现 场 安装工 作 量少, 可靠性高 。 ( 3 ) 工作温度范 围广 :一3 0 ℃ ~ +5 0 ℃, 适用 于各
( 7 ) 大幅降低偏航系统振动与噪音 。 ( 8 ) 大幅延 长偏航摩擦片 的更换和维护周期 。
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图1 加 液 压 阻 尼 器 前 齿 轮 箱 振 动 曲线 图
2 液 压偏 航 阻 尼器 的 主要 应 用
液 压 偏 航 阻 尼 器 可 以广 泛 应 用 于 各 种 机 型 的 风 电 机 组 上 。液 压 偏 航 阻 尼 器 主要 用 于 风 电机 组 的偏 航 系