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【6h】

拉索式小型风力发电机塔架结构的固有频率分析

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摘要

1.1 前言

1.2 风能利用的发展史

1.3 风电发展概况

1.3.1 国外风电发展概况

1.3.2 国内风电发展概况

1.4 风力发电研究现状

1.4.1 国外风力发电研究现状

1.4.2 国内风力发电研究现状

1.5 本文主要研究内容

第2章 拉索式小型风力发电机塔架结构的振动特性

2.1 拉索式小型风力发电机塔架结构的简介

2.2 振动监测

2.3 检测结果

2.4 本章小结

第3章 理论分析

3.1 Galerkin法分析固有频率

3.1.1 特征函数参数化方法简介

3.1.2 对比前后模型

3.1.3 Galerkin方法

3.2 塔架结构的变数分析

3.2.1 预紧力对固有频率的影响

3.2.2 钢索弹性模量对固有频率的影响

3.2.3 预紧力对钢索有效弹性模量的影响

3.2.4 容许函数的数量对固有频率的影响

3.3 本章小结

4.1 实验模型介绍

4.2 钢索

4.2.1 拉伸实验

4.2.2 制作测量钢索拉力的装置

4.3 理论分析

4.4 模态测试

4.5 理论分析与测试结果比较分析

4.6 缩小模型的振动响应

4.7 本章小结

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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摘要

将风能转化为电能的装置称为风力发电机组。风力是自然资源,与传统的火力发电相比,对环境没有污染;与核电相比,对作业人员没有身体危害;与水力发电相比,可以采用风力发电的地区要更为广泛。风力发电的迅猛发展,给人们解决了用电难的问题。但是,依然存在一些没有解决用电问题的地区,其主要原因是风力发电机的制造成本过高、运输不够方便、安装难度大等。于是,人们研制了制造成本低、运输安装便捷的拉锁式小型风力发电机组。随着风力发电的兴起,装机容量不断的提高,但随之而来的问题也越来越多,越来越复杂。无论是在国内还是在国外,都遇到了风力发电机组因为某些原因被破坏,导致无法修复。国内外研究人员经过多年的努力发现,上述问题的原因为风力发电机组的工作频率与其结构的固有频率相近,发生共振。因此,本文将采用一种预算固有频率的算法应用在拉索式小型风力发电机组上,希望可以为日后的设计提供一定的依据。
  论文借鉴国内外最新研究成果,应用了Galerkin法,建立了可以预算拉索式小型风力发电机组固有频率的数学模型。通过对拉锁式小型风力发电机组进行振动监测,分别分析了不同方向上钢索预紧力、钢索弹性模量等因素对结构固有频率的影响。论文的研究成果为设计阶段计算拉索式小型风力发电机组的固有频率提供了理论模型,具有一定的工程应用价值。本文主要做了一下工作:
  (1)对拉索式小型风力发电机组进行振动监测。首先介绍了其组成结构及其具体参数。其次,对振动监测所用的实验设备、其具体型号及工作原理进行了简单地介绍。最后分析了振动监测结果。
  (2)根据简支梁的振动规律及采用的Galerkin法,推导出能够预算结构固有频率的数学模型。并分析了钢索预紧力和钢索弹性模量对固有频率的影响。
  (3)利用冲击法对拉索式小型风力发电机组的缩小模型进行模态测试。实验时,测出了选用的钢索的弹性系数,并根据其具体参数求得弹性模量。之后对钢索预紧力进行了测试,分析了在不同方向上钢索预紧力对结构的一阶固有频率和二阶频率的影响。对比了理论分析和实验测试的结果。

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