风涡轮机中的失衡的自动识别[外文翻译].rar

风涡轮机中的失衡的自动识别

罗尼Ramlau和珍妮Niebsch
约翰氡比较和应用数学研究所（ RICAM ）
Altenbergerstrasse 69 4040奥地利林茨
电话+43 732 2468-5232
传真+43 732 2468-5212
电子邮件：ronny.ramlau@oeaw.ac.at
Jenny.niebsch@oeaw.ac.at
2007年12月18日
摘要
背景：转子不平衡的风力发电厂可引起设备或其组成部分的严重损害，从而显著减少其寿命和安全性。目前，转子的动平衡是一个费时和昂贵的过程。
实现的方法：我们描述了一种新方法自动检测和重建风力涡轮机中转子的不平衡，该方法是基于用有限元法（FEM）推导出的风力发电机模型.根据在发动机舱测量的振动数据进行的不平衡计算是一个逆问题。
结果：所提出的重建算法与人工和实际的数据吻合的很好并且是一个实时操作系统
结论：新方法降低了为计算平衡重量所需的测量努力。它可以在一个状态监控系统里实施。
1.介绍
近几年，我们目睹了可再生资源的日益重要性，自从1990年以来风力发电机的市场快速成长。风电场运营商期望一个风力发电厂的寿命为20年。从实际的观点来看这是不现实的，老厂已经显示了对传动装置和其他重要的发动机零件的巨大损害。如果缺陷和磨损在早期被诊断出来，那么大部分损失是可以避免的。造成损害的主要原因是基于转子不平衡这样一个事实，即转子的质量分布是不相同的，制造的错误可能导致失衡，但是它们同样可能由于刀具剖面变化或者刀片纹理中的水夹杂物的原因而被引起。即使小规模的不平衡也能像动力譆@梢谎运� 造成巨大的动力荷载。这导致了一个特别是在近海地区需要的一个复杂逻辑的非 平凡赔偿。失衡引起了风力发电机组以与当前旋转频率相同的频率振动。它们只 有在工厂以大振幅振荡时才能被检测出来，即只有在旋转频率与机械设备的频率 接近时，或者已经有被损坏的组件时才能被检测出来。在这种情况下专家组需要 用一个费时的程序来平衡机器，第一步，振动的涡轮机，让其旋转频率尽可能与 被测量出来的固有频率接近。然后一个测试质量必须放在一个叶片上，而且在相 同的频率下再次测量振动。通过这两个测量，不平衡能够被估计，而且相应的平 衡重量必须放在叶片的内部。然而，不寻常的塔振动只有在机械设备以一个接近 第一固有频率的频率旋转时才能被看见。否则不平衡可能在相当长一段时间内被 忽略，同时动态负载仍然影响发电机和轴承。在最近的计划中【1】，我们瞄准了 转子不平衡的监控和一个在不需要测试质量的振动测试中的平衡重量的自动计算 。提供的这个方法主要有两个优点：第一，因为没有费时的试运行必须要进行， 所以平衡过程能在较短的时间内完成。第二，基于我们算法的软件可以集成在一 个状态监测系统（CMS)里。在塔里放置一个额外的振动传感器这种方法，可以使 我们能够在较长时间里监测不平衡的分布而且允许我们在任何需要的时候采取措 施。这对于近海发电厂来说是特别重要的，因为它们不是能够轻易获得的，而且 维修需要预先制定计划。总之，在操作以及对危险不平衡出现时的预测中对不平 衡监测系统的使用将为人类节约资源并且增加涡轮机的安全性和寿命。