大型风电机组载荷监测与延寿评估技术研究.pdf

目录 中文摘要 I ABSTRACT III 第一章 绪论 1 1.1 研究背景及意义 1 1.1.1 课题研究背景 1 1.1.2 课题研究目的及意义 4 1.2 国内外研究现状 5 1.2.1 大型风电机组气动载荷分析 5 1.2.2 塔筒载荷监测 7 1.2.3 寿命预测与延寿评估 8 1.3 存在的主要问题 9 1.4 主要研究内容 10 第二章 大型风电机组气动载荷分析 13 2.1 湍流效应 13 2.1.1 湍流原理 13 2.1.2 湍流强度日变化模型 15 2.1.3 湍流的影响 17 2.2 风切变 17 2.2.1 风切变原理 17 2.2.2 风切变的影响 19 2.3 塔影效应 19 2.3.1 塔影效应原理 19 2.3.2 三种塔影效应模型 20 2.3.3 塔影效应的影响 20 2.4 尾流效应 21 2.4.1 尾流原理 21 2.4.2 尾流的影响 22 2.5 本章小结 22 第三章 大型风电机组载荷建模与监测方法 23 3.1 大型风电机组载荷仿真模型 23 3.1.1 1.5MW 双馈风电机组参数化建模 24 3.1.2 GH Bladed软件中的风模型 27 3.1.3 基于 SCADA 系统的湍流强度分析 28 3.2 塔筒载荷仿真分析与监测方法研究 29 3.2.1 不同法兰联接处塔筒载荷分析 30 3.2.2 塔筒应力在线监测系统 31 3.2.3 螺栓测点布置方案 33 3.3 基于改进 BP 神经网络的塔筒载荷预测模型 36 3.3.1 基于 SCADA 数据的塔筒应力预测模型 36 3.3.2 基于改进 BP 神经网络算法的塔筒应力预测 38 3.3.3 塔筒应力预测模型的建立与应用 38 3.4 大型风电机组疲劳工况 46 3.4.1 疲劳工况分析 46 3.4.2 基于 SCADA 风速的威布尔分布模型 47 3.5 本章小结 50 第四章 大型风电机组钢制塔筒的疲劳寿命分析 51 4.1 疲劳累积损伤理论 51 4.1.1 线性疲劳损伤累积理论 51 4.1.2 非线性疲劳损伤累积理论 52 4.2 疲劳性能曲线的确定 53 4.2.1 S-N 曲线介绍 53 4.2.2 条件疲劳极限 54 4.3 基于 WORKBENCH 和 NCODE 软件的塔筒疲劳分析 55 4.3.1 ANSYS Workbench 和 ANSYS nCode DesignLife 软件介绍 55 4.3.2 1.5MW 风电机组钢制塔筒有限元分析 56 4.3.3 1.5MW 风电机组钢制塔筒疲劳分析实例 59 4.4 本章小结 61 第五章 大型风电机组延寿评估技术 62 5.1 延寿评估概述 62 5.1.1 风电机组延寿评估的一般步骤 62 5.1.2 风电机组延寿评估模型要求 63 5.1.3 风电机组关键部件剩余使用寿命要求 63 5.2 风电机组塔筒寿命预测模块 63 5.2.1 塔筒寿命预测模块简介 63 5.2.2 塔筒寿命预测流程 64 5.2.3