兆瓦级风机偏航系统低速抖动运动学特性 (2013年)

针对兆瓦级风机偏航动作时低速抖动问题，采用机理建模的方法建立兆瓦级风机偏航系统低速抖动运动学特性模型并对其进行相应求解。研究结果表明：扭转刚度、偏航驱动转速、动静摩擦因数差、系统阻尼比和正压力是导致偏航系统产生低速抖动现象的主要因素，而较高的偏航系统刚度、不小于临界速度的合适驱动转速、合理的范围动静摩擦因数之差、较大的系统阻尼比、较小的安全预紧力矩等有利于消除兆瓦级风机偏航系统低速抖动现象。 ### 兆瓦级风机偏航系统低速抖动运动学特性 #### 摘要与研究背景 本文探讨了兆瓦级风力发电机组在偏航动作时出现的低速抖动问题。随着风能作为一种清洁、可持续能源的广泛应用，兆瓦级风力发电机的设计与运行变得尤为重要。偏航系统作为风机的关键组成部分之一，负责确保风轮能够始终保持迎风状态，以最大化风能的利用效率。然而，在实际工作中，偏航系统往往会出现低速抖动现象，这种现象不仅影响风机的工作稳定性，还可能加剧机械部件的磨损，降低整体系统的使用寿命。 #### 低速抖动现象的原因分析 研究指出，低速抖动现象主要由以下几个因素引起： 1. **扭转刚度**：偏航系统的扭转刚度是决定其稳定性的关键因素之一。较低的扭转刚度会导致系统更容易受到外界扰动的影响，从而引发抖动。 2. **偏航驱动转速**：驱动转速过低或过高都可能导致低速抖动。合适的驱动转速应不小于系统的临界速度。 3. **动静摩擦因数差**：动静摩擦因数之间的差异也是导致低速抖动的重要因素。合理的摩擦因数差可以减少抖动的发生。 4. **系统阻尼比**：较大的系统阻尼比有助于抑制抖动，提高系统的稳定性。 5. **正压力**：正压力过大或过小都会对系统的稳定性造成负面影响。 #### 解决低速抖动的方法 为了有效缓解甚至消除低速抖动现象，研究提出了以下建议： 1. **提高偏航系统的刚度**：通过改进设计或材料选择，增加系统的扭转刚度，以增强其抵抗外部扰动的能力。 2. **调整偏航驱动转速**：确保驱动转速不低于系统的临界速度，同时避免过高，以保持系统的稳定性和效率。 3. **合理设定动静摩擦因数**：通过调整材料配比或其他方式减小动静摩擦因数之间的差异，降低抖动风险。 4. **增大系统阻尼比**：通过增加阻尼元件或优化设计来提高阻尼比，进一步提升系统的稳定性。 5. **控制正压力**：适当减小安全预紧力矩，从而减少不必要的正压力，避免过度紧固带来的不利影响。 #### 结论 通过对兆瓦级风机偏航系统低速抖动运动学特性的深入研究，明确了扭转刚度、偏航驱动转速、动静摩擦因数差、系统阻尼比以及正压力等关键因素对低速抖动现象的影响机制。此外，研究还提出了一系列可行的技术措施，旨在改善偏航系统的稳定性，减少低速抖动的发生，从而提高风机的整体性能和可靠性。这对于推动风力发电技术的进步具有重要的理论和实践意义。未来的研究还可以进一步探索更多影响因素，并开发出更有效的控制策略和技术手段，以应对不断增长的清洁能源需求。