风电机组的轴扭矩和有功功率测量方法研究

【摘要】：随着国家新能源政策的逐步落实，单台风力机组的功率越来越大，风电场的建设越来越快，轴扭矩和有功功率平衡的问题也越来越突出。轴扭矩和有功功率是风力发电机组正常运行的两个重要因素，轴扭矩平衡和有功功率平衡是风力机组顺利发电的基本条件。如果轴系扭矩和有功功率不平衡，就会造成风力机组的轴系扭振，严重时会造成轴的断裂等，危害风机和风电场的正常运行。 本文系统的分析了现有的扭矩测量方法的特点，针对现有的扭矩测量方法的一些不足之处，提出了基于电磁感应原理的新型相位差式测量方法，实现了对风电机组轴扭矩和有功功率的实时高精度非接触测量。应用simulink软件对建立的轴系扭矩和有功功率测量系统进行了仿真；利用新型相位差式扭矩和有功功率测量模型对新型测量方法进行了实验验证，得到大量实验和仿真数据，对获得的数据进行分析处理，得到了轴系扭矩、轴系扭振状态、轴系扭矩比和轴有功功率的一系列实时数据，进而验证了基于电磁感应原理的新型相位差式测量方法的实时性和精确性，为实际风电机组运行中的轴系扭矩测量问题的解决提供了一个新的思路，同时也为风电机组轴系扭振状态和齿轮箱故障状态的实时有效监测提供了一定的技术支撑和保障。 【关键词】：轴扭矩 相位差式扭矩测量 轴系扭振 齿轮箱故障
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题背景和意义8-10
• 1.2 轴扭矩和有功功率测量的国内外研究现状10-14
• 1.2.1 轴扭矩测量的国内外研究现状10-12
• 1.2.2 轴有功功率测量的国内外研究现状12-14
• 1.3 风电机组轴扭矩和有功功率精确测量的实现难点14-15
• 1.4 本课题的创新点和主要内容15-17
• 第二章 风电机组轴扭矩的测量方法17-29
• 2.1 扭矩测量的原理17-22
• 2.1.1 根据应变测扭矩17-18
• 2.1.2 根据相位差测扭矩18-22
• 2.2 新型非接触式扭矩测量方法22-26
• 2.2.1 基于电磁感应原理的相位差式扭矩测量方法22-25
• 2.2.2 基于激光测距原理的相位差式扭矩测量方法25-26
• 2.3 新型扭矩测量方法在风电机组轴系扭振监测上的应用前景26-28
• 2.3.1 扭振产生的原因27
• 2.3.2 扭振监测方法的发展27-28
• 2.3.3 基于新型扭矩测量的扭振监测方法28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 轴扭矩、有功功率测量和扭振研究仿真29-57
• 3.1 基于电磁感应原理的相位差式轴扭矩测量仿真29-41
• 3.1.1 轴扭矩测量仿真模型29-32
• 3.1.2 低速轴扭矩的测量仿真32-36
• 3.1.3 高速轴扭矩的测量仿真36-38
• 3.1.4 高、低速轴扭矩比测量仿真38-41
• 3.2 轴功率的测量仿真41-44
• 3.2.1 风电机组轴有功功率的测量仿真41-42
• 3.2.2 风电机组电磁功率的测量计算方法42-43
• 3.2.3 风电机组机械及电气系统的效率43-44
• 3.3 轴系扭振仿真44-56
• 3.3.1 风电机组轴系扭振仿真44-51
• 3.3.2 齿轮箱正常时的扭振扭矩比51-53
• 3.3.3 齿轮箱故障时的扭振扭矩比53-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 轴扭矩、有功功率测量和扭振研究实验验证57-71
• 4.1 模拟实验装置57-58
• 4.2 轴扭矩的测量实验验证58-65
• 4.2.1 低速轴扭矩的测量58-65
• 4.2.2 低速轴转速的测量65
• 4.3 轴有功功率的测量实验65-69
• 4.4 轴扭振实验69-71
• 4.5 本章小结71
• 第五章 结束语71-73
• 5.1 主要工作与创新点71-72
• 5.2 后续研究工作72-73
• 参考文献73-78
• 附录78-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86

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