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虚拟式风力发电机组在线测试系统的研究

作　者: 徐冠基
导　师: 柏林
学　校: 重庆大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 风力发电机组声发射评估振动测试虚拟仪器
分类号: TM315
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着世界能源危机的加重,风能的利用越来越受到世界各国的重视,风力发电的装机容量越来越大。对风力发电机组的声发射评估和振动测试也越来越受到人们关注。本文在研究了风力发电机组声发射评估及振动测试领域的相关理论和方法后,开发了虚拟式风力发电机组在线测试系统,面向用户提供风力发电机组声发射评估及振动测试的商业应用。通过现场应用表明,系统运行稳定,准确度高,完全达到商业测试应用的标准。介绍了风力发电机组声发射评估领域的相关背景,包含国际以及国内风力发电机组声发射评估领域的现状和不足。详细阐述了指导风力发电机组声发射评估的IEC61400-11国际标准的主要内容,包括:风机声发射评估过程中所用的测量仪器、测量位置的选择、测试过程、数据分析等内容;提出了基于多元线性回归分析的风机噪声预测方法,解决了风机噪声测量过程中测试过程复杂,所用仪器较多,易受外界干扰的问题。介绍了风力发电机组振动测试领域的相关理论知识。对风力发电机组振动产生的原因做出了说明;对风机振动测试对象、测点位置的选择以及振动信号的分析技术(包含时域分析及频域分析)做了深入说明和介绍。开发了虚拟式风力发电机组在线测试系统,实现了风力发电机组的振动、噪声、风速、功率、温度、气压、风向、转速、偏航角、浆距角等决定风力发电机组运行质量的多参数的测量和分析,实现了风力发电机组的认证测试和品质检测。开发风力发电机组测试软件,实现测试数据的在线处理与分析,测试数据保存与管理。解决噪声1/3倍频程、声功率、音调窄带谱,振动频谱等复杂功能的在线分析与处理。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-16
  1.1 风力发电的意义与现状  8-10
  1.2 风力发电机组的噪声与振动  10-13
    1.2.1 风力发电机组噪声简介与危害  10-12
    1.2.2 风力发电机组振动简介与危害  12-13
  1.3 风力发电机组在线测试的国内外发展现状  13-14
    1.3.1 风机声学噪声评估的国内外发展现状  13-14
    1.3.2 风机振动在线测试的国内外发展现状  14
  1.4 课题的提出与意义  14-15
    1.4.1 课题的提出  14-15
    1.4.2 课题提出的意义  15
  1.5 论文的主要研究内容及所完成的工作  15-16
2 风力发电机组声发射评估测量分析方法介绍  16-36
  2.1 引言  16
  2.2 风机声发射评估所用仪器  16-19
    2.2.1 声学参数测量仪器  16-19
    2.2.2 非声参数测量仪器  19
  2.3 测量位置的计算  19-23
    2.3.1 声学测量位置  19-22
    2.3.2 风速风向的测量位置  22-23
  2.4 标准风速的计算  23-26
    2.4.1 输出功率低于额定值9596时的标准风速计算  23-25
    2.4.2 输出功率高于额定值9596时的标准风速计算  25-26
  2.5 视在声功率级的计算  26-29
    2.5.1 连续等效A 声级的计算  26-28
    2.5.2 视在声功率级  28-29
    2.5.3 不确定度计算  29
  2.6 1/3 倍频程分析  29-30
  2.7 基于窄带谱与心理学的噪声音调与能听度计算  30-34
    2.7.1 窄带谱分析  30-31
    2.7.2 划分临界带宽及分辨合理音调  31-32
    2.7.3 临界带宽内谱线分类  32
    2.7.4 音调声压级及背景噪声修正  32-33
    2.7.5 掩蔽噪声声压级与音调级的判定  33
    2.7.6 能听度的判定  33-34
    2.7.7 音调的不确定度  34
  2.8 小结  34-36
3 基于多元线性回归分析的风机噪声预测研究  36-42
  3.1 引言  36
  3.2 多元线性回归分析法  36-37
    3.2.1 多元线性回归模型的建立  36-37
    3.2.2 用最小二乘法求取回归系数  37
  3.3 多元线性回归分析在风力发电机噪声预测中的应用  37-40
    3.3.1 风机声发射评估过程的研究  37-38
    3.3.2 建立多元线性回归模型  38
    3.3.3 求取回归系数  38-39
    3.3.4 显著性检验  39-40
    3.3.5 计算相对误差  40
  3.4 小结  40-42
4 风力发电机组振动测试分析方法介绍  42-54
  4.1 引言  42
  4.2 振动的概念  42-45
  4.3 振动测试与分析技术  45-50
    4.3.1 振动信号的时域分析  45-48
    4.3.2 振动信号的频域分析  48-50
  4.4 风力发电机组振动测试与分析  50-53
    4.4.1 风力发电机组振动产生的原因  50-51
    4.4.2 风力发电机组振动测试对象及特点  51
    4.4.3 风力发电机组传动部件振动测试测点选择  51-52
    4.4.4 风力发电机组传动部件振动测试数据分析  52-53
  4.5 小结  53-54
5 虚拟式风力发电机组在线测试系统的设计  54-68
  5.1 引言  54
  5.2 虚拟式风力发电机组在线测试系统的开发  54-58
    5.2.1 系统的开发流程  54-56
    5.2.2 系统的硬件选择  56-57
    5.2.3 软件系统的开发  57-58
  5.3 系统的功能  58-67
  5.4 小结  67-68
6 虚拟式风力发电机在线测试系统的应用  68-80
  6.1 引言  68
  6.2 声发射评估系统的应用  68-74
    6.2.1 测试系统的布置  69-71
    6.2.2 测试数据分析结果  71-74
  6.3 振动测试系统的应用  74-78
    6.3.1 测量数据的采集  74-75
    6.3.2 测试数据分析结果  75-78
  6.4 小结  78-80
7 总结与展望  80-82
  7.1 论文主要工作的总结  80
  7.2 论文今后的研究方向  80-82
致谢  82-84
参考文献  84-88
附录  88-92
  A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  88
  B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目目录  88-89
  C. “虚拟式风力发电机组在线测试系统”精度检定报告及证书  89-92

虚拟式风力发电机组在线测试系统的研究

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