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引发叶片不平衡的原因
一、质量分布不均的叶片
叶片质量存在偏差主要是叶片出厂前质量控制不到位造成,正常叶片出厂前要进行严格的配平成套供应。
二、安装角度误差
风电机组安装后,在调试前要进行叶片安装角校准,依据为叶片0度标尺和轮毂0度基准,实际操作中往往存在叶片0度标尺不够准确和轮毂0度基准模糊等问题,容易造成叶片实际运行0度不统一。
三、变桨执行机构故障
变桨角度传感器精度不够、变桨电机损坏、个别变桨轴承摩擦力矩存在问题等都会造成叶片在变桨运行时出现偏差,造成叶片角度不统一。
四、低速轴不对中
整机安装时,低速轴安装不对中,主轴承游隙过大或存在缺陷,主轴弯曲,都会造成叶轮转子的转动不平衡。
五、渗水/结冰
叶片长期运行会发生排雨孔堵塞,导致叶片内部积水,影响叶片质量平衡。叶片覆冰,叶片表面结冰是比较常见的自然现象。
叶片覆冰后会导致叶片转动惯量偏差,风电机组振动明显。目前有些风电机组厂家采取一些监控措施发现叶片结冰,停机对机组保护,或采用特殊涂层,阻止叶片结冰。
六、叶片状态
叶片由于长期污染,气动特性偏离设计值,也会引起气动不平衡。叶片由于雷击、鸟撞或风沙等原因造成叶尖开裂、尾缘分层等损伤,对叶片的气动特性也会造成影响。
叶片不平衡检测与处理
一、观测
单支叶片不平衡在一倍频上的振动明显高于三倍频上振动。叶片角度等气动不平衡引起的周期振动明显,通过对比叶片转动频率能够初步观测到,也可在塔底通过望远镜观察或通过照相机定点拍照合成对比。叶片质量不平衡可以通过在高速轴联轴器上使用拉力计测定不同方位角下的拉力,来简单判断叶片质量偏差。但通过简单观测手段只能初步了解问题所在,还不能准确判断不平衡量超标情况,也无法给出准确的解决方案。
二、气动不平衡和质量不平衡的判断
如果风电机组低频振动过大即摆动过大,可以初步认为是叶片不平衡造成,后续还需确认是质量不平衡还是气动不平衡引起,以便采取措施。
通过风电机组主控系统的振动传感器可以初步判断,叶片质量不平衡会造成机舱横向振动明显增大,叶片气动不平衡会造成纵向振动明显增大。
如图4,仿真叶片质量不平衡,可看出机舱在xy方向上振动均增大,y方向更剧烈(x:沿风向,y:垂直于风向)。
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