风机停机与运行状态下整体结构模态是否变化

leovikkie

各位坛友，本人最近在研究有关风力发电机工作状态下模态识别问题，通常来说结构的固有模态只与结构本身的特性有关，与外环境无关。但是对运行的风机结构来说，实测的结果与停机状态下模态却又不同，出现这一现象的原因是不是由于叶轮的转动和转速变化引起的模态的变化呢？还是说有其他因素导致结构内部特征的变化呢？请大家不吝赐教，一起讨论一下。谢谢！

ziseyjx

对风电蛮有兴趣的，是不是风机在运行的时候，外部风力的变化所导致的。楼主所做的模态是指什么啊

leovikkie

ziseyjx 发表于 2013-5-10 16:14

                               
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对风电蛮有兴趣的，是不是风机在运行的时候，外部风力的变化所导致的。楼主所做的模态是指什么啊

就是模态频率、模态阻尼比和振型。我个人觉得环境荷载的变化只会对结构的响应产生影响，但是对结构内部的固有属性应该影响不大，但也不能完全证明。我现在重点是在琢磨叶轮转动会不会对结构产生刚度或质量上的变化，因为相对于停机工况来说结构的自由度是有变化的。

李苹

做模态分析时只要把叶轮的离心力等加上就和运行状态一直啦！基本不变！如果随运行状态变化设计时求出的模态参数就没法实际用啦！

leovikkie

李苹 发表于 2013-5-11 13:12

                               
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做模态分析时只要把叶轮的离心力等加上就和运行状态一直啦！基本不变！如果随运行状态变化设计时求出的模态 ...

您好！谢谢您的答复，确实现在的设计厂家都是给出一个塔筒结构的一阶模态频率，然后根据风机运行的转速计算1p和3p频率以此来说明风机运行状态下的共振状况。事实上这个应该是理想情况，在实际的工作中转速不是一成不变的（特别是直驱式风电机组），而结构在工作环境下模态还能不能按照原有设计模态使用，我不能确定。还有就是您说把叶轮转动的离心力加上进行模态分析后结构模态基本不变，这个是您做过实验还是数值模拟得出的结论，您能详细地解释一下。谢谢！

李苹

leovikkie 发表于 2013-5-11 17:40

                               
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您好！谢谢您的答复，确实现在的设计厂家都是给出一个塔筒结构的一阶模态频率，然后根据风机运行的转速计 ...

我是说在进行数值模态时，离心力等因素考虑进去，就和实际相近，对于风电扫频范围要根据实际情况

leovikkie

李苹 发表于 2013-5-16 08:38

                               
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我是说在进行数值模态时，离心力等因素考虑进去，就和实际相近，对于风电扫频范围要根据实际情况

是的，我明白您的意思，我想问的是您在数值模型中要如何模拟离心力？是按预应力模态计算还是其他方法？除离心力外海英考虑哪儿些因素？谢谢！

syy2009

你先了解什么是compell图吧！
风轮在旋转过程中，叶片有离心刚化，旋转部件都有这个特性的，固有频率也是变化的。
1p 3p  6p  9p  都要看的吧！
你要做的话，先在bladed里做出compell图来。

leovikkie

syy2009 发表于 2013-5-16 10:24

                               
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你先了解什么是compell图吧！
风轮在旋转过程中，叶片有离心刚化，旋转部件都有这个特性的，固有频率也是变 ...

您好！谢谢您的答复，compell图我了解一些，它是将风机叶轮转动不同倍数的转频与结构各阶固有频率按照转速变化进行比较，可以判断风机结构共振及共振校核。通过您的留言我可以肯定一点就是叶轮的转动一定是会影响风机结构的模态，但是影响的程度大小这个不能定性的下结论，我现在就是比较纠结于这一点。此外，无论是叶片离心刚化还是很多文献里提到的旋转结构预应力模态等理论实际上影响的还是叶片自身的刚度，我前几天通过数值模拟对不同叶片刚度增幅对风机整体结构的模态影响进行了分析，结论是在一倍增幅范围内最多只有2%的影响，而实测分析及反馈识别的结果要远大于这个值。

syy2009

leovikkie 发表于 2013-5-16 10:44

                               
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您好！谢谢您的答复，compell图我了解一些，它是将风机叶轮转动不同倍数的转频与结构各阶固有频率按照转速 ...

肯定是有变化的，变化幅度现在还没人去定量分析。
我们现在大部分用的是避开共振而已。
你要拿这个用别的研究领域还得定量，定性分析啊。
你想把模态识别用在风力机的故障诊断里？
我说一下我感受吧：
1.风力机是个旋转复杂的大转子，且转子底部靠塔筒支持，本来就是柔性的，各部件之间影响较大。
2.风轮直径较大，外部激励复杂且不对称，风载荷无法预测，气弹耦合需要进一步研究。
3.模态识别只存在理论上的作用，中国故障诊断已经发展够前沿的了，用在风机上，我持保留态度，呵呵。
4.现在在线式振动系统也只是振动大了----停机，无法预判，且大部分都是离线式的。

leovikkie

syy2009 发表于 2013-5-16 11:42

                               
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肯定是有变化的，变化幅度现在还没人去定量分析。
我们现在大部分用的是避开共振而已。
你要拿这个用别 ...

感谢您的回复。我不做风机故障诊断，现在主要是想用实测数据来分析风机整体结构振动的模态并说明它随叶轮转动变化的机理或其他在运行状态下因素对它模态可能存在的影响。之前只是在模态识别中发现它在不同工况下模态出现了变化，想找到它发生变化的原因。

syy2009

leovikkie 发表于 2013-5-16 11:51

                               
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感谢您的回复。我不做风机故障诊断，现在主要是想用实测数据来分析风机整体结构振动的模态并说明它随叶轮 ...

研究的很高深啊，以后还得向您多学习啊。

leovikkie

syy2009 发表于 2013-5-16 14:57

                               
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研究的很高深啊，以后还得向您多学习啊。

太客气了，我也是刚开始，以前都直接做风机结构的模态识别，没有考虑运行状态下的影响因素，望经常交流。

李苹

leovikkie 发表于 2013-5-16 09:52

                               
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是的，我明白您的意思，我想问的是您在数值模型中要如何模拟离心力？是按预应力模态计算还是其他方法？除 ...

要想接近实际情况，考虑离心力还要考虑轴向力等固流偶合问题

leovikkie

李苹 发表于 2013-5-17 08:52

                               
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要想接近实际情况，考虑离心力还要考虑轴向力等固流偶合问题

对，我感觉离心力主要还是对叶片的模态有所影响，对于塔筒这样的支撑结构运行状态下产生的不同轴向力和弯矩可能对结构刚度也存在影响，如果确实如此的话它的影响程度可能还是挺大的。