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海上风力机组高承台群桩基础上的极端波浪载荷数值模拟研究 被引量:1
1
作者 胡金鹏 李争霖 +2 位作者 陈远明 宏波 张运秋 《太阳能学报》 北大核心 2025年第3期589-594,共6页
以畸形波为代表的极端波浪对海上风力机组基础的安全性具有潜在的威胁,该文以上海东海大桥海上风电示范项目中3 MW装机容量的海上风力机组高承台群桩基础为研究对象,首先利用Fluent软件建立规则波与海上风力机组高承台群桩基础的作用模... 以畸形波为代表的极端波浪对海上风力机组基础的安全性具有潜在的威胁,该文以上海东海大桥海上风电示范项目中3 MW装机容量的海上风力机组高承台群桩基础为研究对象,首先利用Fluent软件建立规则波与海上风力机组高承台群桩基础的作用模型,并与已有的实验结果进行比较以验证数值模拟结果的可靠性,进而以畸形波作为入射波浪条件模拟其对高承台群桩基础的冲击作用,并与规则波冲击结果进行比较以对比两种入射波条件下的作用异同。研究表明,采用数值模拟方法得到的承台波浪载荷比Morison方法更接近真实的物理模型试验结果;在实验组次相同的条件下,数值模拟结果误差比规范结果误差最多小39%,说明数值模拟方法结果更加适用;同尺度条件下畸形波产生的峰值波浪载荷可达到规则波力的2.2倍,因而未充分考虑极端波浪载荷的海洋工程基础结构将更具危险性。 展开更多
关键词 海上风力机组 极端波浪 畸形波 波浪载荷 高承台群桩基础
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基于海上风力发电机组中虚拟飞轮储能系统的频率支撑协调控制策略 被引量:6
2
作者 刘泽健 杨苹 +2 位作者 林旭 刘洋 魏长春 《智慧电力》 北大核心 2024年第2期101-107,共7页
针对海上风力发电场并入电网导致电网等效惯量下降问题,提出基于海上风力发电机组(OWTs)中虚拟飞轮储能系统(VFESS)的频率支撑协调控制策略,并利用遗传算法优化VFESS吸收和释放功率的曲线。首先,OWTs采用宽转速运行控制方法形成VFESS,... 针对海上风力发电场并入电网导致电网等效惯量下降问题,提出基于海上风力发电机组(OWTs)中虚拟飞轮储能系统(VFESS)的频率支撑协调控制策略,并利用遗传算法优化VFESS吸收和释放功率的曲线。首先,OWTs采用宽转速运行控制方法形成VFESS,通过释放和吸收能量来短时支撑电网频率;然后,考虑负荷扰动、VFESS存储容量、同步发电机组一次调频时间等条件后,利用遗传算法优化VFESS释放和吸收能量的功率曲线,以实现电力系统频率跌落幅度最小、频率变化率最小的目标。最后,算例分析表明采用该方法的OWTs能提供短时频率支撑,减小电力系统低频减载装置动作次数。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 频率支撑 协调控制 遗传算法
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海上风力发电机组塔架海波载荷的分析 被引量:22
3
作者 王湘明 陈亮 +1 位作者 邓英 王婀娜 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2008年第1期42-45,共4页
由于海上风力发电机组的外界载荷条件比陆地上的风力发电机组更加复杂,因此在机组设计中要考虑到海上风机载荷条件.在研究海波性能和运动规律的基础上,给出了海水中的塔架载荷的计算公式;针对海上风力发电机组的结构特点,将研究的海波... 由于海上风力发电机组的外界载荷条件比陆地上的风力发电机组更加复杂,因此在机组设计中要考虑到海上风机载荷条件.在研究海波性能和运动规律的基础上,给出了海水中的塔架载荷的计算公式;针对海上风力发电机组的结构特点,将研究的海波载荷计算方法用于风机的塔架载荷计算,以1.0 MW风力发电机组为例,对塔架所承受的海波载荷和风载荷进行了计算,经过对比分析可知,风载荷大于海波载荷并为同一数量级的载荷,因此,在设计中更应注意这两种载荷的耦合作用. 展开更多
关键词 海上风力发电机组 海波载荷 风轮载荷 海波性能 运动规律
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海上风力发电机组支撑结构动力特性分析 被引量:9
4
作者 陈前 付世晓 邹早建 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第2期86-90,共5页
采用欧拉-伯努利梁模型来模拟海上风力发电机组的支撑结构,利用通用有限元软件ANSYS对机组支撑结构进行计算建模。在此基础上,分析了风力发电机组上端结构质量(风轮、机舱等)、整个机组重力以及海水对支撑结构固有频率的影响,并给出瞬... 采用欧拉-伯努利梁模型来模拟海上风力发电机组的支撑结构,利用通用有限元软件ANSYS对机组支撑结构进行计算建模。在此基础上,分析了风力发电机组上端结构质量(风轮、机舱等)、整个机组重力以及海水对支撑结构固有频率的影响,并给出瞬态冲击下支撑结构的动力响应历程。计算结果表明,在计算海上风力发电机组支撑结构固有频率时应考虑上端结构质量的影响,可以不考虑重力的影响,而海水对高阶固有频率影响很大;在瞬态冲击下,上端结构质量使得支撑结构响应变得平缓。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 支撑结构 固有频率 动力响应
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海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究 被引量:6
5
作者 陈前 付世晓 邹早建 《船舶力学》 EI 北大核心 2012年第4期408-415,共8页
支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的... 支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 支撑结构 环境载荷 结构响应
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基于混合灵敏度H_∞的海上风力发电机组变桨控制及振动抑制 被引量:2
6
作者 刘颖明 李航 +2 位作者 姚兴佳 王晓东 陈虎 《可再生能源》 CAS 北大核心 2014年第3期301-305,共5页
针对海上风力发电机组输出功率波动大和塔架振动明显的问题,设计了混合灵敏度H∞变桨控制器,并引入塔架前后加速度反馈控制,基于SUT-3000双馈风力发电机组模型,利用GH_Bladed软件进行仿真验证。仿真结果表明,在该控制策略作用下,海上风... 针对海上风力发电机组输出功率波动大和塔架振动明显的问题,设计了混合灵敏度H∞变桨控制器,并引入塔架前后加速度反馈控制,基于SUT-3000双馈风力发电机组模型,利用GH_Bladed软件进行仿真验证。仿真结果表明,在该控制策略作用下,海上风力发电机组输出功率比传统PI控制方法波动更小,保证了海上风力发电机组在高风速运行时输出功率的稳定性,同时降低了塔架前后振动响应。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 变桨距控制 H∞控制 振动抑制
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海上风力发电机组桩体波浪力计算分析 被引量:2
7
作者 金家坤 曹蛟龙 刘光明 《船海工程》 北大核心 2015年第3期70-74,共5页
为快速校核海上风力发电机组单桩在波流联合载荷作用下的结构安全,基于Morison公式和谱分析方法分别推导中等水深下单桩的波浪力解析计算公式,并通过Matlab软件编程计算。结果表明,两种波浪力计算方法简便可行,各具优势,可依据实际海况... 为快速校核海上风力发电机组单桩在波流联合载荷作用下的结构安全,基于Morison公式和谱分析方法分别推导中等水深下单桩的波浪力解析计算公式,并通过Matlab软件编程计算。结果表明,两种波浪力计算方法简便可行,各具优势,可依据实际海况和不同的设计方式选择应用。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 单桩 波浪力 Morison公式 谱分析
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基于载荷优化的漂浮式海上风力发电机组变桨距控制研究 被引量:6
8
作者 左姗 王磊 +1 位作者 宋庆旺 宋永端 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2292-2299,共8页
首先建立漂浮式平台流体动力学模型,重点提出一种变桨距控制的改进方案,针对复杂载荷环境导致的海上风力机系统建模不精确,利用基于先进记忆的控制策略进行桨距角补偿,有效减少了不对称气动载荷和平台运动。基于FAST和Matlab/Simulink... 首先建立漂浮式平台流体动力学模型,重点提出一种变桨距控制的改进方案,针对复杂载荷环境导致的海上风力机系统建模不精确,利用基于先进记忆的控制策略进行桨距角补偿,有效减少了不对称气动载荷和平台运动。基于FAST和Matlab/Simulink软件平台以NREL-5 MW漂浮式海上风电机组为仿真模型验证改进控制器的有效性。分析和仿真结果表明,相比传统的独立变桨控制,改进的控制器在减少疲劳载荷和平台振荡有更好的性能,提高了系统的稳定性和可靠性。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 驳船浮式平台 独立变桨控制(IPC) 疲劳载荷优化 先进记忆控制
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考虑桨叶旋转采样效应的海上风力发电机组支撑结构疲劳分析
9
作者 宋玉鹏 陈建兵 李杰 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期256-264,共9页
基于多体动力学-有限元一体化分析模型,对海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤进行数值模拟分析。为了考虑桨叶旋转采样效应,提出一种基于三维波数-频率联合谱的时-空直接转换法。该方法无需进行风速场的空间离散与插值,能精确给出旋转... 基于多体动力学-有限元一体化分析模型,对海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤进行数值模拟分析。为了考虑桨叶旋转采样效应,提出一种基于三维波数-频率联合谱的时-空直接转换法。该方法无需进行风速场的空间离散与插值,能精确给出旋转桨叶任一单元在任意时刻经历的风速、给出旋转采样风速谱的显式表达,揭示由旋转采样效应导致的风速在频域内发生能量重分布的机制。在此基础上,采用该方法对风-浪共同作用下的单桩式大型海上风力发电机组支撑结构的疲劳损伤与疲劳寿命进行分析,并重点对是否考虑桨叶旋转采样效应对支撑结构疲劳损伤的影响进行对比研究。结果表明,桨叶旋转采样效应使得风力发电机组支撑结构的疲劳损伤显著增加,疲劳寿命明显减小。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 桩基础 疲劳损伤 风速场 旋转采样
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海上风力发电机组基础靠泊系统结构设计 被引量:1
10
作者 李存义 李近元 +3 位作者 迟岩 韩毅平 刘旦 曹铁旺 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2020年第12期1680-1686,共7页
随着风力发电技术的快速发展,海上风电场的开发成为全球风机容量的主要增长点。海上环境复杂,常有船舶碰撞风机基础的事件发生,造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此,海上风机基础靠泊系统结构的设计成为风机基础设计的重点之一。本文以... 随着风力发电技术的快速发展,海上风电场的开发成为全球风机容量的主要增长点。海上环境复杂,常有船舶碰撞风机基础的事件发生,造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此,海上风机基础靠泊系统结构的设计成为风机基础设计的重点之一。本文以风机基础靠泊系统为研究对象,应用船只靠泊能量计算和SACS软件模拟计算方法对靠泊系统结构进行受力分析,经过理论计算和现场工程实践经验证明,该靠泊系统完全满足不同船只的靠泊要求。本文提出的海上风机基础靠泊系统可为类似工程项目靠泊系统结构设计提供参考。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 桩基础 靠泊系统 建模
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海浪作用下的风力发电机组总体性能仿真 被引量:4
11
作者 何玉林 王磊 +2 位作者 杜静 金鑫 韩花丽 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期18-24,共7页
为研究海上风力发电机组在复杂多变且环境恶劣影响下整机的工作性能,使用仿真技术进行模拟分析。采用GDW动态入流理论进行风力机气动载荷计算分析,Airy线性波理论进行波浪载荷计算分析,建立风力机传动系统的MATLAB/simulink数学模型及AD... 为研究海上风力发电机组在复杂多变且环境恶劣影响下整机的工作性能,使用仿真技术进行模拟分析。采用GDW动态入流理论进行风力机气动载荷计算分析,Airy线性波理论进行波浪载荷计算分析,建立风力机传动系统的MATLAB/simulink数学模型及ADAMS多柔体动力学模型,并将MATLAB/simulink控制系统模型同ADAMS进行风力机系统总体性能的联合仿真。对某厂家5MW海上风力发电机的仿真数据同Bladed软件结果比较表明,该联合仿真方法可以较好地模拟风力机的总体性能。 展开更多
关键词 多柔性体理论 动态入流理论 线性波理论 海上风力发电机组
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海上风电机组电气设备状态检修技术研究现状与展望 被引量:55
12
作者 高晨 赵勇 +2 位作者 汪德良 成永红 陈晓路 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第S01期30-42,共13页
该文阐述了海上风力发电机组主要电气设备运行状态检修技术研究现状,分别介绍了状态监测、状态评价以及检修决策等,对未来海上风力发电机组电气设备状态检修技术发展方向进行了概述。通过大量文献研究表明,状态监测方面,发电机与变频器... 该文阐述了海上风力发电机组主要电气设备运行状态检修技术研究现状,分别介绍了状态监测、状态评价以及检修决策等,对未来海上风力发电机组电气设备状态检修技术发展方向进行了概述。通过大量文献研究表明,状态监测方面,发电机与变频器电气状态监测技术主要还是集中在电流特征分析、电压信号分析、功率分析等电气信号分析手段;通过时域、傅里叶变换、小波变换等信号处理手段提取特征参量;基于箱式变压器的电气状态监测技术相比于陆上大型电力变压器略显不足,可用于监测提取的状态参量较少。状态评价方面,相比于传统的物理模型与数据分析,神经网络模型与模糊评价仍是目前比较有效的方法。检修决策方面,目前更多的还是依靠传统的故障树以及马尔可夫、改进马尔可夫过程。伴随着技术进步与运维工作经验积累,多参量监测系统、部件-系统-整机的完善评价标准体系、综合机会检修、组合检修与排程优化的决策技术将成为海上风力发电机组运维领域未来发展的方向。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 电气设备 状态监测 状态评价 状态检修
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面向浮式风力机组混合模型试验的多通道载荷复现器设计与性能测试 被引量:1
13
作者 梁泽浩 田新亮 +3 位作者 温斌荣 彭志科 李欣 武广兴 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期413-419,共7页
针对浮式风力机组水池模型试验对于风力机组模型尺度气动载荷精确实时模拟的要求,以OO-Star 10 MW浮式风力机组为模拟对象,设计制作一套面向浮式风力机组混合模型试验的多通道载荷复现器。对载荷复现器进行一系列静态、动态载荷复现测... 针对浮式风力机组水池模型试验对于风力机组模型尺度气动载荷精确实时模拟的要求,以OO-Star 10 MW浮式风力机组为模拟对象,设计制作一套面向浮式风力机组混合模型试验的多通道载荷复现器。对载荷复现器进行一系列静态、动态载荷复现测试。结果表明,复现器对于稳态风载的复现误差小于4%,最大正向、负向动态载荷变化率为30和27 N/s;在实景湍流风场作用下,复现器对实际风力机组的时变气动推力的频谱能量主区复现率达到99%以上,可有效提升混合模型试验的准确性与可靠性。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 混合系统 复现器 装备测试
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不同P-Y数据对于海上风电机组结构频率影响分析 被引量:2
14
作者 王凡 赵蒙莉 +1 位作者 陈晓静 连西岗 《机电工程》 CAS 2012年第10期1220-1223,共4页
海上风电机组的载荷计算工作首先需要解决整机频率计算问题,以保证整机运行在合理的安全频率范围内。针对这一问题,以Aeroflex和Bladed两款仿真软件为仿真平台对整机频率进行了仿真计算,建立了基于东海大桥海上风机为研究对象的仿真模... 海上风电机组的载荷计算工作首先需要解决整机频率计算问题,以保证整机运行在合理的安全频率范围内。针对这一问题,以Aeroflex和Bladed两款仿真软件为仿真平台对整机频率进行了仿真计算,建立了基于东海大桥海上风机为研究对象的仿真模型。在分别考虑0.8倍的P-Y数据,1.2倍的P-Y数据以及海底桩基冲刷等情况下,仿真计算了不同海洋桩基环境整机模态频率。将两款仿真软件的模拟分析结果进行横向比较,研究发现两款仿真软件前几阶模态分析结果比较接近,基本吻合,验证了该海上风电机组模型构建准确以及前几阶基础模态分析的准确性。同时模拟分析的研究结果表明,不同桩基情况土壤P-Y值整体倍率小范围改变对于整机基础频率的影响变化不大。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 高桩承台 P—Y数据 模态分析
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不同海域水文环境与风力机疲劳载荷差异性研究 被引量:1
15
作者 葛君 陈前 +1 位作者 王瑞良 孙勇 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期205-209,共5页
在整机基础支撑结构的设计开发过程中,了解波浪载荷对海上风力发电机组疲劳载荷的影响至关重要。该文选取中国沿海地区部分典型海上风电场址,通过波浪凝聚及JONSWAP谱,对所选典型场址的波浪水文条件进行分析处理,并以此为变量,仿真研究... 在整机基础支撑结构的设计开发过程中,了解波浪载荷对海上风力发电机组疲劳载荷的影响至关重要。该文选取中国沿海地区部分典型海上风电场址,通过波浪凝聚及JONSWAP谱,对所选典型场址的波浪水文条件进行分析处理,并以此为变量,仿真研究不同波浪对于海上风力发电机组关键部件的疲劳载荷影响。最后,引入风浪异向,更贴合实际地评估波浪对疲劳载荷的影响。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 波浪载荷 水文环境 疲劳载荷 塔底载荷 基础设计
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张力腿漂浮式风电机组疲劳载荷智能控制研究 被引量:5
16
作者 李欣 张明明 杨洪磊 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期278-286,共9页
以张力腿式(tension leg platform,TLP)UpWind/NREL 5 MW风电机组为研究对象,采用FAST/AeroDyn开源代码,结合自主开发的基于柔性尾缘襟翼(deformable trailing edge flap,DTEF)的载荷智能控制系统,搭建气动-水动-伺服-弹性仿真平台,选... 以张力腿式(tension leg platform,TLP)UpWind/NREL 5 MW风电机组为研究对象,采用FAST/AeroDyn开源代码,结合自主开发的基于柔性尾缘襟翼(deformable trailing edge flap,DTEF)的载荷智能控制系统,搭建气动-水动-伺服-弹性仿真平台,选取国际电工协会(IEC)标准正常湍流模型(NTM)和正常海况模型(NSS)工况,开展张力腿漂浮式风电机组载荷控制研究。通过与整体变桨控制比较发现,在DTEF控制下,叶片、传动链和塔架的疲劳载荷得到了有效控制,载荷降低20%~35%,增加了系统的可靠性和经济性。在额定风速以上,DTEF的辅助变桨作用可缓解变桨系统的磨损,并同时降低发电机转速、扭矩和功率的波动,提高了机组的性能。为探索控制有效性的原因,开展详细的基于DTEF的相关机理分析。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 张力腿基础 疲劳载荷 智能叶片控制 柔性尾缘襟翼
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考虑过渡区水深的浮式风机系泊系统设计 被引量:3
17
作者 李卓 范可 +1 位作者 马林静 白海洋 《船海工程》 北大核心 2022年第3期95-99,112,共6页
针对海上浮式风机在50~80 m的过渡区水深采用悬链式系泊系统刚度不足的问题,建立系泊系统刚度计算数学模型和浮式风机全耦合仿真分析模型,结合MATLAB参数化系泊静态刚度计算方法和FAST全耦合动态仿真方法,对比分析在不同工况下系泊布置... 针对海上浮式风机在50~80 m的过渡区水深采用悬链式系泊系统刚度不足的问题,建立系泊系统刚度计算数学模型和浮式风机全耦合仿真分析模型,结合MATLAB参数化系泊静态刚度计算方法和FAST全耦合动态仿真方法,对比分析在不同工况下系泊布置形式对平台运动特性和系泊缆张力的影响。结果表明,6根系泊缆较3根系泊缆布置形式在系泊刚度设计方面更加有利,且通过结合系泊配重的合理布置能够有效减小平台运动和一缆破断工况下的瞬态冲击载荷;浮式风机在正常发电和停机空转工况下低频和波频运动占比有明显差别,可据此对系泊刚度的进行针对性设计,系泊刚度与平台运动控制分量的匹配是过渡区水深系泊系统设计的优化方向。 展开更多
关键词 海上漂浮式风力发电机组 过渡区水深 系泊系统
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时移多尺度相位熵在螺栓联接结构松动检测中的应用
18
作者 李伟 周传彪 韩振华 《机电工程》 2025年第9期1724-1733,共10页
风力发电机组的螺栓在其应用过程中易发生松动,会造成机组结构强度降低和振动加剧。针对螺栓松动检测策略普遍存在效率不佳、松动状态表征精度不高的问题,提出了一种结合时移多尺度相位熵(TSMPhE)和鲸鱼优化算法(WOA)优化混合核极限学习... 风力发电机组的螺栓在其应用过程中易发生松动,会造成机组结构强度降低和振动加剧。针对螺栓松动检测策略普遍存在效率不佳、松动状态表征精度不高的问题,提出了一种结合时移多尺度相位熵(TSMPhE)和鲸鱼优化算法(WOA)优化混合核极限学习机(HKELM)的风力发电机组螺栓松动检测策略。首先,对螺栓结构不同松紧程度的振动信号进行了TSMPhE分析,提取了信号中嵌入的反映螺栓松紧程度的特征信息,构造了特征样本;然后,利用WOA对HKELM的参数进行了优化,获得了核参数以及核函数权重最优的HKELM分类器模型;最后,将TSMPhE特征输入至WOA-HKELM中进行了松动检测,以判断螺栓组是否需要进行紧固;采用风力发电机组不同工况下的健康、轻度松动、重度松动和完全松动螺栓振动信号对该方法进行了实验分析,并将其与其他的检测策略进行了对比。研究结果表明:该策略能有效判断不同工况下螺栓的松紧程度,最低检测精度达到了94.38%以上,而平均检测精度也达到了96.56%以上;相较其他检测策略,TSMPhE有更高的检测准确率和更小的准确率波动,准确率至少提高了2.72%,准确率波动减小了0.44。该策略可为螺栓松动的精确和快速检测提供可行的思路。 展开更多
关键词 海上风力发电机组 螺栓联接 松动状态表征精度 时移多尺度相位熵 混合核极限学习机 鲸鱼优化算法
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