气动载荷
由风剪和塔影效应产生的含周期脉动(主要为3P分量 (3 为叶片数、P 为风轮旋转频率))的气动转矩沿着传动链传播时,会使机组传动轴承受较大的转矩脉动,定义为气动载荷。(发电机)气动载荷的存在,使机组传动轴更易疲劳损坏,不利于机组的长期服役。
基本信息
- 中文名
气动载荷
- 外文名
Aerodynamic load
- 两个效应
风剪和塔影效应
- 影响
机组传动轴更易疲劳损坏
- 抑制
增加机组传动链的阻尼
- 产生
运行速度快
简介
由于风轮扫略面积大(特别是对大型机组),在其扫略面内风速分布为随时间和空间变化的三维场。由此造成叶轮同一点处在旋转过程中所受到的风速差异较大,即风剪效应。
对于水平轴风力机,由于塔架正前方的气流会被强制分流到塔架的两侧通过,使得处于塔架前方的叶片产生的气动转矩较其他位置要低,即塔影效应。
由风剪和塔影效应产生的含周期脉动(主要为3P分量(3 为叶片数、P 为风轮旋转频率))的气动转矩沿着传动链传播时,会使机组传动轴承受较大的转矩脉动,定义为气动载荷。(发电机)气动载荷的存在,使机组传动轴更易疲劳损坏,不利于机组的长期服役1。
气动载荷的影响
在列车低速运行时,一般不考虑(发电机)气动载荷对车体结构强度的影响,随着列车运行速度的提高,气动载荷对车体结构强度的影响越来越显著,许多在列车低速运行时被忽视的气动载荷问题开始凸现。列车高速运行时带动周围空气随之运动,形成一种特定的非定常流场,通常称之为列车风。两列高速运行的列车会车时,在交会瞬间,空气扰动会猛烈加剧,形成一种瞬态压力冲击波,严重影响行车安全性和乘坐舒适性2。
气动载荷的抑制
(发电机)气动载荷的抑制主要可通过增加机组传动链的阻尼来实现。常用的增加传动链阻尼的方法为在机组的传动轴上安装阻尼电阻,但是该方法成本较高,且需要为阻尼电阻留出额外的安装空间。另一种有效的方法为通过机组的功率控制策略向传动链中注入阻尼。阻尼可通过机侧变换器或网侧变换器注入。但为了满足并网条件,避免电网出现闪变等现象,网侧变换器需要按照电网的需求进行控制,不能通过对网侧变换器的控制实现阻尼的注入。因此,通过对机侧变换器的控制注入阻尼是一个优化的选择方案。
参考资料
- 1永磁直驱风力发电系统气动载荷抑制策略
- 2气动载荷影响下的高速列车车体疲劳强度评估方法