《叶片振动》课件

叶片振动课程大纲叶片振动概述叶片振动的产生机理

11.

22.叶片振动的影响因素叶片振动的测量方法

33.

44.振动问题的诊断振动问题的解决措施

55.

6.综合性能评估

77.叶片振动概述定义类型叶片振动是指叶片在运行过程中产生的周期性或非周期性振动现叶片振动主要分为两种类型象它是风力涡轮机运行过程中常见的故障之一，会对设备的运固有振动由叶片自身结构和材料特性决定的振动形式

1.行效率、安全性以及寿命产生负面影响强迫振动由外部激励引起的振动，如风力、旋转力等

2.叶片振动的产生机理风力激励旋转力机械振动不均匀的风力分布会导旋转力会引起叶片产生齿轮箱、轴承等机械部致叶片产生弯曲振动和离心力和惯性力，进而件的振动会传递到叶扭转振动导致振动片，引起共振叶片振动的影响因素风速风向风速的变化会直接影响叶片所受到的风力激励，进而影响振风向的变化会引起叶片受到的风力分布变化，从而影响振动动幅值模式叶片形状叶片材料叶片的形状和尺寸会影响其固有频率，进而影响振动特性叶片材料的弹性模量、密度等特性会影响其振动特性叶片振动的测量方法加速度计位移传感器速度传感器加速度计是一种常见的测量振动的传感位移传感器可以测量叶片振动的位移，速度传感器可以测量叶片振动的速度，器，它可以将振动信号转换为电信号从而确定振动幅值从而确定振动频率测量装置的选择确定测量目标

1.根据测量目的选择合适的测量装置，例如，测量振动幅值需要加速度计，测量振动频率需要速度传感器考虑测量环境

2.根据测量环境选择合适的传感器类型和安装方式，例如，在恶劣环境下需要使用耐腐蚀、防水的传感器评估测量精度

3.根据测量精度要求选择合适的测量设备和传感器，例如，高精度测量需要使用高精度传感器测量点的确定叶片根部叶片中部叶片尖端

1.

2.

3.测量叶片根部的振动可以反映叶片整体测量叶片中部的振动可以反映叶片弯曲测量叶片尖端的振动可以反映叶片扭转的振动状况振动的状况振动的状况测量数据的采集数据采集系统数据格式使用数据采集系统将传感器采集到的电信号转换为数字信号，并数据采集系统通常支持多种数据格式，例如，、、CSV TXT存储在计算机中等格式选择合适的格式以便于后续分析处理DAT测量数据的处理数据清洗

1.1去除异常数据和噪声数据，保证数据的准确性数据校正

2.2根据传感器类型和安装位置进行数据校正，确保数据的可靠性数据格式转换

3.3将数据转换为适合分析的格式，例如，将时间域数据转换为频域数据振动信号的分析频谱分析

1.1将振动信号分解为不同频率的成分，分析振动频率和幅值统计分析

2.2对振动信号进行统计分析，例如，计算平均值、方差、峰值等参数波形分析

3.3分析振动信号的波形，判断振动类型和规律频谱分析的方法傅里叶变换小波分析傅里叶变换是一种将时间域信号转换为频域信号的数学方法，可小波分析是一种将信号分解为不同尺度的小波函数的分析方法，以分析振动信号的频率成分可以更精确地分析振动信号的细节信息频谱分析的步骤频谱分析

4.傅里叶变换

3.分析频谱图，识别主振动频数据处理

2.对处理后的数据进行傅里叶变率、谐波频率和共振频率数据采集

1.对采集到的数据进行预处理，换，将时间域信号转换为频域使用传感器采集叶片的振动信例如，去除噪声、校正数据信号号等主振动频率的识别主振动频率识别方法频谱图中振动幅值最大的频率，通常对应于叶片的固有频率或外通过观察频谱图中振动幅值最大的峰值来识别主振动频率部激励的频率谐波的识别谐波频谱图中出现的主振动频率的整数倍的频率，通常是由非线性因素引起的识别方法观察频谱图中是否存在主振动频率的整数倍的峰值，如果有，则表明存在谐波共振频率的判断共振频率当叶片的固有频率与外部激励频率相同时，会发生共振，导致振动幅值急剧增大判断方法观察频谱图中是否存在振动幅值明显增大的峰值，如果有，则表明可能存在共振叶片振动的评估频率2振动的频率，通常以表示Hz幅值1振动幅值的大小，通常以加速度值（）或位移值（）表示m/s²mm模式振动的方式，例如，弯曲振动、扭转振3动等振动幅值的评估标准小于良好

0.5m/s²轻微

0.5-

1.0m/s²中等

1.0-

2.0m/s²大于严重

2.0m/s²振动频率的评估标准评估标准判断方法叶片的振动频率应与叶片的固有频率和外部激励频率相匹配，避通过频谱分析识别主振动频率、谐波频率和共振频率，并与相关免发生共振标准进行比较振动模式的评估标准弯曲振动叶片沿其长度方向的振动，通常由风力激励引起扭转振动叶片围绕其轴线的振动，通常由旋转力或不均匀的风力分布引起振动问题的诊断振动问题的成因分析

1.1分析叶片振动的原因，例如，风力激励、旋转力、机械振动等振动问题的症状分析

2.2分析叶片振动的症状，例如，振动幅值、频率、模式等振动问题的定位

3.3确定叶片振动的发生位置和范围振动问题的成因分析风力激励不均匀的风力分布、风速突变等因素会导致叶片产生振动旋转力叶片高速旋转产生的离心力和惯性力会导致振动机械振动齿轮箱、轴承等机械部件的振动会传递到叶片，引起共振叶片自身结构叶片结构设计缺陷、材料疲劳等因素会导致振动振动问题的症状分析噪音振动损坏叶片振动会产生噪音，叶片会发生周期性或非叶片振动会导致叶片表噪音的大小和频率可以周期性的振动，振动幅面出现裂纹、变形等损反映振动程度值、频率和模式可以反坏映振动程度振动问题的定位12现场观察振动测量观察叶片振动的发生位置和范围，以使用传感器采集叶片振动信号，分析及相关的故障现象振动幅值、频率和模式3数据分析对采集到的数据进行分析，确定振动问题的发生原因和位置振动问题的解决措施动平衡技术叶片改造技术通过调整叶片质量分布，消除叶片旋转过程中的不平衡力，降低通过改变叶片结构设计、材料特性或安装方式，降低叶片振动振动幅值动平衡技术动平衡的原理

1.1通过旋转叶片，测量其旋转过程中的不平衡力，并根据测量结果调整叶片质量分布，使不平衡力最小化动平衡的步骤

2.2包括测量、校正和验证三个步骤动平衡的影响因素

3.3包括叶片形状、尺寸、材料、转速等因素动平衡的原理测量不平衡力

1.1使用动平衡机测量叶片旋转过程中的不平衡力计算质量分布

2.2根据测量结果计算叶片的质量分布，确定需要调整的位置和重量调整质量分布

3.3在叶片上添加或移除重量，以调整其质量分布，消除不平衡力验证平衡效果

4.4再次测量叶片的平衡状态，确保振动幅值符合要求动平衡的步骤安装叶片

1.将叶片安装在动平衡机上测量振动

2.启动动平衡机，测量叶片旋转过程中的振动信号分析数据

3.分析振动信号，确定叶片的不平衡量调整平衡

4.根据分析结果，在叶片上添加或移除重量，调整其质量分布重新测量

5.再次测量叶片的振动，确保振动幅值符合要求动平衡的影响因素叶片形状叶片的形状会影响其质量分布，进而影响动平衡效果叶片尺寸叶片的尺寸会影响其旋转惯量，进而影响动平衡效果叶片材料叶片材料的密度会影响其质量分布，进而影响动平衡效果转速叶片的转速会影响其旋转过程中的离心力和惯性力，进而影响动平衡效果叶片改造技术结构改造材料改造安装改造通过改变叶片结构设使用高强度、高阻尼材改变叶片的安装方式，计，例如，增加叶片厚料，可以提高叶片的抗例如，使用减振器、调度、改变叶片形状等，振性整叶片安装角度等，可提高叶片的刚度和强以降低振动度，降低振动结构改造的原则强度原则刚度原则阻尼原则确保改造后的叶片能够承受运行过程中提高叶片的刚度，降低其振动幅值增加叶片的阻尼，快速衰减振动的各种载荷，避免出现断裂、变形等问题结构改造的方法增加叶片厚度通过增加叶片厚度，提高叶片的刚度，降低振动幅值改变叶片形状通过改变叶片形状，例如，增加叶片翼型厚度，提高叶片的抗振性使用加强筋在叶片上添加加强筋，提高叶片的刚度，降低振动结构改造的验证振动测试

1.1对改造后的叶片进行振动测试，验证改造效果性能评估

2.2评估改造后的叶片的性能，例如，运行效率、安全性等优化设计

3.3根据测试结果，对叶片结构设计进行优化，进一步降低振动综合性能评估12运行效率安全性评估叶片振动对风力涡轮机运行效率评估叶片振动对风力涡轮机运行安全的影响性的影响3寿命评估叶片振动对风力涡轮机寿命的影响结论与展望叶片振动是风力涡轮机运行过程中普遍存在的现象，其影响因素众多，需要通过科学的方法进行测量、分析、评估和解决未来，随着风力涡轮机技术的不断发展，叶片振动控制技术将更加完善，为风力发电的安全、高效和可持续发展提供有力保障。