基于原型观测的海上风电结构振源和横风向振动研究

《基于原型观测的海上风电结构振源和横风向振动研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于原型观测的海上风电结构振源和横风向振动研究Sourceofvibrationandtransversewindvibrationresearchofoffshorewindpowerbasedonprototypemeasurement（申请硕士学位）学科专业：水利工程研究生：王玉冰指导教师：王海军副教授天津大学建筑工程学院2014年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的

2、学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要近年来我国的海上风电事业得到了快速的发展，海

3、上风机的装机容量以及规模也日趋增大，但随之而来的风电结构的安全振动问题也显得日渐明显，找出引起振动的振源亦是关键所在。海上风机结构处于风、浪、流等复杂的环境荷载之中，而我们对海上风机结构振动特性研究尚有缺乏，这使得找出风机振动的振源预防振动破坏的发生显得尤为重要。同时，横向风荷载所可能引起的涡激共振对海上风机的安全也存在着巨大隐患，风机破坏的工程事故也时有发生。因此，对海上风机结构进行安全振动评估显得十分有必要。找出引起风机结构振动的振源，分析横风向荷载，预防风机发生涡激共振对于工程的安全振动评估具有重要的研究意义，同时也对风机结构的安全设计

4、具有重要的指导意义和参考价值。课题对于海上风电结构进行实测研究，运用振动信号处理技术对海上风机在不同风速、不同转速以及不同负荷下的多组实测振动数据进行处理分析，找出振动规律，并进一步分析出风机结构振动的振源。运用数值模拟对海上风机在横风向力作用下的振动特性进行分析，并对海上风机的安全振动进行评估。主要研究内容和成果如下：（1）运用信号处理软件，对变转速工况和变负荷工况下的实测振动数据信号进行处理，分析不同测点不同方向上的振动位移响应情况，找出结构振动的规律。（2）运用EMD经验模态分解法对实测振动加速度信号进行分解，找出各阶信号的主频范围，并

5、与理论计算的结构频率进行对比，研究结构振动的振源，并对引起结构顺风向和横风向结构振动的振源进行了分析。（3）建立海上风机的有限元模型，计算风机塔筒不同风速下的横风向力，并施加到模型上，得到海上风机结构的动力响应，进一步计算台风工况和极端工况下横风向力引起的结构振动响应，对响应进行预测。论文基于海上风电样机原型振动观测数据，系统分析海上风电结构振源，并对横风向荷载作用下海上风电的振动响应进行研究，为海上风电结构安全评估提供技术支持。关键词：海上风电结构；现场实验；振源分析；横风向振动；响应预测ABSTRACTRecentyears,offsho

6、rewindpowerobtainedrapiddevelopmentinourcountry.Thecapacityandscaleofoffshorewindturbinesisincreasingoverthedays.Asaresult,theirvibrationsafetyproblemhasbecomingincreasinglyclear.Findingoutthevibrationsourceisthekeytothisproblem.Offshorewindturbinessetinacomplexenvironment,

7、whichcontainswind,waveandflowloads.Studiesonthevibrationcharacteristicsofoffshorewindturbinesisstillinsufficient.Thismakesitmoreimportanttofindoutthevibrationsourceofwindturbinestopreventitfromvibrationdamage.Inthemeantime,thevortex-inducedresonance,whichcausedbythelateralw

8、indload,alsoposesahugehiddentroubletothesafetyofoffshorewindturbines.Theaccidentof