小型風力發(fā)電系統(tǒng)（四）

　　振動以及氣動彈性不穩(wěn)定性與葉片的氣動參數(shù)和葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。在設(shè)計時首先要對葉片、風輪、變槳距機構(gòu)等結(jié)構(gòu)件的固有特性進行分析，合理選用這些部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過調(diào)整葉片的氣動參數(shù)和改變剛度，調(diào)節(jié)葉片揮舞、擺振和扭轉(zhuǎn)頻率，調(diào)節(jié)可能產(chǎn)生自激振動和動力響應的關(guān)聯(lián)部件的頻率，使它們相互間的頻率錯開，并且避開風輪的旋轉(zhuǎn)頻率。
　　5.2 風力機有害振動的成因
　　常觀察到小型風力發(fā)電機在運行中出現(xiàn)程度不同的振動，因此運行使用壽命暫短；常見在12 ～ 18m/s 風速下風力機劇烈振動，運行極不穩(wěn)定；在18 ～ 25m/s 風速下風力機失控，風輪超轉(zhuǎn)速、整機顫振，尾舵斷裂脫落葉片飛逸、機頭落地的重大事故時有發(fā)生。究其原因主要有：
　　（1）大風下，非均勻氣流包括風剪、陣風、湍流和斜流，首先給風輪施加了強勁的交變風載荷，在交變載荷作用下葉片會變形和振動；振動還會傳遞到傳動系統(tǒng)、支撐機構(gòu)、塔架及尾舵等部件產(chǎn)生動力響應。　
　　（2）葉片制造、風輪裝配過程產(chǎn)品質(zhì)量控制不嚴，存在氣動力、質(zhì)量慣性力不平衡。風輪的平衡（包括質(zhì)量慣性力平衡以及氣動力平衡）未達到安全、合理的標準；
　　（3）風力機結(jié)構(gòu)設(shè)計欠合理, 功能設(shè)計不完善，缺少必要的自動安全保護機構(gòu)，不具備大風下安全運行的條件。
　　（4）風輪偏離風向調(diào)（限）速、尾舵調(diào)向方式的風力機，若在塔頂回轉(zhuǎn)機構(gòu)上又無限制角速度的阻尼裝置，它在大風下的運行條件是非常惡劣的，發(fā)生重大事故者多是此類型的風力機組。
　　（5）風力機設(shè)計時對葉片的動力學特性、系統(tǒng)的振動和穩(wěn)定性問題缺乏分析、解析、試驗和檢測；未采取必要的技術(shù)措施避免有害振動，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　（6）風力機安裝地點存在嚴重的湍流，氣流極不穩(wěn)定。
　　5.3 消除風力機有害振動的幾項技術(shù)措施
　　（1）分析、計算（葉片固有頻率考慮靜止和運行）或測定葉片在揮舞，擺振和扭轉(zhuǎn)方向的一階、二階固有頻率，使其在運行中避開額定以及附近轉(zhuǎn)速的激振頻旋轉(zhuǎn)率風輪。葉片在設(shè)計制造中可以通過調(diào)整葉片的結(jié)構(gòu)參數(shù)和剛度改變它的頻率，使其與風輪的旋轉(zhuǎn)頻率的偏差值大于±10% 。對剛性塔架，固有頻率要比風輪的旋轉(zhuǎn)頻率高出20%以上；對柔性塔架，固有頻率要比風輪的旋轉(zhuǎn)頻率低30% 以上。對于采用風輪偏離風向調(diào)（限）速、尾舵調(diào)向方式的風力機若要減少或避免動力響應，確保風力機系統(tǒng)的穩(wěn)定性還需避開機艙、回轉(zhuǎn)體和尾舵的固有振動頻率。