小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片損傷識(shí)別試驗(yàn)研究*

顧永強(qiáng)，王晨

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片作為捕捉有效風(fēng)能的主要部件，其正常運(yùn)轉(zhuǎn)是保證風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和長(zhǎng)遠(yuǎn)工作的關(guān)鍵原因[1].風(fēng)電機(jī)組工作環(huán)境惡劣，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生不同程度的損傷[2]，影響風(fēng)機(jī)正常工作，甚至產(chǎn)生安全問(wèn)題，因此，對(duì)風(fēng)機(jī)葉片損傷識(shí)別定位具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值.在目前眾多的損傷識(shí)別方法中，結(jié)構(gòu)的自振頻率由于測(cè)量精度高、測(cè)量方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、橋梁的損傷識(shí)別，但是無(wú)法對(duì)損傷位置進(jìn)行定位.本文基于風(fēng)力機(jī)葉片的實(shí)際工作情況，將其等效成懸臂梁結(jié)構(gòu)，搭建了風(fēng)機(jī)葉片模態(tài)測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采集到了完整狀態(tài)和3種損傷程度下葉片的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，并運(yùn)用自互功率譜法對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理分析，利用得到的完整狀態(tài)和損傷狀態(tài)下的模態(tài)參數(shù)對(duì)損傷程度和損傷位置進(jìn)行了識(shí)別.

1 自互譜密度法

自互譜密度法是由峰值法演化而來(lái)的[3]，該方法的主要思想是：由于輸入信號(hào)是未知的，不能直接根據(jù)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)直接得到結(jié)構(gòu)的頻率響應(yīng)函數(shù)，因此通過(guò)數(shù)據(jù)采集到的信號(hào)，建立結(jié)構(gòu)各點(diǎn)之間的自功率譜密度和互功率譜密度來(lái)表示頻率響應(yīng)函數(shù)[4]，進(jìn)而分析得到頻率、振型、阻尼比等模態(tài)參數(shù).

對(duì)實(shí)模態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由響應(yīng)函數(shù)和激勵(lì)函數(shù)xi(ω)關(guān)系可知，頻率響應(yīng)函數(shù)fk(ω)可表示為：

(1)

在結(jié)構(gòu)激勵(lì)無(wú)法測(cè)出的情況下，選擇結(jié)……