Динамический анализ оптимизационной функции в рамках вибраций роторных систем ветроэлектрической установки

V I Buyalsky

doi:10.22213/2410-9304-2022-2-50-60

Authors

V. I. Buyalsky Sevastopol State University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-2-50-60

Keywords:

optimizing model, vibrating field, own frequency of fluctuations, wind turbine, rotor system, dynamic factor

Abstract

The problem of construction of basic and optimizing function within the limits of dynamic analysis of rotor systems wind-power installation vibrating fields, as one of subtasks of the mathematical algorithms of system dynamic behavior to modify wind-electric installation automatic control is solved that provides reduction of vibrations of all rotor system elements at different modes of operation power-unit of drive loading that promotes improvement of reliability indicators modern wind- installation components. Optimizing function has essential advantage with respeсt to the basic one as a result of minimization of portions with visible and peak vibrations within the frequence range of 190 - 310 rad/sec that is characteristic for negative cases of wind speed increase and reduction of electric power under different operation modes of wind-power installation. Measurement of vibration signal levels with obviously expressed peaks for the whole frequency range irrespectable to amplitude level is made, and calculation of longitudinal, bending and torsion fluctuations of own frequencies rotor-systems is executed. The dynamic analysis of frequency interactions of structural elements and power interactions of blade-elements on the basis of calculated data of dynamic factor for basic function vibrating portion at frequency 310 rad/sec with maximum vibration amplitude was carried out. The mimimum dynamic force transmitted makes 20.1 % from the total and it acts on longitudinal fluctuations of the rotor-system «wind wheel-control gear wheel», 100 % of maximum transferred dynamic force corresponds the second rotational frequency of 314 rad/sec which is resonant. The specified phenomena are not shown in the optimizing model as a result of vibrating portion absence for the investigated own frequencies and rotational fluctuations.

Author Biography

V. I. Buyalsky, Sevastopol State University

PhD in Engineering

References

Шнеерсон Р. М. Разработка гибридного ветроэнергетического комплекса для электроснабжения удаленных потребителей Мурманской области // Вестник науки Сибири. 2015. № 15. С. 55-58.

Пионкевич В. А. Математическое моделирование ветротурбины для ветроэнергетической установки с асинхронным генератором методом частотных скоростных характеристик // Вестник ИрГТУ. 2016. № 3. С. 83-88.

Степанов С. Ф., Павленко И. М., Ербаев Е. Т. Обеспечение эффективной работы мультимодульной ветроэлектростанции при изменении скорости ветра и нагрузки // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. С. 93-94.

Суяков С. А. Проблемы интеграции ветроустановок в единую энергетическую систему России // Инженерный вестник Дона. 2014. № 3. С. 10-23.

Emadifar R., Tohidi D., Eldoromi M. Controlling Variable Speed Wind Turbines Which Have Doubly Fed Induction Generator by Using of Internal Model Control Method // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2016. no. 5. Pp. 3464-3471.

Balamurugan N., Selvaperumal S.Intelligent controller for speed control of three phase induction motor using indirect vector control method in marine applications // Indian journal of Geo Marine Sciences. 2018. no. 47. Pp. 1068-1074.

Vijayalaxmi B., Bheema K. Individual Pitch Control of Variable Speed Wind Turbines Using Fuzzy Logic with DFIG // International Journal of research in advanced engineering technologies. 2016. no. 5. Pp. 45-52.

Subbaian V., Sasidhar S. Maximum energy capture of variable speed variable pitch wind turbine by using RBF neural network and fuzzy logic control // International Research Journal of Engineering and Technology. 2015. no. 2. Pp. 493-500.

Haiying D., Lixia Y., Guohan Y., Hongwei L. Wind Turbine Active Power Control Based on Multi-Model Adaptive Control // International Journal of Control and Automation. 2015. no. 8. Pp. 273-284.

Буяльский В. И. Методы повышения эффективности управления ветроэлектрической установкой на базе учета вибрационной нагруженности привода при разных условиях эксплуатации энергоагрегата // Интеллектуальные системы в производстве. 2021. Т. 19, № 3. С. 74-81.

Буяльский В. И. Оптимизационная модель учёта условий нагруженности привода при разных условиях эксплуатации ветроэлектрической установки // Интеллектуальные системы в производстве. 2022. Т. 20, № 1. С. 43-48.

Буяльский В. И. Комбинированный метод управления ветротурбиной // Энергетик. 2016. № 4. С. 18-20.

Колосов Ю. В., Барановский В. В. Защита от вибраций и шума на производстве : учеб. пособие. СПб. : СПбГУ ИТМО, 2011. 38 с.

Бейкер Р. Введение в теорию виброиспытаний. М. : LDS, 1994. 44 с.

Бабаков И. М. Теория колебаний : учеб. пособие / И. М. Бабаков. 4-е изд., испр. М. : Дрофа, 2004. 591 с.

Буяльский В. И. Методика для устранения запаздывания включения устройства разворота лопастей ветротурбины // Энергетик. 2014. № 5. С. 33-35.

Биргера И. А., Пановко Я. Г. Прочность, устойчивость, колебания : справочник в 3 т., т. 1. М. : Машиностроение, 1968. 832 с.

Жовдак В. А., Степченко А. С. Свободные колебания механических систем с конечным числом степеней свободы : учеб.-метод. пособие. Харьков : НТУ «ХПИ», 2005. 88 с.

Киселев Ю. В. Вибрационная диагностика систем и конструкций авиационной техники : учеб. пособие. Самара : СГАУ, 2010. 208 с.