風(fēng)電塔筒檢測中聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用研究

【摘要】：風(fēng)電塔筒作為風(fēng)力發(fā)電機組中承載構(gòu)件的基礎(chǔ),其長期工作于惡劣的環(huán)境下,而且本身高聳、重量大。在長時間的服役過程中易造成缺陷的產(chǎn)生,會危害到塔筒自身的安全性,也危及整個風(fēng)電機組的正常運行,需要及時檢測出來進而及時采取補救措施,否則會造成風(fēng)電塔筒倒塌的重大事故。聲發(fā)射技術(shù)是一種動態(tài)監(jiān)測技術(shù),而且它的監(jiān)測覆蓋面積大,檢測效率高,可進行在役檢測。將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)電塔筒的監(jiān)測中具有十分重要的意義,可以有效的評估風(fēng)電塔筒的健康狀況,在工程應(yīng)用上具有重要的價值。針對風(fēng)電塔筒現(xiàn)場監(jiān)測的復(fù)雜性,本文采用聲發(fā)射技術(shù)提取風(fēng)電塔筒監(jiān)測時采集的信號。主要取得以下成果:(1)通過斷鉛試驗研究了風(fēng)電塔筒上聲發(fā)射信號的傳播衰減特性,用幅值和能量來表征聲發(fā)射信號的衰減性能。結(jié)果表明,風(fēng)電塔筒的焊縫處對聲發(fā)射信號的影響大于距離對聲發(fā)射信號的影響。由斷鉛試驗可知,聲發(fā)射信號在塔筒中的最遠(yuǎn)傳播距離為15m,但是傳感器可接收到的有效信號最遠(yuǎn)可達6m,這個結(jié)論對聲發(fā)射在風(fēng)電塔筒現(xiàn)場的試驗中傳感器的布置有指導(dǎo)意義,也說明了在風(fēng)電塔筒監(jiān)測中應(yīng)用聲發(fā)射技術(shù)的可行性。通過對斷鉛點和衰減點的信號進行小波分析,可知當(dāng)信號通過焊縫時,低頻信號的能量比例急劇下降,而在通過漆面時,低頻信號和d3頻段的信號能量較其他頻段的信號能量比例上有一定的下降。而信號通過焊縫后能量頻段主要集中在d4和d3層;未通過焊縫的能量頻段主要集中在d3和d1層,以此來表征信號的差異性。通過對不同衰減情況下傳播速度的統(tǒng)計,可以把3700m/s作為參考性數(shù)據(jù),對現(xiàn)場監(jiān)測中的數(shù)據(jù)進行定位分析。(2)對大唐某風(fēng)電場1.5MW級錐臺型塔筒進行現(xiàn)場監(jiān)測試驗。試驗前對風(fēng)電塔筒進行受力分析,發(fā)現(xiàn)風(fēng)電塔筒在其中下部位承受著更大的載荷,需要進行重點監(jiān)測。由于現(xiàn)場試驗采集的數(shù)據(jù)量極大,而且大部分信號為一種平穩(wěn)的背景信號,通過SPSS Clementine專業(yè)工具對現(xiàn)場試驗所采集到的大量聲發(fā)射數(shù)據(jù)進行篩選和提取,將幅值、振鈴計數(shù)、持續(xù)時間以及能量數(shù)值與大部分正常數(shù)據(jù)不同的數(shù)據(jù)進行分析,過濾掉無用信號,將異常信號進行重新歸類和重組。通過對現(xiàn)場試驗采集到的聲發(fā)射信號進行頻譜分析和小波分析,得到Dj19號風(fēng)電塔筒第三組試驗417s時,信號頻率在100 kHz~250 kHz之間。能量主要集中在d4和d3頻段,且d3頻段的能量百分比最大。由定位圖可知,Dj19號風(fēng)電塔筒位于高6.45m處環(huán)焊縫東北方向的局部位置有疑似缺陷。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電塔筒 聲發(fā)射 衰減 小波分析 現(xiàn)場監(jiān)測
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM315
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 風(fēng)電塔筒的常規(guī)無損檢測方法12-14
• 1.3 聲發(fā)射技術(shù)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 研究內(nèi)容及意義15-16
• 1.4.1 研究內(nèi)容15-16
• 1.4.2 研究意義16
• 1.5 本章小結(jié)16-17
• 第2章 聲發(fā)射檢測技術(shù)原理17-24
• 2.1 聲發(fā)射技術(shù)概述17
• 2.2 聲發(fā)射技術(shù)的特點17-18
• 2.3 聲發(fā)射信號的分析及處理方法18-23
• 2.3.1 聲發(fā)射信號的類型18-19
• 2.3.2 信號特性參數(shù)19-20
• 2.3.3 參數(shù)分析20-21
• 2.3.4 波形分析21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 聲發(fā)射信號在風(fēng)電塔筒中的衰減特性研究24-39
• 3.1 聲發(fā)射波24-26
• 3.1.1 聲發(fā)射波的產(chǎn)生24
• 3.1.2 聲發(fā)射波的傳播模式24
• 3.1.3 聲發(fā)射波的傳播速度24-25
• 3.1.4 聲發(fā)射波的反射、折射與模式轉(zhuǎn)換25
• 3.1.5 聲發(fā)射波衰減的物理機制25-26
• 3.2 衰減試驗的目的26
• 3.3 衰減試驗系統(tǒng)及試驗方案26-30
• 3.3.1 衰減試驗系統(tǒng)26-27
• 3.3.2 衰減試驗方案27-28
• 3.3.3 聲發(fā)射信號的衰減性能研究28-30
• 3.4 經(jīng)過小波分析的聲發(fā)射信號的衰減性能研究30-36
• 3.4.1 小波分析介紹30-34
• 3.4.2 經(jīng)小波變換后的聲發(fā)射衰減信號分析34-36
• 3.5 根據(jù)塔筒的衰減試驗對波速的分析36-37
• 3.5.1 波傳播的三要素36-37
• 3.5.2 實驗結(jié)果分析37
• 3.6 本章小結(jié)37-39
• 第4章 風(fēng)電塔筒在役檢測的技術(shù)研究39-53
• 4.1 試驗?zāi)康?/span>39
• 4.2 風(fēng)電機組實際運行要求39-40
• 4.3 風(fēng)電塔筒所受載荷的分析40-41
• 4.4 現(xiàn)場試驗系統(tǒng)及試驗過程41-43
• 4.4.1 試驗系統(tǒng)41-42
• 4.4.2 試驗過程42-43
• 4.5 采用SPSS Clemenin工具對聲發(fā)射儀數(shù)據(jù)進行聚類分析43-47
• 4.5.1 聚類分析方法44-46
• 4.5.2 現(xiàn)場聲發(fā)射試驗數(shù)據(jù)的聚類分析46-47
• 4.6 聲發(fā)射定位方法研究47-49
• 4.6.1 聲發(fā)射源定位研究47-48
• 4.6.2 聲發(fā)射源的三維定位48
• 4.6.3 最小二乘法三維定位方法48-49
• 4.7 風(fēng)電塔筒現(xiàn)場試驗的聲發(fā)射信號分析49-51
• 4.7.1 風(fēng)電塔筒現(xiàn)場試驗的聲發(fā)射信號小波分析50-51
• 4.7.2 風(fēng)電塔筒現(xiàn)場試驗聲發(fā)射信號三維定位51
• 4.8 本章小結(jié)51-53
• 結(jié)論53-55
• 參考文獻55-58
• 致謝58-59
• 附錄A 攻讀碩士期間所發(fā)表的論文59

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