基于聲發(fā)射技術(shù)的風電塔筒動態(tài)監(jiān)測技術(shù)研究

【摘要】：風力發(fā)電技術(shù)日趨成熟,在可再生綠色能源的開發(fā)領(lǐng)域中占有重要的地位,具有很大的開發(fā)利用價值。風電為人們帶來方便的同時應注重安全和質(zhì)量的考慮。單臺風力發(fā)電設備的價格昂貴,通過國內(nèi)發(fā)生的幾個倒塌案例可以看出,雖然風電破壞一般不會造成人員傷亡,但會給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。 聲發(fā)射技術(shù)是一種新型的能夠?qū)崟r表征物理現(xiàn)象本質(zhì)的動態(tài)無損檢測技術(shù),已被廣泛應用于工業(yè)設備的無損檢測領(lǐng)域。與超聲、磁粉、射線、滲透等常規(guī)無損檢測方法相比,它具有對活性缺陷敏感、一次試驗中可對被檢結(jié)構(gòu)件或設備進行整體監(jiān)測、檢驗周期短、效率高等優(yōu)點。金屬材料的受力變形、相變、結(jié)晶凝固、位錯運動以及裂紋的產(chǎn)生與擴展等事件都伴隨著彈性能量釋放,均會產(chǎn)生聲發(fā)射信號,因此可以通過分析接收到的聲發(fā)射信號來監(jiān)測結(jié)構(gòu)件的質(zhì)量和判斷結(jié)構(gòu)件的完整性和安全性。綜合目前風電機組倒塌事故和聲發(fā)射檢測的特點,將聲發(fā)射技術(shù)應用于風電塔筒在線動態(tài)監(jiān)測,能夠探測和評價整個結(jié)構(gòu)中活性缺陷的存在。 本文在廣泛查閱國內(nèi)外科技文獻資料的基礎(chǔ)上,歸納了聲發(fā)射技術(shù)基本原理和應用現(xiàn)狀,以風電塔筒材料Q345E鋼的拉伸試驗和彎曲試驗為基礎(chǔ),研究了Q345E鋼在承受拉伸及彎曲載荷時的損傷及斷裂行為,討論了其在拉伸和彎曲過程中裂紋擴展及斷裂信號的聲發(fā)射信號特征,給出了損傷類型和各階段的聲發(fā)射特性,探討了聲發(fā)射技術(shù)可用于風電塔筒動態(tài)監(jiān)測的可行性,結(jié)果表明聲發(fā)射信號能夠?qū)345E鋼的拉伸斷裂及彎曲過程進行較好的表征,為風電塔筒的聲發(fā)射動態(tài)監(jiān)測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考。 通過風電塔筒現(xiàn)場試驗,獲取了在風機工作過程中風電塔筒底部螺栓連接處典型聲發(fā)射源的聲發(fā)射特性,并通過磁記憶技術(shù)進行復驗,現(xiàn)場試驗結(jié)果表明,聲發(fā)射檢測結(jié)果與磁記憶檢測結(jié)果基本一致,聲發(fā)射技術(shù)可對塔筒的動態(tài)缺陷進行準確的定位,進一步論證了聲發(fā)射技術(shù)在塔筒動態(tài)安全監(jiān)測中的可行性。首次試驗結(jié)果也為以后深入檢測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。聲發(fā)射技術(shù)在風電塔筒動態(tài)監(jiān)測中的應用還處于起步階段,對于風機工作現(xiàn)場的聲發(fā)射源缺乏認識。因此,研究風機工作現(xiàn)場的聲發(fā)射源特性、尋求有效的聲發(fā)射源識別方法是目前檢測中急需解決的問題,也是制定風電塔筒聲發(fā)射檢測標準和開展現(xiàn)場檢驗的前提。 【關(guān)鍵詞】：風電塔筒 聲發(fā)射 裂紋 參數(shù) 頻譜
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TG115.28
【目錄】：

• 目錄5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 風電塔筒的安全檢測11-12
• 1.3 聲發(fā)射技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 研究內(nèi)容及意義14-15
• 1.4.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.4.2 風電塔筒動態(tài)監(jiān)測的研究意義15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 第2章 聲發(fā)射技術(shù)原理及工程應用16-24
• 2.1 聲發(fā)射檢測原理16-17
• 2.2 聲發(fā)射技術(shù)特點17-18
• 2.3 聲發(fā)射信號的處理分析方法18-20
• 2.3.1 聲發(fā)射信號的參數(shù)分析方法18-19
• 2.3.2 聲發(fā)射信號的波形分析方法19-20
• 2.4 聲發(fā)射源定位技術(shù)20-21
• 2.5 聲發(fā)射噪聲來源與消除21-23
• 2.6 聲發(fā)射技術(shù)在工程中的應用23
• 2.7 本章小結(jié)23-24
• 第3章 塔筒鋼材Q345E拉伸試驗的聲發(fā)射源特性研究24-38
• 3.1 試驗目的24
• 3.2 試驗系統(tǒng)及方案24-26
• 3.2.1 試驗系統(tǒng)24-25
• 3.2.2 試驗方案25-26
• 3.3 拉伸試驗聲發(fā)射信號特征分析26-37
• 3.3.1 A試件(帶預置缺陷)拉伸試驗的聲發(fā)射特征及分析27-32
• 3.3.2 B試件(無缺陷)拉伸試驗的聲發(fā)射特征及分析32-36
• 3.3.3 兩種試件拉伸過程的聲發(fā)射特征對比36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 塔筒鋼材在彎曲過程的聲發(fā)射源特性研究38-44
• 4.1 試驗目的38
• 4.2 試驗系統(tǒng)及方案38-39
• 4.3 彎曲試驗聲發(fā)射信號特征分析39-43
• 4.3.1 彎曲過程的聲發(fā)射參數(shù)特征39-42
• 4.3.2 彎曲過程定位聲發(fā)射信號的頻譜特征42-43
• 4.3.3 彎曲過程聲發(fā)射事件的定位特征43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 第5章 風電塔筒現(xiàn)場聲發(fā)射試驗研究44-52
• 5.1 試驗目的44
• 5.2 風電塔筒受力分析及載荷分布情況44-46
• 5.3 試驗系統(tǒng)及方案46-47
• 5.4 現(xiàn)場試驗聲發(fā)射信號特征分析47-50
• 5.5 現(xiàn)場試驗磁記憶復驗結(jié)果50-51
• 5.6 本章小結(jié)51-52
• 第6章 結(jié)論與展望52-54
• 6.1 主要結(jié)論52-53
• 6.2 不足與展望53-54
• 參考文獻54-58
• 致謝58-59
• 附錄 攻讀碩士期間所發(fā)表的論文59

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