机械振动风电中的应用

2024-08-19

机械振动风电中的应用（共11篇）

篇1：机械振动风电中的应用

【摘要】阐述了计算机在恶劣环境卜使用的实际情况，在总结实际经验的基础上，提出了加固计算机的一此措施，较好地解决了加固计算机在恶劣环境卜使用的问题

【关键词】加固计算机恶劣环境机械振动振动设计

1引言

随着部队信息化建设的加快，计算机在部队中的作用越来越大，在信息化战场上的作用和地位日益凸出。

但是在复杂恶劣的战场环境中，未经加固的普通商用计算机极易出现故障，难以保持正常稳定地工作，直接制约和影响着信息系统的作战效能。

计算机的脆弱性和不稳定性成为作战系统的“软肋”，如何对计算机进行特殊加固，提高系统的稳定性和安全性显得至关重要，成为信息化建设中履待解决的现实问题。

根据近些年加固计算机的研制工作，结合实际工作经验探讨一下计算机的加固技术。

2加固计算机(主机)的机械振动分析

计算机(主机)主要有几部分组成：电源、主板、各种功能板卡、硬盘、光3、软驭(现多数计算机已不配装)等，下面仅就主板部分进行机械振动分析：主板是计算机的核心器件，它将各种功能性的元器件集成在一块电路板上，不仅有计算机工作的心脏CPU，还为各种板卡配备了插口，包括内存、声卡、显卡、网卡等板卡，因为主板要放置的东西比较多，面积也比较大，在受到振动时尤其容易损坏，振动对印制板电路的影响主要是电路板的往复变形。

受到振动的印制板电路往复变形越大，元器件承受的弯曲应力越大，当应力达到某一定值时，将会导致元件的引脚断裂，焊接焊点脱落、焊盘剥离等，对设备造成故障。

同时安插在主板上的各种板卡也因受到振动而松动，导致接触不良，影响计算机的正常工作，与计算机主板连接的硬盘线插头、软驭线插头、光驭线插头也会因振动而松动，造成计算机的数据丢失或不能正常工作。

3加固计算机主板部分的机械振动设计

要判断电路板能否经得住振动试验，首先要计算出印制板的许用共振频率队]和应用频率、加速度和振幅的关系。

安装在印制电路板上的元器件，在振动过程中遭受破坏的主要原因是印制板的往复弯曲变形，当印制板受到振动以后，其振幅响应达到一定大小，将会导致元器件引脚和焊点等出现损伤。

因此，设计中应控制振幅的量值。

对矩形印制电路板而言，同样的振幅，在平行于短边方向上应变较大，所以该边安装的元器件容易出现损伤。

基于这一点，计算印制电路板的允许振幅时是以其短边尺寸为依据。

经验公式：8=0.003xb. (1)式中：b――印制板中心允许的最大位移变形;b――印制板的短边尺寸(cm)。

该公式的意义在于任何一块矩形印制电路板，欲保证在振动环境中能可靠地工作，其最大振幅不得大于ε，为抗振设计给出了一个控制的具体数值，从而可以依据振幅、加速度、频率三者的关系求出振幅A不得超出ε情况下的共振频率。

依据基本公式： G=A xf Z/25 ( 2 )

可得： A=25xG/f?(3)

式中：A―振幅(cm)，其值应不大于ε，G―加速度(g)，其值等于输入加速度乘以传递率Q;即G=GinX; fn一频率(Hz).

由于在共振时.振幅A才获得最大值.如将A换为ε，即在共振状态不允许A =ε，此时f.便看作为共振频率f.，(2)式即可改写为：fn.=(25xGinxQ/8 )05 (4)

因为已经认定，振幅A不得大于印制电路板的允许变形量ε，令A =ε，所以，为权宜之计，可将f，命名为许用共振频率，记为以1，即：[fn] ≥25xGinxQ/8 )05(5)

在应用(4)式进行计算时，我们假定印制电路板上元器件均匀分布，即假定印制电路板为均布载荷，处于基木共振型状态，并且将它近似的简化为单自由度系统。

因此，所得到的计算结果与实际测试值会有一定差别。

传递率口表示振动过程中最大输出力和最大输入力之比，其值取决于系统的阻尼。

我们关心的是在共振情况卜的传递率口，当频率比为1，即共振发生时其：

Q=[0.5(1+4Dz) /D]05 (6)式中：D阻尼比，此值可从减振系统所使用的减振器参数中获得。

计算出来的[fn]表示设备在经受输入加速度为Gin的振动时，要使印制电路板的弯曲变形不大于允许值，它的共振频率必须大于或者等于以1。

印制电路板的实际共振频率f值为可通过查资料，直接使用。

如果上面计算的共振频率大fn<[fn]或者验算结果A≥ε，都说明所设计的印制电路板刚度不足，应当采取相应措施进行加固：

方法一：采取加大印制板厚度的`办法来降低传递率Q值，也能获得较好的效果。

这里最简单的是喷涂保护涂层，即用聚氨脂三防漆喷涂印制电路板，它既对盐雾、潮湿和霉菌起到防护作用，也加大印制电路板的厚度和强度，减小了振动的影响。

方法二：由于实践中加固计算机是在商用或工控机基础上后做得加固，而现在的主板集成度较高，为此，可通过用垫柱支撑，用带有卡槽的压条支撑主板边缘，并将主板通过这些措施固定在一定厚度且刚度和强度满足振动条件的基板上，从而增加主板的刚度和强度，同时对经过加固的主板组件采用有限浮动结构，通过试验证明效果良好。

而对于与计算机主板连接的硬盘线插头、软驭线插头、光驭线插头，为防止振动带来的松动，用压板把各个插头压在主板上，与主板形成刚性连接，从根木上解决了振动的问题。

4结束语

随着军队信息化水平的提高，加固计算机的应用越来越广泛，对加固计算机的要求越来越高，加固计算机的机械振动设计也在科技日益发展的今大提到日程上来，并且许多设计者已按相关的设计原则进行了设计。

参考文献：

[1]季馨.电子设备振动分析与试验[M]. 福建：东南大学出版社，1992.10.

[2]陈屹，谢华现代设计方法及其应用[M]西安：西北工业大学出版社.

篇2：机械振动风电中的应用

（三）第三章机组振动的监测方法

3.1 振动监测方式

根据监测对象的不同，风电机组状态监测主要包括振动监测、油液检测、温度监测、噪声监测等，如表 3-1对于给定的故障模式，采用振动监测方法能够诊断的故障种类最为全面，为了对齿轮箱故障更加准确地定位，可以采取振动监测与油液检测相结合的方法。

表3-1不同监测方法诊断分析故障模式统计

按振动信号采集方式区分，振动监测分为离线式检测和在线式监测两种，在诊断分析原理上二者是一致的，但两种方式又有着各自的特点，现场可以结合自身情况对这两种方式进行选择。如表3-

2表3-2离线式检测和在线式监测方式对比

3.2 振动分析流程

振动数据分析处理流程如图3-1所示

图3-1振动分析数据处理流程图

3.3 设备参数信息收集

尽管振动分析是风电场风电机组运行状态有效评估的有力工具，然而在风电机组机械传动部分关键参数信息（如轴承型号和生产厂家、联轴器类型、齿轮箱传动结构、齿轮齿数等）和转速未知的情况下，会大大削弱振动分析的能力

在准确对风电场机组运行状态进行评估之前，机组设备参数信息的收集是必要的而且是关键的。

结语

基于运行工况分类的趋势分析方法可以有效解决风电场变工况下的振动信号报警标准难以划定的问题，目前运行工况的分类是基于两个运行参数进行划分，为进一步提高工况分类的精确性，可以考虑基于多参数的运行工况分类方法。

无论是离线式检测还是在线式监测，基于振动分析的机理都能在机组部件损坏之前对机组运行状态进行评估，对现场机组维护和管理有着很大的指导意义。

参考文献

王之先王志新.《大型风力发电机组状态监测与控制技术研究》乔文生陈新辉《风力发电机组状态监测与诊断》

王哲《关于风力发电机组状态监测的思考》

宋扬《基于神经网络的导弹故障诊断专家系统研究与设计》关伟卢岩《国内外风力发电概况及发展方向》

施鹏飞《从世界发展趋势展望我国风力发电前景》

刘宝兰文华里《世界风力发电现状与前景》

田德《国内外风力发电技术的现状与发展趋势》

张国伟龚光彩吴治《风能利用的现状及展望》

篇3：机械振动风电中的应用

例1 一列简谐横波沿x轴负方向传播, 频率为5Hz, 某时刻的波形如图所示, 介质中质点A的平衡位置距原点8cm处, 质点B在距原点16cm处, 从图像对应时刻开始计时, 质点B的运动状态与图示时刻质点A的运动状态相同时所需的最短时间是 ( )

A.0.08 s B.0.12 s

C.0.14s D 0.16 s

解析:因A, B两点均不是特殊位置 (振幅或平衡处) , 所以运用其它方法求解会比较烦琐, 而如果运用“波向前传播的是一种振动形式”将会很简单。如图, 因波沿x轴负方向传播, 可找离B点最近的一质点A1, A1点的振动形式与A完全相同, 很容易得A1与B平衡位置相距12cm , 又因为v=1m/s, 可知A1振动形式传到B点所需的时间t=0.12 s, 即为所求。

例2 如图, 在平面xy内有一沿水平轴x正方向传播的简谐横波, 波速为3.0m/s, 频率为2.5HZ, 振幅为8.0cm, 已知t=0时刻P点质元的位移为y=4.0cm, 速度沿y轴正向, Q点在P点右方0.9m处 , 对于Q点的质元来说 ( )

A.在t=0时, 位移为y=4.0cm

B.在t=0时, 速度沿y轴负方向

C.在t=0.1s时, 位移为y=- 4.0cm

D.在t=0.1s时, 速度沿y轴正方向

解析:根据题意画出t=0时刻P, Q两点所处的状态, 由题意可求得P, Q两点间距离为波长的3/4倍, 由图可知t=0时, Q点的位移y>4.0cm, 速度方向沿y轴负方向, A错, B对; 经t=0.1s, Q点将振动到平衡位置以下向下运动, 具体位移多大, 因Q点不是特殊位置 (平衡或振幅处) , 若用三角函数知识来计算会比较烦琐, 我们可以找与P点平衡位置相距1/4波长的P1点, 可知P点与P1点关于平衡位置对称, 所以t=0时, P1点的位移为y1= - 4.0cm, 经t=0.1s时, P1点的振动形式将会随波传到Q点, 所以Q点在t=0.1s时位移为y= - 4.0 cm, 所以C正确, 答案为B, C.

篇4：机械振动风电中的应用

科学计算语言Matlab是由美国Mathworks公司开发的用于数值计算和图形处理等的数学软件，它具有强大的数据可视化功能.通过Matlab软件，可以将物理教学中复杂的问题形象化地表示出来，能使教学内容更加形象直观，因此更能提高学生的学习兴趣，有助于培养学生的创新能力.

综上所述，本文利用MATLAB软件来绘制振动曲线与波动曲线，编写其运动过程的动态演示程序，以便形象化地表示机械振动与机械波的运动过程及二者间的关系.

1 用Matlab绘制动态化振动曲线及波动曲线

以Matlab的绘图语句（plot）及图像窗口更新语句（drawnow）为主，辅以循环语句、坐标轴标注等功能，即可绘制动态化的振动曲线及波动曲线，形象生动地表示任一质点的振动过程及一系列质点的波动过程.

篇5：机械振动风电中的应用

关键词:激励机制;风电企业;管理实践;应用

1前言

随着我国市场经济的迅速发展和经济全球化速度的加快，企业之间的竞争越来越激烈，并且竞争对象也凸显出多元化的现象。在科学技术发展的新时期，企业之间的竞争不仅仅只是生产效率和生产效益之间的竞争，而更注重科学技术的先进性、学习型人才以及员工执行力的竞争。其中员工的执行力尤为重要，员工执行力的提高可以有效提高工作效率，促进企业的快速发展，而提高员工执行力的有效方法就是激励机制的建立和有效实施，下面以风电企业为例探讨激励机制在风电企业管理实践中的应用。

2激励机制的理论依据

激励机制的理论依据来源于心理学。所谓激励就是通过对人的心理的需求的刺激来激发此人对某件事情或某项工作的执行力。激励机制应用在风电企业管理中就是通过采取科学的手段或方法，刺激员工的心理需求，以此来提高员工的工作积极性和行为的执行力，并且增强工作人员的责任心和自主能动性。风电企业建立激励机制的主要目的就是提高企业的生产效率和经济效益，提高企业在市场经济中的竞争力，同时使企业员工在提高执行力的同时最大化地去体现自身的价值，提高自己自主创新的意识，充分发挥自己的潜能，以便为企业的健康和持续发展做出更大的贡献。

3激励机制在风电企业管理中的重要性

3．1激励机制有利于实现企业经营目标

企业的经营目标是企业的阶段性目标，激励机制在企业内部的实施有助于企业的阶段性目标的实现的高效性，总结发现之前工作中的不足之处，科学地部署下一个阶段的工作。激励机制作为企业管理中的重要的组成部分，直接影响着企业的经营目标。激励机制可以在目标实现的过程中提高员工的工作热情和工作积极性，将员工的工作潜能最大化地发挥出来，提高员工的团结意识和凝聚精神，从而高效实现企业的经验目标。

3．2激励机制有助于提升企业效益

企业的经济效益与员工的表现息息相关。科学有效的激励机制的建立可以使企业员工大大提高其工作的能动性和自主创新的意识，想方设法提高经济效益，充分发挥自身的正能量，并使其发挥在提高企业的经济效益上，使企业的经济效益得到明显的提高。另外，科学有效的激励机制还可以在企业内部形成积极良好的工作氛围，并长期延续下去，促进企业的长期稳定发展。

3．3激励机制有利于吸引优秀人才

人才是影响企业发展的重要因素之一。尤其是在以科学技术和学习型人才为主要竞争对象的新时期。更应该重视人才的培养和吸收。而激励机制的有效实施可以充分将企业员工的潜能激发出来，提高企业员工的综合实力，形成良好的人才优势，并且科学的激励机制可以防止人才的流失和有利于新的人才的引入，从而增强企业的综合实力和核心竞争力，助推企业的稳定快速发展。

4激励机制在风电企业管理实践中的应用措施

4．1建立科学的薪酬激励和绩效考核制度

薪酬激励制度应该是激励机制中最有效的激励制度。对于风电企业来说，可以根据风电工作的实际情况和工作强度的不同，建立动态薪酬制度。对于工作强度较大、危险系数较高的工种制定较高的薪酬，而对于工作强度教小、危险系数不高的工种给予相对较低的薪酬，同时定期实施轮岗制度，使较低薪酬的工作人员也有机会拿到较高的薪酬，并且可以切身体会到风电工作不同工种的难易程度和风险程度，使工作人员在拿较低薪酬的时候不会感到心理的不平衡现象。另外，建立严格科学的绩效考核制度，强化工作人员的对工作和制度的执行力，提高工作人员的工作热情和工作积极性，充分发挥工作人员的自主能动性和创新精神。

4．2坚持以人为本，建立公平激励机制

以人为本是任何企业和单位发展的基础和前提。风电企业的领导或管理人员要深入到各班组认真了解员工的实际困难和工作中遇到的各种阻力和难题，帮员工之所难，急员工之所需，使员工真正体会到风电企业家一样的温暖和人性化的管理，使员工真心实意地为企业努力和付出。同时，建立公平激励制度，严格落实各班组计划目标的公平性和奖罚制度的公平性，一视同仁地去对待每一个员工，只有这样才能促进风电企业的和谐稳定健康发展。

4．3注重晋升和权利激励

在对员工进行绩效考核和物质奖励的同时，还应当给员工提供学习培训和晋升的机会。在塑造企业良好的学习教育氛围的同时，可以有效挖掘比较有潜力的员工参与风电企业的管理工作，通过学习培训和技能考核，更好地凸显出员工的有效价值，企业要为员工创造有效的晋升机会和渠道，使员工感受到企业领导对自己的重视，促使员工更加努力地去学习和工作，主动提升自己的工作能力和工作效率，在风电企业内部形成良好的积极学习和努力工作的氛围。

5结语

激励机制是一个企业管理机制中不可缺少的组成部分，在企业的发展过程中始终发挥着重要的积极作用。风电企业同样如此，但是由于风电企业工作环境的一般都是在地广人稀的地方，工作比较平淡枯燥，工作人员很容易产生孤独感，因此，风电企业更应该充分发挥好激励机制的重要作用，提高工作人员的工作热情和工作积极性，促进风电企业的稳定发展。

参考文献:

［1］齐放，鲍金春．激励机制在风电企业管理实践中的应用［J］．华电技术，2014(02)．

篇6：机械振动风电中的应用

电力系统是一个动态平衡系统，发输变电与配用电必须时刻保持平衡。而风能是一种间歇性能源，且风速预测存在一定的误差，因此风电场不能提供持续稳定的功率，发电稳定性和连续性较差。在传统的电力系统中，任何微小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组间的振荡，大容量储能系统与风电机组结合，可以有效抑制或缓解风电的波动性，减小风电对电网的影响。而只要储能装置容量足够大而且响应速度足够快，就可以实现任何情况下系统功率的完全平衡，这是一种主动致稳电力系统的思想[1]。由于这种与储能技术相关的稳定控制装置不必和发电机的励磁系统共同作用，因此，可以方便地使用在系统中对于抑制振荡来说最有效的部位。同时，由于这种稳定控制装置所产生的控制量可直接作用于导致系统振荡的源头，对不平衡功率进行精确的补偿，可以较少甚至不考虑系统运行状态变化对控制装置控制效果的影响，因此装置的参数整定非常容易，对于系统运行状态变化的鲁棒性也非常好。 2 电池储能技术国内外发展现状

近年来，日本、美国以及欧洲等发达国家对电池储能技术投入较大，技术领先。日本在钠硫电池的研究与应用方面走在世界前列，日本碍子(NGK INSULATORS)从阿联酋阿布扎比水电局获得300 MW NAS电池系统和中央监控系统的订单。2009 年松下和松下电工与丹麦电力公司SEAS-NVE 共同启动旨在实现智能电网的实证实验。东芝于2010 年宣布接到冲绳电力2010 年秋季将在宫古岛开始的“离岛微型电网系统实证试验”相关设备的订单，将构建以蓄电池平衡功率变动剧烈的可再生能源负荷的新一代电力系统。三洋电机也在其“加西绿色能源园”导入了1.5 MW・;h 的锂离子电池，其他厂商也在积极参与电池储能项目。欧美方面，2001 年，加拿大VRB Power Systems 公司在南非建造了250 kW 的全钒液流储能电池示范系统，实现了全钒液流储能电池的商业化运营。VRB Power Systems 公司为澳大利亚Hydro Tasmania on KingIsland 公司建造的与风能发电配套的全钒液流储能电池于年11 月完成，该系统储能容量为800 kW・;h，输出功率为250 kW。年2 月，VRB Power Systems 公司又为castle Valley，Utah Pacific Corp 公司建造了输出功率250 kW，储能容量2 MW・;h 的全钒液流储能电池系统。年底该公司开始为爱尔兰建设迄今为止国际上最大的额定输出功率2 MW(脉冲输出功率3 MW)，储能容量12 MW・;h 全钒液流储能电池系统。美国利用日本住友电气工业公司和VRB Power Systems 公司的技术，分别建立了2 MW 和6 MW的全钒液流储能电池示范运行系统。

英国的Innogy 公司2000 年8 月开始建造第一座商业规模的发电储能调峰演示电厂，它与一座680 MW燃气轮机发电场配套，该电能存储系统储能容量为120 MW・;h，可满足10 000 户家庭一整天的用电需求。

德国EVONIK 工业股份公司宣布将联合戴姆勒汽车公司等研发机构共同开发适用于风能和太阳能发电的大容量、低成本储存的锂离子电池电站，先期计划在德国西部的萨尔州建造一个功率为1 MW 的储能装置。在大规模电池储能装置技术方面，我国起步较晚，与国外发达国家还有较大差距，主要表现在：一是设备容量规模还较小;二是设备的寿命短、利用效率低;三是设备的智能化水平薄弱。在储能应用方面我国距国外先进水平差距也很大，国外已经有数十套储能电站投入运行，国内还没有大容量电池储能装置的示范工程投入运行。

目前，我国电池储能的应用规模还很小，但随着国家能源政策的调整和节能环保政策逐步落实，其应用规模预计也将逐步扩大。上海市电力公司已经建设包括漕溪站、前卫站、白银站三个储能示范电站，电力调度中心可以直接通过电网储能管理系统对分布于各地的储能站实施统一调度与远程监控。BYD 在深圳龙岗建立了一座1 MW(4 MW・;h)储能电站。国家电网所属的新源控股有限公司与张家口市张北县开发建设全国第一个风光储能综合示范

项目，该项目总规模为风电500 MW，光电100 MW，储能70 MW。张北风光储项目是世界上规模最大的风光储三位一体示范工程，但是还没有进入投运，目前已经完成了一期工程方案设计，正在进行一期建设工作。

3 快速发展的风电对储能技术的要求

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53 亿kW。近几年来，中国的并网风电迅速发展。截至2007 年底全国累计装机约600 万kW。年12 月，中国风电装机总量已经超过1 000 万kW，位居世界第五，截至年3月中旬，我国风电累计装机容量达4 450 万kW，风电建设的规模居全球之首。这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。

在我国风电在建规模高居世界第一的同时，风电并网问题却始终制约着我国风电的健康发展。有数据显示，我国风电装机累计并网3 107 万kW，但仍然有近三成风电没有并网这是由于风能随机性和间歇性的特点，造成风电机组的出力频繁波动，从而风电场的出力可靠性也差，风电比重过大，会使电网的调频、调峰压力加大，以及电网长距离送电的技术要求和运行成本急剧增大。因此，风电场大规模的并网接入对电力系统的运行也带来一些新问题：

1)风电的随机性及不可控性给电力系统规划和稳定运行带来新的挑战;

2)风电功率的.波动特性与电网负荷的波动特性难以一致，使电网的调峰问题更加突出，对调峰容量和响应速度都提出了更高的要求;

3)由于风速变化，风电机组容易引起电网电压和功率波动问题，以及由其带来的无功电压控制和电能质量问题。

风电具有间歇性和波动性与电力系统需要实时平衡之间矛盾，使得并网风电的波动需要通过常规电源的调节和储能系统来平衡，成为长期困扰风电并网的主要难题。而蓄水储能电站由于地理上的局限，不具有普遍的可获得性，因此，引入可普遍应用的大容量电池储能装置与风电场结合弥补风力发电的波动给电网带来的各类影响是一种合适的技术选择[8]。通过储能系统与风电系统的协调，不仅有效减小风电对系统的冲击和影响，提高风电出力与预测的一致性，保障电源电力供应的可信度，还降低电力系统的备用容量，提高电力系统运行的经济性，同时提高电力系统接纳风电的能力。

4 国内外对风电并网的要求

越来越多的大中型风电场相继建成并投入运行，当风电所占比例逐渐增大后而风电场的功率波动会影响当地电网的电能质量，产生电压波动与闪变。对局部电网将产生明显冲击，严重时会引发严重事故[9，10]。各国风电场并网技术规定都对风电场的有功功率变化提出了要求，如：

1)Eltra 和Eltra&Elkraft 要求并网风电场l min 的输出功率变化小于等于风电场最大功率的5%。风电场能够通过控制系统保证在2 s 内降到额定功率的20%以下，Eltra&Elkraf 要求风电场每分钟的功率变化率在10%～100%内可调;

2)而E.ON 和ESBNG 要求风电场输出功率在任何时间内都小于它的注册容量。E.ON 要求每分钟功率降低最少要占额定容量的10%，ESBNG 要求15 min 功率变化与风电场的规模有关，小于100 MW 的风电场每分钟功率变化小于5%，小于200 MW 的风电场每分钟功率变化小于额定容量的4%，大于200 MW的风电场每分钟功率变化小于额定容量的2%;

3)苏格兰并网技术规定要求风电场输出功率在合理的时间内可以超出额定功率;

4)中国国家电网公司规定了风电场1 min 和10 min 的功率变化率，变化率与风电场的装机容量有关，如小于30 MW 的风电场10 min 最大变化量为20 MW，1 min 最大变化量为6 MW;

5)Scottish 要求风电场起停要满足电压质量的要求，Scottish 还要求风电场起停满足最大

功率变化的要求，而且不多于25%的额定容量可以跳开，并在30 min 内分阶段逐步退出。 5 大容量电池储能技术对风电的平稳作用

显然实现有功功率最重要的调节手段是储能，大功率、大容量的储能系统能够平抑风电的波动性和间歇性。储能系统的容量达到一定规模时，将储能系统与风电机组结合，可以有效抑制或缓解风电的波动性，减小风电对电网的影响[11，12]。大容量电池储能技术在风电并网中能够实现如下功能：

1)平滑机组输出：将电池储能系统与风力发电机组相结合，在快速风速扰动下平滑风电场输出，减少风电场输出波动对电网的影响，降低风电波动对电网的冲击。

2)提高风电输出与预测的一致性：以储能作为配合来调整输出，根据风电场预测的出力曲线优化出力，提高风电输出可信度。

3)提高调度能力：采用储能系统则可以控制风力发电输出的有功功率和无功功率，用于电力调峰，使风力发电单元作为调度机组单元运行，而且具备向电力系统提供频率控制、快速功率响应等辅助服务的能力。

4)峰值转移：利用大功率大容量储能系统可以将不稳定的风能电力收集起来并在适当的时候将其平稳释放，转移峰值，降低对电网冲击;

5)保证风力发电系统持续可靠地供电：当环境因素或外部条件变化较快，风力发电系统不能稳定地输出电能时，储能系统中存储的能量可以产生一定的能量和功率支撑作用，保证对负载持续、稳定地供电。

6)系统运行可靠性及冗余度大大提高：多台容量较小的并网逆变器的并联群控运行，使得系统可以根据各种新能源发电的特点，启动不同数量的并网逆变器进行控制，这样就可以实现系统的发电效率最优，进一步提高系统可靠性和冗余度也将大大提高。

7)使风力发电具有可调度性：单纯的新能源发电系统受环境因素的影响较大，因此，无法制订特定的发电规划。如果配置能量储存装置，就可以在特定的时间提供所需的电能，而不必考虑此时发电单元的发电功率，新能源发

大容量电池储能技术在风电中的应用电系统可以与电网连接，实现向电网的馈电，并可以提供削峰、紧急功率支持等服务。只需按照预先制定的发电规划进行发电。储能装置的容量越大，系统的调度就更加自由，就可以获取更多的经济利益，但需要的投资也就越大，关键在于找到最佳经济平衡点。

6 结论

篇7：机械振动风电中的应用

自适应噪声对消在抑制振动干扰中的应用

摘要：现实生活中存在大量非平稳随机振动干扰信号,将它们从有用信号中滤除具有十分重要的意义.介绍自适应信号的处理方法及其在抑制振动信号中的应用,并采用自适应噪声对消处理的.方法对振动干扰进行对消处理.用MATLAB进行仿真验证的结果表明:自适应噪声对消在处理因振动干扰而产生的非平稳随机信号时,具有可行性,消噪效果较好.作者：谭玉芳杨方 TAN Yufang YANG Fang 作者单位：东北农业大学工程学院,哈尔滨,150030期刊：农业科技与装备 Journal：AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY AND EQUIPMENT年，卷(期)：,“”(2)分类号：X839.1关键词：振动信号自适应噪声对消 LMS算法 MATLAB仿真

篇8：机械振动风电中的应用

金属凝固过程中形成的柱状晶和等轴晶是两种典型的凝固组织。柱状晶往往恶化材料的力学性能与工艺性能, 而等轴晶由于其晶界面积大, 晶粒之间的位向不同, 缺陷分布比较分散, 因此有利于材料综合性能的优化。

获得均匀分布的细小等轴晶, 对金属的凝固成形过程进行控制, 增加凝固过程中的形核率, 抑制晶粒生长是获得细小等轴晶的重要途径。孕育处理、加入第三元素、加快铸件冷却速度等是传统的做法, 普遍存在工艺复杂、成本较高、偏析、杂质污染与材料纯度降低等不足, 在金属凝固过程中施加机械振动既可以达到细化晶粒, 又避免上述不足, 是当代较为普遍的手段之一。

早在1868年, 切尔诺夫就在钢锭凝固过程中施加简单的机械振动从而获得细化晶粒以来, 振动在金属凝固中等轴晶生成研究工作引起了广泛的注意, 涉及各种金属及其合金组织。振动对凝固组织的影响目前比较公认的主要有:加快铸件内部晶粒重新排列, 促进顺序凝固和细化晶粒等。

2 频率与振幅对等轴晶生成影响

机械振动对金属凝固过程中的主要作用是机械力, 机械振动是一种简谐波, 由简谐振动总能量公式E=KA2/2所示, 机械振动的作用力与振幅正相关, 与频率无关, 增加振幅能够增加作用于枝晶上的作用力, 增加频率只是增加了作用次数。

众多的试验也证实振幅的作用效果优于频率, 并且不同金属最优频率和最佳振幅以及两者组合也不同。

文献[1]通过水模拟试验发现, 振动的幅幅度越大, 晶粒发生脱落和游离的范围越大, 导致的晶粒游离也越剧烈, 游离晶的数量也越多。在降低平均晶粒面积和提高等轴晶率两方面增大振幅都优于频率的增大[2], 而且最佳振动的时刻为凝固的初期[3]。

3 形成机理

等轴晶是金属凝固中所期望的组织结构, 在液态金属凝固初期, 由于铸型的吸热产生过冷, 促使大量晶核在型壁生成, 若凝固条件没有发生改变, 稳定的凝固壳便会过早生成, 这样晶粒游离就很难进行, 导致柱状晶大量形成。所以, 必须在稳定凝固壳生成前, 对液态金属施加机械振动等干扰措施, 迫使液体产生自然对流或强迫对流, 迫使晶核向心部游离, 最终发展成等轴晶。由此可见, 迫使液体对流、晶粒游离和抑制稳定凝固壳的过早生成是获得等轴晶的重要条件。

关于等轴晶形成机理, 最早是由W C Wingand等以成分过冷理论为基础, 提出的过冷区内非自发形核的理论, 以后, 随着研究和应用的不断深入, 形成了众多等轴晶形成机理理论, 归纳起来有成分过冷学说、型壁脱落与游离学说、枝晶熔断学说以及结晶雨学说等。

内部等轴晶区的形成, 目前比较一致的认识是, 内部等轴晶区的形成途径很可能是多种的, 在某种条件下, 可能是这种机理起主导作用, 在另一种条件下, 可能是另一种机理起主导作用, 或者是几种机理的共同作用。

4 机械振动条件下金属凝固的方式和特点

4.1 机械振动条件下金属凝固的方式

振动导致金属凝固方式发生改变, 由原来的逐层凝固变为糊状凝固[4], 从而避免了凝固壳的形成, 增加了等轴晶区的范围。

4.2 机械振动条件下金属凝固特点

4.2.1 机械振动有利于枝晶熔断, 使柱状晶失去先决生长条件。

1) 振动能够引起局部的温度起伏, 有利于枝晶的熔断。

2) 振动使金属液的各部分之间产生粘性剪切, 使枝晶被剪切破碎, 并随振动在金属液内浮游。

3) 振动促进了凝固初期晶核在凝固器壁上的游离, 避免了稳定凝固壳在型壁处生成。

4.2.2 振动能够均匀金属液温度场, 利于大批晶核同时析出。

1) 振动使金属凝固过程中对流加剧, 使液相与固相发生相对运动, 促进了液固界面处枝晶或折断或脱离基体游离于金属液中, 成为细小等轴晶的晶核来源。

2) 振动引起对流加剧提高了金属液导热能力, 提高了冷速, 使析出的晶粒来不及长大, 促使晶雨的生成。

4.2.3 振动在液相中产生的空化作用使晶粒细化。

振动产生的空化作用, 可在液相中形成孔隙, 当这些孔隙崩溃时, 致使液体流动的动量很大, 从而产生很高的压力, 使金属熔点温度增加, 从而提高了凝固过冷度, 造成形核率的提高, 使晶粒达到细化。

摘要：在金属凝固过程中通过施加机械振动, 可以达到细化晶粒、增加等轴晶的目的。本文较系统分析了机械振动对等轴晶的生成影响, 并对振动频率与振幅影响以及形成机理做了分析。

关键词：机械振动,等轴晶,形成机理

参考文献

[1]谢礼志, 吴树森, 赵君文等.机械振动法制备铝合金半固态浆料的研究[J].铸造技术, 2007, 28 (11) :1482-1485.

[2]杨志杰, 苍大强, 李宇, 宗燕兵.机械振动对纯铜凝固组织的影响.有色余属, 2011, 2 (63) .

[3]翟利民, 祁瑞红, 张劲松.振动对铸造合金凝固结晶的影响[J].山西机械, 2000 (3) :42-43.

篇9：机械振动风电中的应用

【关键词】机械振动排痰仪；肺部感染

【中图分类号】R722.12

【文献标识码】B

【文章编号】1004-4949（2014）09-0662-02

近年来，肺部感染的病死率呈上升趋势，已成为临床死亡的重要原因[1]。降低呼吸道感染发生率成为提高抢救成功率的重要环节[2]。而有效排痰是降低呼吸道感染的一项重要、简单的护理措施。我们于2013年5月-2014年6月对本科30例肺部感染痰液阻塞患者应用机械振动排痰仪治疗，取得明显效果，现将方法报到如下。

1、资料与方法

1.1一般资料

本组需进行机械振动排痰的肺部感染患者30例，其中男21例，女9例，年龄36～88岁，COPD14例，颅脑损伤8例，自发性脑出血5例，心力衰竭3例；30名患者皆经临床确诊为肺部感染；排痰情况：21例予机械排痰每天2次，9例于机械排痰每天3次。

1.2方法

选择在餐后2h或餐前2h为患者治疗；调节治疗仪频率在10～20HZ；患者取侧卧位，护士一手握叩击手柄，另一手握紧叩击头，使叩击头在患者背部移动，叩击顺序：由外而内，自下而上，避开心脏、胃及脊柱。排痰前，由主管医生指导明确肺部体征。时间为5～10min。

1.3效果评价

显效：排痰后听诊肺部无湿哕音，呼吸音达到正常，指尖血氧饱和度（SPO2）≥96%或SPO：升高10%以上，5d后痰液明显减少湿啰音范围明显缩小；有效：痰液易咳出，无明显痰鸣音，呼吸音基正常，SPO2≥93%或SPO：升高7%以上，5d后痰液明显减少，湿啰音范围有所缩小；无效：痰鸣音、湿哕音存在，呼吸音弱，SPO2无改善[3]。

2 结果

18例效果显效，12例有效，有效率为100%。

3 讨论

3.1机械振动排痰仪的优势：机械振动排痰仪穿透皮层、肌肉、组织和体液，着力均匀，节律和力度恒定，能协助体弱患者增強排痰能力并改善淤滞的肺部循环状况。

3.2应用机械振动排痰仪的注意事项：患者如有下列情况，应禁止应用振肺排痰仪：皮肤及皮下感染，胸肺部肿瘤及创伤，肺结核、肺脓肿、气胸、肺部血栓、肺出血及咯血，凝血机制异常，不能耐受振动的患者：心肌梗死、心律失常、极度衰弱等。操作过程中，密切观察患者生命体征，面色，有无大汗淋漓、头晕等不适症状。

4 小结

机械振动排痰仪通过物理方法有效解决痰液集聚，改善通气，增加患者舒适度，同时减少护士的工作强度，提高患者依从性。

参考文献

[1]李军梅，刘刚.吸入抗生素治疗肺部感染的研究进展

【J】.重庆医学，2008，37⑷：432.

[2]张慧菁；G5振动排痰机辅助治疗支气管扩张感染加重期37例效果观察与护理[J]；齐鲁护理杂志；2008年19期

篇10：机械振动风电中的应用

关键词：形态学,组合滤波,振动信号,低通,降噪

0 引言

机械故障诊断技术中振动分析方法是工程中应用最广泛的分析方法, 传感器所拾取的振动数据往往受到各种噪声的干扰, 给故障信号的特征提取带来困难, 如何对拾取的振动信号进行降噪处理成为动态信号测试的重要研究内容。数学形态学[1]是基于积分几何和随机集论建立起来的非线性图像 (信号) 处理和分析工具, 它通过结构元素探测目标信号, 获取信号的几何形状信息, 近年来在振动信号处理[2]中得到逐步应用, 对振动信号处理主要是齿轮、轴承等部件的故障诊断[3]。形态变换组合可以构成具有低通特性的非线性的数学形态滤波器, 具有平移不变性、单调性、幂等性等良好特性。本文采用文献[4]中的形态学组合滤波方法对仿真信号及实测的振动信号进行处理, 用于验证形态学方法的有效性。

1 数学形态学的基本理论

数学形态学的基本算子主要包括腐蚀运算、膨胀运算, 以及以此为基础构造的开运算、闭运算。设原始信号f (n) 为定义F= (0, 1, ..., N-1) 在上的离散函数, 定义结构元素g (n) 为G= (0, 1, ..., M-1) 上的离散函数, 且N≥M, 则f (n) 关于g (n) 的腐蚀和膨胀分别定义为:

f (n) 关于g (n) 的开运算和闭运算分别定义为:

这里符号Θ、和·分别表示腐蚀、膨胀、开运算和闭运算。其中开运算、闭运算分别可抑制信号的正、负脉冲。为了同时滤除信号中的正、负脉冲, 通常采用形态开、闭的级联形式, 即形态开-闭和闭-开滤波器[5]。由于开、闭运算存在统计偏倚现象, 本文采用如式 (7) 的开-闭和闭-开形态学组合滤波方法[13]处理振动信号。

2 仿真信号分析

用Matlab设计仿真正弦信号y=4*sin (2*pi*50*t) , 采样点数1024, 采样频率2048Hz, 每隔160个点加入随机脉冲, 并加入信噪比为15d B的高斯白噪声, 如图1 (a) 和 (c) 。由图1 (a) 可见仿真信号时域图中存在随机脉冲, 由于加入了白噪声, 波形上有毛刺, 由图1 (c) 的幅值谱可见频带分布广泛的噪声;采用宽度为8的直线形结构元素形态学处理后结果见图1 (b) 和 (d) , (b) 中可见恢复了原始波形, 处理后的信号原始相位得到了保持。图1 (c) 和 (d) 比较可知, 数学形态处理后的幅值谱仅剩主频幅值, 高、低频噪声得到抑制。这正是由于形态学基于形状的运算原理决定的, 形态学变换通过结构元素对信号的形状进行匹配, 去掉毛刺和孤立点, 从而使信号光滑, 保留了信号的“骨架”, 因此低于主频的噪声成分可以被平滑掉, 并且不改变信号的初始相位。

3 实例分析

为验证形态学方法对实际振动信号的有效性, 对滚动轴承内圈故障数据进行处理。滚动轴承型号为SKF6205, 转速1730r/min, 采样频率为24k Hz。原始信号的时域图见图2 (a) , 原始信号的幅值谱见图2 (c) 。采用宽度为4的直线型结构元素进行形态学组合滤波后的结果见图2 (b) 和 (d) 。通过对图2 (a) 和 (b) 的时域图比较可知, 原始信号存在明显冲击, 形态学组合滤波处理后滤除了大部分冲击, 对比图2 (b) 和 (d) 的幅值谱可知, 高频部分大幅度衰减, 验证了形态学组合滤波方法的低通特性。

4 结论

实际采集的振动信号往往含有大量噪声, 本文采用形态学组合滤波方法对振动信号进行处理。通过仿真信号和实测的振动信号处理结果表明, 数学滤波方法不仅具有优良的低通特性, 同时处理后的信号具有相位保持的优点, 对脉冲干扰和白噪声均具有良好的抑制作用。

参考文献

[1]G.Matheron.Random sets and integral geometry[M].New York:Wiley, 1975.

[2]杜秋华, 杨曙年.形态滤波在滚动轴承缺陷诊断中的应用[J].轴承, 2005, 6:27-31.

[3]郝如江, 卢文秀, 褚福磊.滚动轴承故障信号的数学形态学提取方法[J].中国电机工程学报, 2008, 28 (26) :65-70.

[4]胡爱军, 唐贵基, 安连锁.基于数学形态学的旋转机械振动信号降噪方法[J].机械工程学报, 2006, 42 (4) :127-130.

篇11：机械加工过程中的振动控制

关键词：机械加工；振动类型；原因；影响；措施

在机械加工的过程中，整个工艺系统会经常发生一些振动，给加工过程带来了很大的麻烦。产生振动时，机械加工的正常的切削过程会受到很大的干扰和破坏，致使零件加工的表面会出现一些振纹，影响了零件加工的精度。因此，对机械加工过程中的振动进行深入的研究，进而对振动进行有效的控制是非常必要的。

1.机械加工过程中振动的基本类型

1.1自由振动

当振动系统在激振力的作用下，破坏了机械加工的正常工作状态时，就是自由振动。由于阻尼存在于系统中，所以自由振动经常会发生衰减情况，因此，在一般情况下，自由振动对机械加工过程产生的影响不是很大。自由振动的主要特性是由系统的本身来决定的，也就是说振动所具有的频率、振动的振型主要是取决于振动系统的质量和刚度。

1.2强迫振动

系统在受外界干扰的情况下受迫所产生的振动就是强迫振动。这种振动能够维持下去主要是取决于来自外界干扰力对能量的补充。只要外界存在着干扰现象，振动就不会受阻尼的影响而停止。其中需要注意的是强迫振动产生的频率可以和外界干扰力的频率画等号。

1.3自激振动

自激振动是指系统本身所维持的振动，也可以称作颤振。如果在切削的过程中，振动发生了中止，那么就会导致干扰力消失。同时需要注意的是自激振动是否能产生，以及产生振幅的大小，取决于每个振动周期内系统所获得的能量。

2.机械加工过程中的振动产生的原因

2.1产生自由振动的原因

自由振动主要是由于工艺系统在一些因素的作用下受到一定的冲击，当发生冲击的时候，系统的平衡就会遭到严重的破坏，在这个过程中只是凭借其中的弹性来维持自由振动。

2.2产生强迫振动的原因思

在机械加工过程中，产生强迫振动的原因主要是因为机床的电机会产生振动、机床在运转的时候发生的不平衡状态也会引起振动、切削过程中产生的冲击也会产生振动、往复运动部件的惯性力也会引起振动、如果机床的传动机构存在着缺陷，那么也会引起振动，例如：皮带的涨紧力会发生变化等等。

2.3产生自激振动的原因

将自激振动和强迫振动作比较，虽然振动具有稳定性，但是对自激振动的维持并不是由外加的激振力的作用所决定的，而是由系统自身引起的交变力作用决定的。如果系统不能进行运动，那么交变力也就不存在了，自激振动也就会终止了。

3.机械加工过程中的振动产生的影响

3.1对机械加工的质量以及生产率造成的影响

在机械加工的具体切削过程中所产生的振动，对加工质量以及生产率产生的影响主要体现在以下几个方面：

3.1.1当振动的频率很低时，就会产生一定的波度，振动的频率高时，就会导致加工面粗糙。

3.1.2在加工过程中产生了振动，在很大程度上阻碍了切削用量的提高，甚至更为严重的是导致切削不能正常的进行，影响了机械加工的生产效率。

3.1.3在切削过程中所产生的振动，可能会使刀尖刀刃崩碎，特别是那些韧性非常差的道具，刀具的材质是陶瓷的或者是硬质合金的要注意可能会引起的消振问题。

3.1.4在机械加工过程中，如果出现了振动，那么就会使机床和夹具等一些零件的链接处出现松动现象，使得期间的缝隙增大，导致刚度与精度降低，同时缩短了使用寿命。

3.2零件的使用性能受到表面粗糙度的影响

机械加工表面的不平度高度主要是由表面的粗糙度决定的，当两个零件发生摩擦时，由于零件的表面很粗糙，只有零件表面上的凸峰在进行相互间的接触，然而并不是全部的表面都在进行相互间的配合接触。再加上实际的接触面积非常小，因此就导致了在单位面积上所承受的压力就非常大。当零件进行相互间的摩擦时，表面的凸峰就会被压扁，然后导致磨损现象发生，从而对零件的配合精度造成了影响。同时，粗糙表面的耐磨蚀性很差，因为一些带有腐蚀性的物质会聚集在粗糙表面的裂缝中，并使腐蚀性逐渐扩大。

3.3零件的使用性能受到冷作硬化的影响

表面冷作硬化，在通常情况下，有利于零件在常温下进行工作，同时还有助于提高其工作强度，但是不利于在高温下工作的零件。由于在高温的作用下，零件的表面层硬度会发生变化，例如，使零件表面残余应力松弛，发生塑性变形使得一些原子不断的进行扩散，从而导致合金元素发生氧化情况。此时，冷作硬化层如果很深，程度大，而且温度变高，时间变长，那么塑性变形就会发生剧烈变化，进而使零件表面产生一些裂纹，使得零件的运行强度下降。

4.机械加工过程中的振动控制措施

在机械加工过程中，产生的自由振动，对机械加工产生的影响并不大，以下主要是对强迫振动和自激振动进行有效控制：

4.1对强迫振动进行控制

4.1.1对工艺系统中的回转零件进行平衡处理

4.1.2减少传动件的冲击，提高其精度。

4.1.3提高工艺系统的刚度；隔离外振源对工艺系统造成的干扰。

4.2对自激振动进行控制

4.2.1减小切削的速度，增加切削阻尼，可以使用直角偏刀车外圆的几何图形，做到合理的选择刀具的几何参数。

4.2.2提高工艺系统的抗振能力及刚度，在车刀安装的时候，不能伸出过长，尽可能的选择短且粗的镗刀，在细长轴加工的时候，可以使用跟刀架来控制或者消除振动。

4.2.3最好是不使用很容易产生积屑瘤的切削速度。

4.2.4采用合适的切削用量，可以采用减少切削宽度，同时增加切削厚度。

总结：