Bladed 学习报告要点.docx
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Bladed学习报告要点
一软件简介
GHBladed软件是一款由英国GarradHassanandPartnersLimited公司(以下简称GH公司)开发的用于风电机组设计的专业软件。
它适用于陆上和海上的多种尺寸和型式的水平轴风机,进行设计和认证所需的性能和载荷计算。
软件本身的可靠性已通过GL(德国劳埃船级社)认证。
目前GHBladed已被广泛应用于风机产业,用户包括风机及零部件制造商、大学和研究机构、认证机构。
GHBladed为用户提供一个陆上、离岸风机性能和负载的设计解决方案。
软件具有基于Windows的绘图用户界面和在线帮助功能,操作方便,同时风机设计计算采用工业标准。
GHBladed支持风载荷和波浪载荷组合计算,采用全空气弹性和水弹性模型并考虑地震励磁的影响。
GHBladed具有多个功能模块,包括外壳稳定性分析、动态负载模拟、负载与电能获取分析、批处理和报告自动生成、电网交互以及控制设计的线性化模型。
Bladed软件是一个用于风电机组设计与验证的集成化软件包,可以提供各种风模型、控制系统、动力响应等多种综合模型,可用于风电机组功率分析、载荷计算、风电机组气动性能分析等。
二模块介绍
Bladed软件的功能模块。
主界面如下图所示:
主要的设置和计算功能分为13个部分。
参数设置又分为风机参数和外部环境参数二部分。
风机参数部分包括前八项,分别为叶片Blades、翼型截面Aerofoil、叶轮Rotor、塔架Tower、传动链PowerTrain、机舱Nacelle、控制Control、模拟分析ModalAnalysis。
剩余为环境参数部分,为风Wind,海面状况SeaState。
图1-1bladed的主界面
软件的基本工作流程:
通过调用、自定义或修改模型参数后,通过计算选项选择计算内容计算,后通过数据观察分析功能查看计算结果并进行数据处理。
模块1:
Blades(叶片)主要定义叶片的外部几何尺寸,重量分布及刚度。
主要的参数有:
长度、弦长(各剖面)、扭角、厚度、质量因素和刚度因素。
图1-2几何尺寸
图1-3叶片几何参数
图1-4质量和刚度
模块2:
Aerofoil(翼型)定义了叶片翼型,并可通过对翼型的定义,确定任意攻角下的叶片气动系数(升力系数,阻力系数等)。
Blades和Aerofoil两个选项共同定义了全部的叶片参数。
叶片的性能主要依赖于翼型、弦长和扭角分布这几个关键参数。
其中CL表示升力系数CD表示阻力系数,CM为俯仰系数。
图1-5翼型参数
模块3:
Rotor(叶轮)定义了风轮、转子轴、轮毂中,与气动力学相关的所有参数(几何尺寸,安装相对尺寸,运行模式)
叶尖旋转圆半径:
80m轮毂高度:
57.5m
图1-6a风轮几何尺寸图1-6b轮毂几何尺寸
Rotordiameter为风轮直径。
Numberofblades为叶片数目,通常选择三片。
Hubheight为轮毂高度,即从地面到叶轮中心的距离。
Bladesetangle为叶片安装角,即桨叶与变距之间的参考线相对于风轴回转平面的角。
Coneangle叶片回转锥角。
Tiltangle仰角,即主轴和水平面的夹角。
Overhang为风轮中心到塔心的距离,即风轮回转中心和塔筒中心线的水平距离。
Lateraloffset为侧偏移,即主轴和塔轴的水平偏差。
Rotationalsense顺时针。
模块4:
Tower(塔架)定义了所有塔筒(含基础)相关参数:
尺寸,重量,刚度。
图1-7塔架参数
在1-7中,可以对塔的类型(landorsea)进行选择。
Massperunitlength为单位长度质量。
BendingStiffness为抗弯刚度。
Wallthickness壁厚。
Materialyoung’smodulus为杨氏模量。
模块5:
Powertrain(传动链)定义了传动链上各个环节的相关参数,选项卡分为:
传动轴相关,安装,发电机相关,能量损耗和电网连接。
电机和刹车的设置很大程度上决定了电能输出能力和风机带载能力。
1-11a1-11b
图1-11传动链参数
在a图中,可以对传动的相关参数进行设置。
如左上角三种形式,Notdefined(非定义),lockedspeeddrivetrain(定速传动),dynamicdrivetrainmodel(动态传动模型);在b图中是对损耗情况进行设置。
左侧为mechanicallosses(机械损耗),右侧为electricallosses(电气损耗)。
视具体要求对这两种损耗进行设置。
Transmission为传动系统,如齿轮箱,主轴等。
Mounting为弹性支撑,这一选项仅在确定动态驱动链时可用。
Generator为电机,提供了三种电机模型,为感应发电机,变速发电机,变滑差发电机。
Network风力机电网连接,即定义了风电场网络的电特性以及风电场到外部电网的连接。
模块6:
Nacelle(机舱)定义了与机舱相关的几何和结构参数,主要影响偏航负载。
Nacelledragcoefficient为机舱阻力系数。
Locationoffrontofnacellemeasuredfromtoweraxis为机舱前端到塔中心的距离。
Positionofcentreofmassofnacelletosideoftoweraxis为机舱重心到塔轴线的侧向距离Heightofcentreofmassrelativetotowertop为质量中心相对于塔顶的高度。
Positionofcentreofmassin
frontoftower为从塔轴线到机舱质量中心的前向距离。
图1-12机舱参数设置
质量:
72000KG长度:
6m高度:
2.5m宽度:
2.5m
模块7:
Control(控制)定义了与控制系统相关的控制策略和控制器算法,转矩和桨叶角度控制中自带PI调节(可分段)并支持外部控制器文件的导入(DLL或EXE)。
图1-15控制系统参数
Fixedspeedstallregulated为定速失速调节,选择感应电机模型。
Fixedspeedpitchregulated为定速变桨调节,选择感应电机模型,以及变桨或副翼控制叶轮。
Variablespeedstallregulated为变速失速调节,选择变速电机模型。
Variablespeedpitchregulated为变速变桨调节,选择变速或变滑差电机模型,以及变桨或副翼控制叶轮。
Shaftbrake轴刹车。
Start-upsequence为启动过程,Normalstopsequence正常停机系Emergencystopsequence为紧急停机过程,Idlingconditions为空转状态,Parkedconditions停机状态,Yawcontrol为偏航控制,User-definedcontrollers用户自定义控制器,Pitchactuators变桨执行器。
MinimumPitchAngle最小桨距角,DemandedGeneratorTorque电机扭矩需求,最大电机扭矩需求,在额定风速以上时用固定扭矩值。
DemandedGeneratorSpeed为额定以上转速需求,即额定以上的电机转速需求。
可进行PI控制的调节。
模块8:
ModalAnalysis(模态分析)。
设置模态分析方法(阶数、自由度、极限位置、阻尼、正常工作模式等)后,可以仿真计算出风机主轴和塔架。
图1-16模态分析
模块9:
Wind(风),风是风机的动力源和外部载荷的最主要部分。
对风况的定义直接影响风机的动态性能。
风况定义的包括:
时变风况定义,湍流,风剪切,塔影效应等。
图1-17a风切变图1-17b塔影效应
图1-17C风参数设置界面
Windshear风剪切,即风速随高度的变化。
owershadow为塔影,即塔架旁的风流失真,Upwindturbinewake为上风向风机尾流,即上风向风机部分或完全处于尾流中,Timevaryingwind风随时间变化,Annualwinddistribution为年风速分布,Defineturbulence为定义湍流。
Referwindspeedtohubheight为参考轮毂高度风速。
Heightatwhichspeedisdefined为定义速度处的高度,即确定风速的参考高度。
Winddirection为风向,从正北方向顺时针测量。
Flowinclination为气流倾角,适合于非水平风。
正值表明上升的风。
SinglepointHistory为单点记录,3DTurbulentWind3D湍流风,Transients瞬态变化风。
模块10:
Calculations(计算)
Aerodynamicinformation空气动力信息,它给出了包括当前每个叶片上空气动力载荷的空气动力参数,假定风始终是稳定的。
PerformanceCoefficients性能系数,即计算功率,力矩,推力系数,Steadypowercurve静态功率曲线,给出功率,力矩,推力作为风速函数,SteadyOperationalLoads静态运行载荷,计算所有在稳定风区内的载荷,SteadyParkedLoads静态停机载荷,在稳定风区内停止风机上的载荷,ModelLinearisation线性化模拟,Iding空转。
三体会
在这学期末的风能实习中,我们认识学习了GHbladed软件。
虽然只有短短几天时间,但在这几天内,学到了许多用用的东西。
GHBladed为用户提供一个陆上、离岸风机性能和负载的设计解决方案。
软件具有基于Windows的绘图用户界面和在线帮助功能,操作方便,同时风机设计计算采用工业标准。
GHBladed支持风载荷和波浪载荷组合计算,采用全空气弹性和水弹性模型并考虑地震励磁的影响。
GHBladed具有多个功能模块,包括外壳稳定性分析、动态负载模拟、负载与电能获取分析、批处理和报告自动生成、电网交互以及控制设计的线性化模型。
通过老师的课堂讲解加以自己的练习,掌握了一些软件的一点知识。
对这个软件的作用及使用方法有了初步的了解。
通过对软件的认识,熟悉,运用,可以对一些因素对愤怒风能功等的影响做出一定的判断,比如在实习报告中,有个、改变Wind中的一些参数,使得风功率输出的环境在有/无风切变得情况下做出对比。
还有后面改变了PI控制中的参数。
在这学期之前开的课上就开始接触风能----我们的专业课。
当时老师给我们大概介绍了Matlable等软件,让我们对风资源评估有了一些理解,通过这次的短学期实习,有了解到GHbladed软件,通过建模认识等方式,对软件做了大体了解。
在实习第一天老师给我们讲了一些,大概的认识了一下软件,然后我们就开始做一些实践练习。
印象最深刻的是软件全是英文。
让人头大,做图形找不到对应选项,所以,我觉得自己有必要加强自己的英语。
至少多了解。
总体来说这次实习很不错,让我了解了一个新的专业可以用的软件。
在以后的日子里,我会更加珍惜在学校的每一次的学习!
新疆大学
实习(实训)报告
实习(实训)名称:
风力发电软件应用
学院:
电气工程学院
专业、班级:
风能121班
指导教师:
闫学勤
报告人:
姬广彬
学号:
20122105205
时间:
2015年1月15日
实习主要内容:
初步了解了Bladed软件的功能,对Bladed软件进行系统性的学习,了解每个模块的功能。
并在对该软件有了进一步的学习后,利用该软件设计自己的风电机组,做一个基本完善的风电机组体系。
主要收获体会与存在的问题:
1.将理论教学与Bladed软件仿真结合,更好地理解了风力发电的有关知识,锻炼实际操作能力,提高分析和解决问题的能力。
2.Bladed软件是一个用于风电机组设计与验证的集成化软件包,可以提供各种风模型、控制系统、动力响应等多种综合模型,可用于风电机组功率分析、载荷计算、风电机组气动性能分析等。
3.2.存在的问题:
对Bladed软件认识不全面,因而进行参数设定时不确定是否可以满足预定要求,中英文对照较为混乱,可能会选择错参数,分析出现问题。
指导教师意见:
指导教师签字:
年月日
备注:
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