小型风力发电系统（四）

　　振动以及气动弹性不稳定性与叶片的气动参数和叶片的结构参数有关。在设计时首先要对叶片、风轮、变桨距机构等结构件的固有特性进行分析，合理选用这些部件的结构参数。通过调整叶片的气动参数和改变刚度，调节叶片挥舞、摆振和扭转频率，调节可能产生自激振动和动力响应的关联部件的频率，使它们相互间的频率错开，并且避开风轮的旋转频率。
　　5.2 风力机有害振动的成因
　　常观察到小型风力发电机在运行中出现程度不同的振动，因此运行使用寿命暂短；常见在12 ～ 18m/s 风速下风力机剧烈振动，运行极不稳定；在18 ～ 25m/s 风速下风力机失控，风轮超转速、整机颤振，尾舵断裂脱落叶片飞逸、机头落地的重大事故时有发生。究其原因主要有：
　　（1）大风下，非均匀气流包括风剪、阵风、湍流和斜流，首先给风轮施加了强劲的交变风载荷，在交变载荷作用下叶片会变形和振动；振动还会传递到传动系统、支撑机构、塔架及尾舵等部件产生动力响应。　
　　（2）叶片制造、风轮装配过程产品质量控制不严，存在气动力、质量惯性力不平衡。风轮的平衡（包括质量惯性力平衡以及气动力平衡）未达到安全、合理的标准；
　　（3）风力机结构设计欠合理, 功能设计不完善，缺少必要的自动安全保护机构，不具备大风下安全运行的条件。
　　（4）风轮偏离风向调（限）速、尾舵调向方式的风力机，若在塔顶回转机构上又无限制角速度的阻尼装置，它在大风下的运行条件是非常恶劣的，发生重大事故者多是此类型的风力机组。
　　（5）风力机设计时对叶片的动力学特性、系统的振动和稳定性问题缺乏分析、解析、试验和检测；未采取必要的技术措施避免有害振动，确保系统的稳定性。
　　（6）风力机安装地点存在严重的湍流，气流极不稳定。
　　5.3 消除风力机有害振动的几项技术措施
　　（1）分析、计算（叶片固有频率考虑静止和运行）或测定叶片在挥舞，摆振和扭转方向的一阶、二阶固有频率，使其在运行中避开额定以及附近转速的激振频旋转率风轮。叶片在设计制造中可以通过调整叶片的结构参数和刚度改变它的频率，使其与风轮的旋转频率的偏差值大于±10% 。对刚性塔架，固有频率要比风轮的旋转频率高出20%以上；对柔性塔架，固有频率要比风轮的旋转频率低30% 以上。对于采用风轮偏离风向调（限）速、尾舵调向方式的风力机若要减少或避免动力响应，确保风力机系统的稳定性还需避开机舱、回转体和尾舵的固有振动频率。