小型風力發電系統（四）

　　振動以及氣動彈性不穩定性與葉片的氣動參數和葉片的結構參數有關。在設計時首先要對葉片、風輪、變槳距機構等結構件的固有特性進行分析，合理選用這些部件的結構參數。通過調整葉片的氣動參數和改變剛度，調節葉片揮舞、擺振和扭轉頻率，調節可能產生自激振動和動力響應的關聯部件的頻率，使它們相互間的頻率錯開，并且避開風輪的旋轉頻率。
　　5.2 風力機有害振動的成因
　　常觀察到小型風力發電機在運行中出現程度不同的振動，因此運行使用壽命暫短；常見在12 ～ 18m/s 風速下風力機劇烈振動，運行極不穩定；在18 ～ 25m/s 風速下風力機失控，風輪超轉速、整機顫振，尾舵斷裂脫落葉片飛逸、機頭落地的重大事故時有發生。究其原因主要有：
　　（1）大風下，非均勻氣流包括風剪、陣風、湍流和斜流，首先給風輪施加了強勁的交變風載荷，在交變載荷作用下葉片會變形和振動；振動還會傳遞到傳動系統、支撐機構、塔架及尾舵等部件產生動力響應。　
　　（2）葉片制造、風輪裝配過程產品質量控制不嚴，存在氣動力、質量慣性力不平衡。風輪的平衡（包括質量慣性力平衡以及氣動力平衡）未達到安全、合理的標準；
　　（3）風力機結構設計欠合理, 功能設計不完善，缺少必要的自動安全保護機構，不具備大風下安全運行的條件。
　　（4）風輪偏離風向調（限）速、尾舵調向方式的風力機，若在塔頂回轉機構上又無限制角速度的阻尼裝置，它在大風下的運行條件是非常惡劣的，發生重大事故者多是此類型的風力機組。
　　（5）風力機設計時對葉片的動力學特性、系統的振動和穩定性問題缺乏分析、解析、試驗和檢測；未采取必要的技術措施避免有害振動，確保系統的穩定性。
　　（6）風力機安裝地點存在嚴重的湍流，氣流極不穩定。
　　5.3 消除風力機有害振動的幾項技術措施
　　（1）分析、計算（葉片固有頻率考慮靜止和運行）或測定葉片在揮舞，擺振和扭轉方向的一階、二階固有頻率，使其在運行中避開額定以及附近轉速的激振頻旋轉率風輪。葉片在設計制造中可以通過調整葉片的結構參數和剛度改變它的頻率，使其與風輪的旋轉頻率的偏差值大于±10% 。對剛性塔架，固有頻率要比風輪的旋轉頻率高出20%以上；對柔性塔架，固有頻率要比風輪的旋轉頻率低30% 以上。對于采用風輪偏離風向調（限）速、尾舵調向方式的風力機若要減少或避免動力響應，確保風力機系統的穩定性還需避開機艙、回轉體和尾舵的固有振動頻率。