Bladed 学习报告.docx

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Bladed学习报告

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：