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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 可靠性与可靠性工程简介1

1.3 可靠性工程的基本内容及相互关系3

1.3.1 可靠性设计3

1.3.2 可靠性试验与可靠性评估4

1.3.3 可靠性控制与可靠性管理4

1.4 风力发电机组可靠性工程4

第2章 风力机可靠性工程基础知识6

2.1 基本概念6

2.1.1 可靠性的定义6

2.1.2 可靠性的特征量8

2.1.3 产品的广义可靠性指标11

2.2 可靠性数学知识14

2.2.1 概率知识14

2.2.2 数理统计基础23

2.3 风力发电的理论基础26

2.3.1 风及其特性26

2.3.2 风力机的基本工作原理及主要功能参数32

第3章 风力发电机组的可靠性设计43

3.1 概述43

3.2 可靠性设计的目的、任务44

3.3 风力机可靠性设计的主要内容45

3.3.1 技术指标论证阶段46

3.3.2 方案论证及确认阶段47

3.3.3 工程研制阶段48

3.3.4 设计定型阶段49

3.3.5 生产定型阶段49

3.3.6 风力机可靠性的设计审查50

3.4 可靠性设计的常用方法57

3.5 风力机可靠性设计的一般准则58

3.5.1 风力机设计相关标准简介59

3.5.2 通用的可靠性设计准则61

3.5.3 风力机总体设计的可靠性准则62

3.5.4 风力机子系统的可靠性设计准则63

3.6 风力机可靠性设计的一般要求69

3.6.1 风力机生命周期内的各种规定条件69

3.6.2 可靠性的定性要求70

3.6.3 可靠性的定量要求71

3.6.4 风力机行业标准及规范中的安全系数74

3.7 可靠性预计77

3.7.1 可靠性预计的三个步骤79

3.7.2 可靠性预计的几种常用方法79

3.7.3 进行可靠性预计时的注意事项81

3.8 风力机系统的可靠性建模与分配81

3.8.1 概述81

3.8.2 风力机可靠性指标的确定82

3.8.3 系统可靠性模型与可靠度计算83

3.8.4 可靠性模型的建立84

3.8.5 绘制可靠性框图86

3.8.6 几种典型系统可靠性模型及可靠度计算87

3.8.7 风力机系统的可靠性分配90

第4章 风力机结构可靠性设计98

4.1 结构可靠性设计的基本方法98

4.1.1 裕度设计99

4.1.2 常用结构可靠度计算103

4.1.3 可靠度与安全系数的关系107

4.2 结构可靠性设计中常用的物理量及影响111

4.2.1 载荷112

4.2.2 材料的静强度指标114

4.2.3 材料的疲劳强度115

4.2.4 材料的弹性模量119

4.2.5 几何尺寸120

4.2.6 系数修正121

4.2.7 函数均值与方差的近似计算122

4.2.8 可靠度荐用值124

4.3 风力机载荷计算124

4.3.1 概述124

4.3.2 风力发电机组分级125

4.3.3 风况126

4.3.4 其他环境条件130

4.3.5 载荷工况131

4.3.6 载荷计算分析134

4.4 风力机典型零件的可靠性设计145

4.4.1 主轴的可靠性设计145

4.4.2 滚动轴承的可靠性设计150

4.4.3 轮毂的可靠性设计152

4.4.4 风力机用螺栓的可靠性设计155

第5章 风力机电控系统可靠性设计159

5.1 风力机电控系统可靠性概述159

5.1.1 电控系统可靠性的基本要求159

5.1.2 电控系统运行的控制要求159

5.1.3 电控系统安全控制要求160

5.2 风力机电控系统基本构成161

5.2.1 风力机电控系统一次回路161

5.2.2 风力机电控系统二次回路163

5.3 风力机电控系统软件可靠性165

5.3.1 概述165

5.3.2 风力机软件设备巡检设计165

5.3.3 风力机软件复杂性设计的可靠性169

5.4 风力机电控系统硬件可靠性设计174

5.4.1 概述174

5.4.2 风力机电控系统硬件安全链设计174

5.4.3 风力机电控系统硬件冗余设计176

5.4.4 风力机电控系统硬件降额设计180

5.4.5 风力机电控系统电磁兼容性设计181

5.4.6 风力机电控系统边缘性能设计182

5.4.7 风力机电控系统硬件潜在电路186

5.4.8 风力机电控系统接地保护系统186

第6章 风力机耐环境设计195

6.1 耐环境设计195

6.2 防盐雾、防潮、防霉菌设计197

6.2.1 防盐雾设计197

6.2.2 防潮设计202

6.2.3 防霉菌设计203

6.3 热设计与低温防护设计203

6.3.1 热设计203

6.3.2 温度防护（高温、低温）设计204

6.4 防雷击设计205

6.4.1 雷电的破坏形式206

6.4.2 防雷措施208

6.5 抗冲击、振动及噪声的设计210

6.5.1 振动和冲击的影响分析210

6.5.2 振动与冲击防护措施211

6.6 抗地震设计212

第7章 风力机的故障分析213

7.1 概述213

7.2 故障的分类及其后果分析214

7.3 故障模式、影响及其危害性分析（FMEA）215

7.3.1 FMEA的任务216

7.3.2 FMEA输入及输出资料216

7.3.3 FMEA工作表的要求216

7.3.4 FMEA注意事项219

7.3.5 风力机主轴系统FMEA示例220

7.4 故障树分析（FTA）223

7.4.1 故障树分析法的特点与作用223

7.4.2 故障树的建立224

7.4.3 故障树分析226

第8章 风力机的维修保障性工程230

8.1 维修性及其分类230

8.2 维修性设计232

8.2.1 维修性设计的内容232

8.2.2 风力机维修性设计的基本准则232

8.2.3 维修性指标237

8.2.4 维修性指标论证238

8.2.5 维修性建模、预计及分配238

8.2.6 维修性分析与设计权衡249

8.3 风力机状态监测及故障诊断250

8.3.1 风力机状态监测与故障诊断概述250

8.3.2 风力发电机在线监测系统252

8.3.3 由风力机主控系统实现的在线故障巡检253

8.4 风力发电机常见电气故障254

8.4.1 电控系统故障案例254

8.4.2 变桨系统故障案例256

8.4.3 变流系统故障案例（主要以ABB，ACS800系列变流器为例）257

8.5 风力发电机常见的机械动力学故障263

8.5.1 转子不平衡故障及其振动特征263

8.5.2 不对中故障的振动特征265

8.5.3 转子支承部件松动故障及其振动特征266

8.5.4 动静件摩擦故障及其振动特征268

8.6 风力机的维修策略269

8.6.1 维修策略与RCM269

8.6.2 各类预防性维修工作类型的适用性和有效性271

8.7 风力发电机组维护规程271

8.7.1 机组常规巡检和故障处理272

8.7.2 风力发电机组的年度例行维护274

8.7.3 运行维护记录的填写277

8.7.4 风力发电机组的非常规维护278

第9章 可靠性试验和可靠性评估279

9.1 可靠性试验的分类279

9.2 试验的综合安排283

9.3 风力机的出厂试验简介284

9.3.1 试验项目284

9.3.2 试验流程图285

9.3.3 测试与试验的内容286

9.4 可靠性试验的要素289

9.4.1 试验条件289

9.4.2 故障判据289

9.4.3 试验剖面290

9.4.4 性能监测点及监测周期291

9.4.5 可靠性试验示例291

9.5 可靠性数量指标验证294

9.5.1 分布参数估计的统计分析法294

9.5.2 图估法295

9.5.3 统计分析296

9.6 系统可靠性评估297

9.6.1 系统可靠性评定的一般步骤297

9.6.2 单元产品可靠性评估方法299

9.6.3 系统可靠性综合评估方法305

第10章 风力机的可靠性管理309

10.1 可靠性管理的基本内容与特点310

10.2 风力机可靠性大纲的编制311

10.2.1 大纲的主要内容311

10.2.2 可靠性大纲的主要特点313

10.2.3 可靠性大纲的监督及控制314

10.3 可靠性管理组织及可靠性专业人员315

10.3.1 可靠性管理组织315

10.3.2 配备可靠性专业人员317

10.4 可靠性过程管理317

10.4.1 设计阶段的可靠性管理318

10.4.2 生产阶段的可靠性管理319

10.4.3 销售和服务过程的可靠性管理327

10.4.4 使用阶段的可靠性管理327

10.4.5 维修过程的可靠性管理328

10.5 可靠性数据的管理329

10.5.1 数据收集与分析的目的和任务329

10.5.2 可靠性数据收集的基本要求和内容330

10.5.3 可靠性数据的来源331

10.6 注重知识管理336

10.6.1 知识管理的重要性337

10.6.2 知识管理的内容337

10.7 可靠性教育与培训338

参考文献339