MW級風(fēng)電機(jī)組偏航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動力學(xué)仿真分析研究.pdf

1、偏航系統(tǒng)是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，其主要作用是與控制系統(tǒng)相互配合，使風(fēng)輪葉片始終處于迎風(fēng)位置，提高風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電效率；同時還提供了風(fēng)電機(jī)組安全運行和停機(jī)狀態(tài)所需要的鎖緊力矩。為了系統(tǒng)地研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航時的動態(tài)特性和偏航系統(tǒng)的安全性與可靠性，論文運用多體動力學(xué)方法對風(fēng)力發(fā)電機(jī)偏航時的動態(tài)特性進(jìn)行了仿真分析，同時還對偏航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行分析計算，驗證了偏航系統(tǒng)的安全性與可靠性。論文的研究方法為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)設(shè)計與校核提

2、供了依據(jù)，具有一定的工程實用價值。
　　論文的主要研究內(nèi)容如下：
　?、傺芯苛孙L(fēng)力發(fā)電機(jī)組在穩(wěn)定偏航時的氣動理論，對傳統(tǒng)的動量定理和葉素動量定理進(jìn)行了偏航修正，得到了普遍適用于偏航功率評價的法則和穩(wěn)定偏航時的葉素-動量理論，闡述了大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主動偏航系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與作用。
　?、谝罁?jù)德國船級社Germanisher Lloyd(GL)認(rèn)證規(guī)范繪制風(fēng)力發(fā)電機(jī)整機(jī)及偏航系統(tǒng)的拓?fù)鋱D，根據(jù)拓?fù)鋱D在SIMPACK建立了偏航系

3、統(tǒng)及整機(jī)動力學(xué)模型；在此基礎(chǔ)上依據(jù)自動偏航控制原理，建立自動偏航控制模型，依據(jù) IEC規(guī)定建立了偏航仿真時的風(fēng)模型，實現(xiàn)了整機(jī)在偏航工況下的氣-彈-控聯(lián)合仿真。
　?、蹖︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航時的不同風(fēng)況進(jìn)行了時域和頻域分析。時域分析中分析了偏航系統(tǒng)的隨風(fēng)情況、槳距角變化、功率曲線變化和偏航齒輪嚙合情況；頻域分析得到了偏航工況下的整機(jī)Campbell圖以及對應(yīng)的能量分布圖，判定了偏航過程中的潛在共振點，并建立了偏航時塔筒扭振的運動方程，

4、引入了偏航失穩(wěn)因子，得出塔筒在偏航時不會發(fā)生扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)的結(jié)論。
　?、芤罁?jù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組偏航系統(tǒng)受力特點，提出了用接觸的間隙單元（即GAP單元）模擬偏航軸承滾子的方法，并依據(jù)VDI2230標(biāo)準(zhǔn)計算出偏航系統(tǒng)高強(qiáng)度螺栓預(yù)緊力，建立了偏航系統(tǒng)的有限元模型并對偏航系統(tǒng)進(jìn)行了靜強(qiáng)度的計算分析；同時結(jié)合有限元法得到高強(qiáng)度螺栓的隨機(jī)疲勞載荷譜，依據(jù) GL規(guī)范計算出 S-N曲線的相關(guān)參數(shù)和螺栓的缺口系數(shù)，最終根據(jù)線性Miner準(zhǔn)則計算出偏航軸承處連