風力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)的多體系統(tǒng)動力學特性分析

1、風力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)的多體系統(tǒng)動力學風力發(fā)電機機械結(jié)構(gòu)的多體系統(tǒng)動力學特性分析特性分析 報告內(nèi)容報告內(nèi)容1、課題研究背景及意義2、研究目標/ /內(nèi)容/ /擬解決的關(guān)鍵問題4、課題的創(chuàng)新性3、技術(shù)路線一、課題意義及研究背景一、課題意義及研究背景持續(xù)、穩(wěn)定持續(xù)、穩(wěn)定 不連續(xù)性和間斷性不連續(xù)性和間斷性1990-20101990-2010風力發(fā)電容量風力發(fā)電容量1 1、總趨勢、總趨勢 增加增加2 2、隨著風電技術(shù)的應、隨著風電技術(shù)的應用，故障率有所降低用，故障率有所降低3 3、風電技術(shù)落后于風、風電技術(shù)落后于風力發(fā)電機質(zhì)量、體積力發(fā)電機質(zhì)量、體積的增長的增長1995-20101995-2010風機事故統(tǒng)

2、計風機事故統(tǒng)計一、課題意義及研究背景一、課題意義及研究背景主軸主軸-齒輪箱齒輪箱-高速軸聯(lián)軸器高速軸聯(lián)軸器-發(fā)電機發(fā)電機1.5MW1.5MW風力機傳動鏈風力機傳動鏈一、課題意義及研究背景一、課題意義及研究背景目前存在的問題：目前存在的問題： 大型風力發(fā)電機組是按照功率需求將各個廠家生產(chǎn)的部件大型風力發(fā)電機組是按照功率需求將各個廠家生產(chǎn)的部件組裝形成整機，對各部件的動力學分析和研究較多，缺少對組裝形成整機，對各部件的動力學分析和研究較多，缺少對整機系統(tǒng)的建模和分析研究。整機系統(tǒng)的建模和分析研究。目前的解決方法：目前的解決方法：阿阿 從結(jié)構(gòu)動力學出發(fā)，計算子系統(tǒng)的模態(tài)解決各子系統(tǒng)之間從結(jié)構(gòu)動力學出

3、發(fā)，計算子系統(tǒng)的模態(tài)解決各子系統(tǒng)之間的共振問題及其不穩(wěn)定性的共振問題及其不穩(wěn)定性 本課題擬從整機機械系統(tǒng)（包括葉輪、本課題擬從整機機械系統(tǒng)（包括葉輪、傳動系統(tǒng)、塔架、偏航和變槳系統(tǒng)）出發(fā)考傳動系統(tǒng)、塔架、偏航和變槳系統(tǒng)）出發(fā)考慮風輪載荷，建立風力發(fā)電機機械系統(tǒng)的動慮風輪載荷，建立風力發(fā)電機機械系統(tǒng)的動態(tài)模型，利用多體系統(tǒng)動力學理論計算各子態(tài)模型，利用多體系統(tǒng)動力學理論計算各子系統(tǒng)之間的相互作用，為風力發(fā)電機各子系系統(tǒng)之間的相互作用，為風力發(fā)電機各子系統(tǒng)的動力學分析提供載荷條件統(tǒng)的動力學分析提供載荷條件 二、二、研究目標研究目標/內(nèi)容內(nèi)容/擬解決的關(guān)鍵問題擬解決的關(guān)鍵問題n以以MW級風電機組為對

4、象，擬實現(xiàn)以下目標：級風電機組為對象，擬實現(xiàn)以下目標：完成風力發(fā)電機整機三維實完成風力發(fā)電機整機三維實體模型的建立；體模型的建立；建立整機機械系統(tǒng)動力學模建立整機機械系統(tǒng)動力學模型及其與塔架的耦合關(guān)系模型型及其與塔架的耦合關(guān)系模型；二、二、研究目標研究目標/ /內(nèi)容內(nèi)容/ /擬解決的關(guān)鍵問題擬解決的關(guān)鍵問題 在pro-E軟件中建立風力發(fā)電機的幾何模型， 幾何模型中保持實際風力發(fā)電機傳動鏈、裝配關(guān)系、幾何特征和質(zhì)量特性不變 n課題重點在于動力學建模和動力學特性的分析課題重點在于動力學建模和動力學特性的分析 建立機械系統(tǒng)：塔架、輪轂、機艙和底架、偏航機構(gòu)、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機各部件的動力學方程； 利用

5、約束條件，變形一致條件聯(lián)力各部分的數(shù)學方程形成整機 機械系統(tǒng)動力學模型探討質(zhì)量、剛度探討質(zhì)量、剛度參數(shù)對結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)對結(jié)構(gòu)模態(tài)的影響的影響 如：多如：多體質(zhì)量的分布影體質(zhì)量的分布影響系統(tǒng)的剛度響系統(tǒng)的剛度 對結(jié)構(gòu)進行多體系統(tǒng)動力學分析，目的是分析整個結(jié)構(gòu)所承受的外部載荷及其引起的結(jié)構(gòu)各部分的 相對運動，進而求出各部分的相互作用，為風機各組成部分的分析提供相應的載荷條件進行結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)的變形結(jié)構(gòu)的變形應力狀態(tài)應力狀態(tài)動力學響應動力學響應 二、二、研究目標研究目標/內(nèi)容內(nèi)容/擬解決的關(guān)鍵問題擬解決的關(guān)鍵問題n擬解決的關(guān)鍵性問題：擬解決的關(guān)鍵性問題：風輪載荷向主軸等效的風輪載荷向主軸等效的 等效計算方法問題；等效計算方法問題；風力機機械系統(tǒng)多體系統(tǒng)動力學模型及其耦合關(guān)系模型風力機機械系統(tǒng)多體系統(tǒng)動力學模型及其耦合關(guān)系模型 理論建模問題；理論建模問題；計算機組的等效重心計算機組的等效重心三、技術(shù)路線三、技術(shù)路線四、課題的創(chuàng)新性四、課題的創(chuàng)新性n創(chuàng)新點：創(chuàng)新點：1、 在考慮風輪載荷的前提下，基于多體系統(tǒng)動力學建模原理建立風力發(fā)電機整機機械系統(tǒng)耦合動力學模型；2、 從等效重心運動范圍分析塔架的穩(wěn)定性問題，計