大型风力发电机组传动链动力学分析与试验研究

传动链是大型风力发电机组非常关键的组件,对其动力学性能进行深入的分析研究,对风机设计和风电机组产品的传动链振动控制都有重要的意义。从多体动力学(MBS)角度出发,结合转子动力学、模态理论,以SIMPACK专业动力学软件作为仿真平台,对某型2 MW风电机组传动链建立高精度动力学模型,分析系统的特征频率,评估传动链的动力学行为以及传动链的共振特性,并通过现场机组试验验证分析结果。     

大型风力发电机传动链多柔体动力学建模与仿真分析

为防止大型风力发电机运转过程中发生共振破坏危险,提出一种基于多柔体系统动力学模型的时/频域综合共振甄别方法。根据GL2010规范建立某机型MW级风力发电机传动链多柔体动力学仿真模型。进行三种复杂度级别建模方案对比,根据频率覆盖范围判定最优建模方案。通过零部件柔性、轴承刚度和齿轮啮合柔性等实现传动链多柔体动力学精确建模,运用该模型绘制和分析其坎贝尔图、能量分布图和快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)图,结合时/频域综合甄别危险共振点。通过理论计算和第三方软件两种途径进行模型验证。研究结果表明,多柔体建模方案能更深入更全面地描述复杂系统的动态特性,避免简化仿真模型造成的频率限制,该机型传动链在固有频率9.86 Hz和206.27 Hz上存在危险共振点,响应零部件为齿轮箱箱体和二级大齿轮轴,值得关注,仿真分析结果与理论计算结果和第三方软件计算结果吻合。     

发电机短路工况下风电机组传动链动力响应特性研究

为了确保风力发电机组设计的安全性,针对某兆瓦级双馈风电机组,对发电机短路工况下风电机组传动链的动力响应特性进行了研究。首先,基于Simpack/ANSYS建立了传动链多体动力学分析模型;然后,以发电机短路工况下的电磁转矩为激励载荷,定量分析了传动链上各级转轴扭矩传递规律,进一步研究了刹车盘转动惯量、联轴器阻尼比等因素对传动链动力响应特性的影响;最后,为了验证上述计算结果的可靠性,采用GH bladed对相同机组模型、相同工况进行仿真,开展了仿真一致性验证。研究结果表明：发电机短路工况下,齿轮箱高速级输出轴、输入轴处的瞬时扭矩峰值衰减最为显著,两相短路工况下分别比上一级衰减74.7%、47.6%,三相短路工况下分别比上一级衰减70.7%、46.4%;传动链扭矩峰值相比电磁转矩有迟滞性;刹车盘转动惯量和联轴器阻尼比对高速级瞬时扭矩有显著影响,联轴器转动惯量偏大、联轴器阻尼比偏小会导致高速轴瞬时扭矩峰值过大。该研究结果作为发电机短路故障分析、传动链各级零部件安全性评估与设计时的参考。     

基于UG和ADAMS的风力发电机组齿轮箱动力学仿真研究

以750kW风力发电机组齿轮箱为研究对象,采用虚拟样机技术对增速齿轮箱进行了动力学仿真研究.根据齿轮箱结构、尺寸等设计参数,基于三维设计软件UG构建了风力发电机组齿轮箱的实体模型,并将其导入ADAMS中添加约束和载荷后,建立了齿轮箱的虚拟样机模型.利用ADAMS软件进行刚体动力学和关键部件的柔体动力学分析,得到输入、输...     

750KW风力发电机组传动系统动力学仿真分析

针对750KW风力发电机组传动系统中行星轮系式齿轮箱齿轮的失效形式,重新设计和改进了增速齿轮箱各轮系参数,并按该配置方案在UG软件中建立了风力发电机三维参数化模型.利用UG、ADAMS、ANSYS三者之间的转换接口,在ADAMS中,进行了各轴转速、转矩及齿轮啮合力的仿真计算,并通过仿真计算结果得出传动系统的最薄弱环节,对该环节进行了柔性动力学分析,得出薄弱环节的应力分布云图.另外也提供了一种柔性动力学分析的方法.     

MW级风力发电机组的三维建模

为了实现MW级风力发电机组的机电联合仿真,根据风电机组的结构特征和传动关系,在对机架、发电机、齿轮箱、轮毂、变桨调节架和塔架等进行简化后,建立了MW级风力发电机组的三维几何模型.在该模型中,风力发电机的传动链、装配关系、几何特征和质量特性保持不变.与原始机纽相比,该模型明显简化,因此,可以方便地用于风力发电机的工作过程仿真.     

基于SCADA的风力发电机组主轴承润滑脂寿命预测

为了探究风力发电机组主轴承用润滑脂的寿命变化趋势,首先分析了影响润滑脂寿命的主要因素,然后从现有的润滑脂寿命计算经验公式或试验数据图表中选取了适合的公式,并利用Komatsuzalki等人的研究结果得出了计算风力发电机组主轴承用润滑脂寿命的方法;基于该方法MATLAB Simulink中建立的风力发电机组主轴承润滑脂寿命预测仿真模型。最后,通过从系统逻辑和模型预测的结果两方面对仿真模型进行验证。结果表明,润滑脂寿命预测模型的仿真结果与实际情况在逻辑上完全相吻合,预测结果与实际情况接近。     

基于传递矩阵法的风力发电机组整机模态分析

在风力发电机组的结构动力学设计中,整机自振频率和振型是重要的设计参数。作者根据风力发电机组结构特点将其简化为带扭转变形的无质量梁单元和集中质量惯量单元的有序组合,并根据单元受力特点建立了梁单元和集中质量惯量单元的传递矩阵。以叶尖为输入,塔架底部为输出,根据多体系统传递矩阵模型构建原理,建立了风力发电机组整机传递矩阵模型,并使用该模型对NREL 5MW风力发电机组模型进行了模态分析。结果表明:传递矩阵法所得分析结果准确可靠,相对于有限元法,传递矩阵还具有建模灵活、计算效率高、无需建立系统总体运动方程等优点,非常适合风力发电机组的设计和优化。     

耦合振动对传动系统影响的仿真研究

基于MSC.ADAMS软件,初步探讨了系统动力学模型的建立及仿真问题。主要利用三维实体造型工具UG和多体动力学仿真工具MSC.ADAMS建立了750 kW风力机组系统多刚体模型,对故障率较高的齿轮进行啮合力仿真分析,对齿轮箱故障进行了预测。     

风电机组传动链的动力学仿真研究

针对风电机组传动链在工作转速范围内的扭转共振问题,基于GL2010标准,结合动力学仿真软件SIMPACK和有限元分析软件ANSYS,建立了某兆瓦级风电机组传动链的多柔体动力学仿真模型,并使用模态分析方法对传动链动力学仿真模型进行了频域响应分析,基于2D坎贝尔图和模态能量分布图,筛选出了传动链的潜在共振点,最终通过时域仿真分析,对相关部件的加速度进行了傅里叶变换,进一步验证了该潜在共振点是否是实际的危险共振点。研究结果表明,该机型风电机组传动链不存在危险的共振频率,在工作转速范围内能够安全稳定地运行;该方法可为风电机组的稳定性和可靠性设计提供依据。