MW级风电机组偏航电机转矩参数计算选型

针对风电机组偏航电机由于所受载荷比较复杂而导致转矩参数选型困难的问题,研究偏航电机的受力情况,并推导出不同偏航运行模式下偏航电机转矩计算公式。基于GL2010设计规范,通过GH Bladed软件仿真得到相关工况下偏航电机转矩数据。通过对该数据进行分析和处理,进一步得到偏航电机的最大转矩和额定转矩以及偏航电机刹车的最大转矩,最终为风电机组偏航电机选型提供参考依据。     

变桨轴承工况载荷计算与分析

工况载荷的变化直接影响变桨轴承内部的载荷分布状态,并将决定受载最大的滚动体承受的载荷大小,进而影响变桨轴承的寿命.本文以水平轴式风力发电机为例说明变桨轴承的工况载荷分析与计算.     

基于周期对称模型的MW级风电机组变桨轴承连接螺栓强度计算

针对MW级风机变桨轴承连接螺栓的强度分析问题,采用周期性建模的方式建立了螺栓的有限元分析模型,并基于GL规范计算了螺栓的极限强度及疲劳强度。首先在最大预紧力工况下基于最大极限载荷计算得到了螺栓的最小极限安全系数。然后通过比较3个叶片的极限疲劳载荷得到了最大的极限疲劳载荷,在最小预紧力工况下基于该载荷得到了螺栓的载荷-应力非线性曲线,构建了新的载荷谱并根据载荷-应力曲线将该载荷谱转化为应力谱,利用雨流统计和Palmgren-Miner准则得到了螺栓的最小疲劳安全系数。计算结果表明,变桨轴承与轮毂连接螺栓和变桨轴承与叶片连接螺栓的极限、疲劳强度满足设计要求;该方法减少了有限元的计算量,为螺栓的强度分析提供了新的思路。     

偏航、变桨轴承疲劳寿命的计算

计算了偏航、变桨轴承在轴向力、径向力和倾覆力矩共同作用下的最大钢球载荷,并根据Hertz接触理论计算了钢球组载荷分布的轴向和径向分量,将两者合成得到了钢球组的实际载荷分布,根据Lundberg-Palmgren理论,计算了内、外圈沟道的当量动载荷和额定动载荷,通过计算偏航、变桨轴承内、外圈的疲劳寿命得到整个轴承的疲劳寿命。     

风机变桨齿轮磨损分析与计算

在详细分析风电机组变桨系统结构与载荷特性的基础上,基于齿轮承载能力分析,得到了齿轮副安全系数与极限磨损量的计算关系。通过对某机型风机变桨系统齿面磨损实际案例进行分析,验证该方法的可靠性,可为变桨系统的磨损监测、维护提供参考。     

风力机变桨力矩建模分析与估计

针对变桨矩风电机组桨叶不断增大的发展趋势,经济的变桨电机选型越来越依靠理论支撑的问题,提出了通过空气动力学仿真分析,确定变桨电机力矩范围的方法.首先介绍了变桨机构的运动方程,然后把变桨力矩分解为离心力矩、气动力矩、俯仰力矩、空气加速度的惯性力矩及阻力距、摩擦力矩和重力矩并进行单独分析,最后结合1.5MW风电机组利用ma...     

风电机组载荷优化对变桨轴承力学行为影响研究

以往的研究主要关注的是变桨轴承本身的力学性能与设计改进，在载荷变化对变桨轴承力学行为影响规律方面还缺乏系统性研究，以致难以定量预测载荷优化对变桨轴承可靠性提升产生的影响，不利于变桨控制策略的准确制定。为此，引入了在线测试与仿真分析技术，研究了载荷优化对变桨轴承力学行为的影响。首先，采用基于应变载荷测试与位移传感器的在线测试方法，测试了风电机组在不同功率水平下载荷优化前后的叶根载荷，以及相应的变桨轴承内外套圈径向与轴向相对位移；然后，提出了一种有限元分析方法，建立了考虑变桨轴承及其周边支撑结构柔性的变桨系统有限元模型；最后，将实测载荷作为输入进行了仿真计算，分析了载荷优化对变桨轴承变形、滚动体与滚道间最大接触应力及最小边缘接触余量角的影响。研究结果表明：载荷优化降载3.46%～5.08%后，相同功率水平下变桨轴承变形减小，最大接触应力减小1.10%以上，最小边缘接触余量角增大0.47°以上，变桨轴承可靠性得以提升。该研究结果可为载荷优化控制策略的准确制定提供指导。     

某舰载火控雷达风载荷仿真计算

风载荷是舰载火控雷达伺服传动系统的主要载荷之一,是影响伺服控制性能的重要参数。文中分析了雷达天线阵面及天线座风载荷对雷达伺服控制电机选型的影响,通过ANSYS对某舰载火控雷达风载荷进行建模仿真,对火控雷达正常工作风速下的方位风力矩和俯仰风力矩进行仿真计算,得出天线阵面及天线座的表面压力云图及方位和俯仰的最大风力矩。为伺服控制电机的选型提供了依据,保证了伺服传动系统的正常工作,为同类舰载设备风载荷大小的预估提供了参考。     

大型变桨轴承载荷分布的有限元分析

在实际工程应用中,大型风电变桨轴承的结构多为双排四点接触球轴承,其受力巨大,工况恶劣,掌握其载荷分布规律对于提高变桨轴承的性能和可靠性有重要意义。利用ANSYS Workbench软件,对变桨轴承进行了三维建模,对其进行了静态接触力学分析,研究了变桨轴承的载荷分布规律,以及螺栓预紧力、模拟工况条件对变桨轴承载荷分布的影响。结果表明,变桨轴承中钢球与沟道间的最大接触载荷随螺栓预紧力的增大先减小后增大,工况条件下,变桨轴承会发生扭转变形,对载荷分布有较明显的影响。     

风电机组变桨距功率简化计算方法

以某风电机组变桨距系统为研究对象,介绍了变桨距所需驱动功率的简化计算方法。在变桨距力矩的计算中,忽略了桨叶绕其纵轴变桨产生的惯性力矩、桨叶重心偏离纵轴产生的力矩和弹性变形引起的力矩,仅考虑了桨叶离心力产生的变桨阻力矩、作用在桨叶上的空气动力变桨阻力矩和运动副摩擦阻力矩。该简化计算方法可以为变桨距驱动部件的选型提供参考。     

风电变桨轴承不同载荷作用位置的对比分析

为了准确地评估风电变桨轴承的安全性能,消除轴承在运转时的安全隐患,运用有限元软件ANSYS分析不同载荷作用位置下变桨轴承的力学性能分布。根据计算,载荷施加在桨叶根部与施加在桨叶顶端的计算结果相同,说明载荷作用点的位置对变桨轴承的安全性能没有影响。     

双排四点接触球转盘轴承载荷分布的研究

变桨轴承和偏航轴承是风力发电机组关键部件之一,通常采用单排或双排四点接触球转盘轴承,运用赫兹弹性接触理论,建立了双排四点接触球转盘轴承力学模型,推导了基于联合载荷(轴向载荷、径向载荷和倾覆力矩)作用下的轴承载荷分布计算公式,并运用数值迭代方法进行求解,最后以某兆瓦级风力发电机双排四点接触球变桨轴承为例,应用该模型进行了转盘载荷分布的数值计算和分析,初步说明该模型的合理性,为风电机组转盘轴承设计和选型提供了可靠地理论依据。     

风力发电机变桨轴承力学分析

为提高风力发电机变桨轴承的可靠性和设计水平,根据受力与变形的关系推导出变桨轴承滚道上载荷分布的计算公式,并通过实例计算得出变桨轴承在某一负游隙时,具有最大的承载力.     

2MW风力机液压变桨电液作动器系统设计与仿真研究

根据bladed风力机载荷计算软件得到2MW风力机叶片扭转载荷,设计了一种适用于统一变桨的变桨电液作动器系统,运用AMESim软件搭建机械系统、液压系统、电机控制及电子系统,通过将叶片随风速变化的实际载荷加载到机械系统中,仿真正常关桨(-2°～90°)和开桨(90°～-2°)、正常运行发电及紧急关桨工况,结果表明电液作动器系统在正常关桨和开桨、正常运行发电工况下可以平稳无超调的达到系统给定位置,在紧急关桨工况下可以在7 s内快速关桨,保证风力机运行安全。综上,电液作动器系统设计方案可行,能够满足2MW风力机统一变桨的变桨需求,为下一步试验平台搭建提供支持。     

风电变桨轴承工况条件下非均匀接触行为

建立了风力发电机组变桨轴承弹塑性接触系统有限元模型,用于风电机组变桨轴承双列四点接触球轴承接触特性分析。同时,采用解析方法计算分析了最大承载球接触载荷,用于验证有限元接触模型的合理性。在给定设计参数及特定工况下,得到了轴承最大位移量、最大接触应力以及球最大接触载荷,并分析轴承沟道典型制造偏差对球与沟道接触特性的影响,结果表明:风电机组变桨轴承在倾覆力矩、轴向和径向载荷同时存在时,过大的轴承沟道制造偏差将导致球与沟道发生极端非均匀接触现象,同时,随着轴承沟道制造偏差增大,球与沟道总体非均匀接触程度增强。     

MW级风电机组变桨柜的强度分析研究

针对兆瓦级风电机组变桨柜焊缝开裂问题,将多体动力学分析与有限元分析技术应用于变桨柜体强度分析中,对变桨柜进行了结构优化和强度评估。首先采用动力学分析软件Simpack对变桨柜总体结构进行了动力学建模和仿真分析,确定了变桨柜应力幅变化最大的危险位置,作为有限元分析的计算工况;接着采用有限元分析软件ANSYS对不同计算工况下的变桨柜及其支架进行了有限元建模与静强度分析;然后依据GL规范与国际焊接协会IIW规范,利用焊缝热点应力法,得到了变桨柜焊缝热点的外推应力,进而对变桨柜焊缝进行了极限强度评估;最后利用疲劳分析软件Fesafe并结合变桨柜疲劳载荷谱及焊缝的S/N曲线,对其进行了疲劳强度评估。研究结果表明:优化后的变桨柜焊缝的极限与疲劳强度安全系数均大于1,满足GL规范强度设计要求。     

变桨驱动电机低频输出的恒压频比优化控制研究

针对风电机组现场轮毂桨叶吊装困难的问题,对轮毂变桨系统的控制技术、变桨电机等方面进行了研究,提出了一种专供风电机组轮毂现场吊装桨叶的拼桨系统,采用低频输出的恒压频比控制技术,优化恒压频比控制方式和合理设置参变量。利用matlab/simulink对2.0 MW风电机组轮毂拼桨系统进行建模、仿真,同时利用该模型的控制方式和控制参变量进行了测试。研究结果表明,采用低频输出的恒压频比控制技术,优化配置和合理调节控制系统的转矩补偿量、中间电压和中间频率,既能保证变桨驱动电机的安全,又能充分发挥变桨驱动电机的最佳输出特性,使现场轮毂桨叶安装工作方便、经济、高效。     

风力发电机组变桨齿轮与齿轮箱计算方法研究

针对风力发电机组变桨齿轮,基于风力发电机组标准IEC 61400-1和齿轮设计标准ISO 6336,对其计算方法进行研究与探索。提出了根据风机变桨状态和变桨角度,合成各个齿载荷时序并分别计算齿轮强度的计算流程与方法,为实际工程应用提供了指导。结合多个实际风力发电机组作为实例,对比了文中所提方法与GL风力发电机组认证导则中简化算法的计算结果。结果表明,文中所提方法考虑了齿轮静止状态情况,较GL认证导则方法更为合理,齿轮裕度更小,为提高变桨系统可靠性提供了更为严谨的设计方法。     

风力机变桨轴承热力学分析

变桨轴承是确保风力机变桨机构正常稳定运行的关键部件。针对风力机变桨轴承的因摩擦升温而导致的轴承老化和磨损问题,建立风力机变桨轴承的三维模型,并对轴承模型进行热力学仿真分析。仿真结果显示,风力机稳态运行时,变桨轴承的下滚道比上滚道平均温度要高;当摩擦系数从0.02增长到0.1时,轴承的最高温度大幅度上升;在温度场和载荷同时存在的情况下,对比只施加载荷的情况,轴承所受最大应力大了约三倍。该研究对于提高风力机变桨轴承的可靠性、完善变桨轴承设计方法具有参考价值。     

风电机组变桨轴承的动态柔性特性研究

针对传统变桨轴承方法中的刚性假设不能反应变桨轴承动态运行特点的问题,引入了在线测试与仿真分析技术,对变桨轴承动态柔性特性进行了研究。分析了变桨轴承运行的受载特点,提出了一种基于应变载荷测试与位移传感器的在线测试方法,以测试风电机组不同功率下变桨轴承内外圈轴向位移、径向位移和载荷;建立了考虑周边结构与变桨轴承柔性的变桨系统有限元模型,并以在线测试所得载荷作为有限元分析输入载荷,进行了仿真分析;最终对不同功率下的变桨轴承轴向位移、径向位移测试数据与仿真数据进行了对比分析。研究结果表明:变桨轴承载荷、变桨轴承内外圈轴向位移、径向位移随风轮转动呈现周期性交替变化规律,不同位置变化规律特点不同,体现了变桨轴承的动态柔性特性;该特性可应用于变桨轴承可靠性的研究。