风力发电机机械结构的多体系统动力学特性分析

1、风力发电机机械结构的多体系统动力学风力发电机机械结构的多体系统动力学特性分析特性分析 报告内容报告内容1、课题研究背景及意义2、研究目标/ /内容/ /拟解决的关键问题4、课题的创新性3、技术路线一、课题意义及研究背景一、课题意义及研究背景持续、稳定持续、稳定 不连续性和间断性不连续性和间断性1990-20101990-2010风力发电容量风力发电容量1 1、总趋势、总趋势 增加增加2 2、随着风电技术的应、随着风电技术的应用，故障率有所降低用，故障率有所降低3 3、风电技术落后于风、风电技术落后于风力发电机质量、体积力发电机质量、体积的增长的增长1995-20101995-2010风机事故统

2、计风机事故统计一、课题意义及研究背景一、课题意义及研究背景主轴主轴-齿轮箱齿轮箱-高速轴联轴器高速轴联轴器-发电机发电机1.5MW1.5MW风力机传动链风力机传动链一、课题意义及研究背景一、课题意义及研究背景目前存在的问题：目前存在的问题： 大型风力发电机组是按照功率需求将各个厂家生产的部件大型风力发电机组是按照功率需求将各个厂家生产的部件组装形成整机，对各部件的动力学分析和研究较多，缺少对组装形成整机，对各部件的动力学分析和研究较多，缺少对整机系统的建模和分析研究。整机系统的建模和分析研究。目前的解决方法：目前的解决方法：阿阿 从结构动力学出发，计算子系统的模态解决各子系统之间从结构动力学出

3、发，计算子系统的模态解决各子系统之间的共振问题及其不稳定性的共振问题及其不稳定性 本课题拟从整机机械系统（包括叶轮、本课题拟从整机机械系统（包括叶轮、传动系统、塔架、偏航和变桨系统）出发考传动系统、塔架、偏航和变桨系统）出发考虑风轮载荷，建立风力发电机机械系统的动虑风轮载荷，建立风力发电机机械系统的动态模型，利用多体系统动力学理论计算各子态模型，利用多体系统动力学理论计算各子系统之间的相互作用，为风力发电机各子系系统之间的相互作用，为风力发电机各子系统的动力学分析提供载荷条件统的动力学分析提供载荷条件 二、二、研究目标研究目标/内容内容/拟解决的关键问题拟解决的关键问题n以以MW级风电机组为对

4、象，拟实现以下目标：级风电机组为对象，拟实现以下目标：完成风力发电机整机三维实完成风力发电机整机三维实体模型的建立；体模型的建立；建立整机机械系统动力学模建立整机机械系统动力学模型及其与塔架的耦合关系模型型及其与塔架的耦合关系模型；二、二、研究目标研究目标/ /内容内容/ /拟解决的关键问题拟解决的关键问题 在pro-E软件中建立风力发电机的几何模型， 几何模型中保持实际风力发电机传动链、装配关系、几何特征和质量特性不变 n课题重点在于动力学建模和动力学特性的分析课题重点在于动力学建模和动力学特性的分析 建立机械系统：塔架、轮毂、机舱和底架、偏航机构、传动系统、发电机各部件的动力学方程； 利用

5、约束条件，变形一致条件联力各部分的数学方程形成整机 机械系统动力学模型探讨质量、刚度探讨质量、刚度参数对结构模态参数对结构模态的影响的影响 如：多如：多体质量的分布影体质量的分布影响系统的刚度响系统的刚度 对结构进行多体系统动力学分析，目的是分析整个结构所承受的外部载荷及其引起的结构各部分的 相对运动，进而求出各部分的相互作用，为风机各组成部分的分析提供相应的载荷条件进行结构分析结构的变形结构的变形应力状态应力状态动力学响应动力学响应 二、二、研究目标研究目标/内容内容/拟解决的关键问题拟解决的关键问题n拟解决的关键性问题：拟解决的关键性问题：1.1. 风轮载荷向主轴等效的风轮载荷向主轴等效的 等效计算方法问题；等效计算方法问题；2.2. 风力机机械系统多体系统动力学模型及其耦合关系模型风力机机械系统多体系统动力学模型及其耦合关系模型 理论建模问题；理论建模问题；3.3. 计算机组的等效重心计算机组的等效重心三、技术路线三、技术路线四、课题的创新性四、课题的创新性n创新点：创新点：1、 在考虑风轮载荷的前提下，基于多体系统动力学建模原理建立风力发电机整机机械系统耦合动力学模型；2、 从等效重心运动范围分析塔架的稳定性问题，