风电偏航轴承寿命计算与承载能力分析

在综合考虑球轴承以及回转支承基本设计理念的基础上,结合风机行业的GL设计规范与ISO标准等,基于风机偏航轴承坐标系下的真实载荷工况,合理运用相关的计算方法,准确梳理了偏航轴承寿命与承载能力计算的具体过程。结合实例对比了不同标准与规范的差异,结果表明,各种方法的计算结果虽有差异,但不影响对偏航轴承的基本判断,因此可以采用较为简单的算法对偏航轴承进行快速校核分析。     

风力发电机组偏航系统关键参数研究

针对大型风力发电机组偏航系统进行了研究,阐述了偏航速度、制动力矩等关键参数的设计方法,并提出了相关建议,对于工程应用具有参考价值。     

大型风电机组偏航轴承动态性能研究

以大型风电机组偏航轴承为研究对象,在ANSYS平台上建立了偏航轴承的有限元模型,综合考虑轴向载荷和倾覆力矩的耦合作用,分析了滚动体与滚道的静态接触应力,并给出赫兹理论解。将静力学分析结果作为瞬态动力学分析的初始条件,对水平轴式风电机组偏航轴承的运转过程进行模拟仿真,得到了偏航轴承运转过程中滚动体的动态响应、应力变化及滚道的动态米塞斯应力变化情况。分析结果可为偏航轴承的动态设计及选型提供参考依据。     

大型风电机组偏航和变桨距控制系统研究

简述了偏航和变桨距系统结构特点和动作要求。针对风速风向非线性变化的特点,采用一种变论域自适应模糊控制研究在风速变化下的兆瓦级风力发电机组偏航和变桨距系统联合互补工作的控制技术。利用MATLAB软件对系统进行了仿真,仿真结果证明了该方法的可行性。     

风力发电机组偏航系统联接螺栓强度分析方法研究

基于有限元法对某MW级风机滚动式偏航系统联接螺栓静强度和疲劳强度分析方法进行研究。首先将偏航系统的力学模型进行简化,建立了偏航系统有限元模型,然后根据GL规范对螺栓进行静强度和疲劳强度计算;为考虑螺栓紧固过程中预紧力分散影响,提出了一种最小预紧力加外载计算应力增量的分析方法,同时充分考虑轴承滚子刚度对螺栓受力的影响,并分析联接面的接触状态及对螺栓受力的影响规律,对风电系统联接螺栓强度的精确计算有积极的指导意义。     

风力发电机偏航轴承载荷分布及接触角数值解法研究

基于赫兹弹性接触理论,推导了滚子与轴承内外圈接触变形时的接触刚度,建立了偏航轴承受复杂载荷时受力平衡的非线性方程组,井运用带有松弛因子的牛顿-拉夫逊法求解非线性方程组,得到了承载时偏航轴承各滚子的接触应力和接触角.最后,用经典理论公式和有限元方法对此方法计算结果进行了验证,证明了文中计算方法的正确性,为兆瓦级风力发电机轴承的设计计算提供了参考依据,具有一定的工程应用价值.     

大型风电机组偏航和变桨距控制系统研究

简述了偏航和变桨距系统结构特点和动作要求.针对风速风向非线性变化的特点,采用一种变论域自适应模糊控制研究在风速变化下的兆瓦级风力发电机组偏航和变桨距系统联合互补工作的控制技术.利用MATLAB软件对系统进行了仿真,仿真结果证明了该方法的可行性.     

基于可靠性理论的风电机组偏航轴承寿命预测

应用可靠性理论对大型风力发电机组偏航轴承进行寿命预测.以1.2MW级风力发电机组为例,依据风力发电机组的载荷谱,并且考虑到实际工作过程中机舱底板和塔架的变形对偏航轴承的影响以及偏航轴承摆动的工作状况,利用可靠性设计的方法计算了风力发电机组的可靠性寿命.在失效概率为10%的情况下,偏航轴承的运行时间为1.329×105小时,可靠度达到99.2%.     

离网型300W风力发电机自动偏航控制系统的研究

以离网型300W风力发电机为研究对象,根据风向与风力发电机的风轮轴线发生偏离时,风力发电机的风轮转速变慢而发电机的输出电压也随之变小的原理,提出了基于负反馈控制理论,用以检测风力发电机的输出电压,研究出一种能将风力发电机风轮与风向调整到一致方位的自动偏航控制系统。     

MW级风电机组偏航振动噪音问题分析及改进

针对风电机组偏航系统在偏航过程中出现的振动超标、噪音过大问题,进行了风机偏航系统振动噪音问题现场排查,结果表明主要问题是偏航制动器摩擦片表面形成釉质层。提出了制动盘开槽方案,并结合有限元分析软件ANSYS,对偏航制动盘进行了强度分析,仿真结果表明,极限强度及疲劳强度均满足设计要求。进一步对风电场进行工程改造,结果表明,风机偏航过程中振动、噪音问题明显减弱。     

基于Ansys/FE-SAFE的风力机主轴疲劳计算分析

对风力发电机组的疲劳载荷来源及疲劳计算方法进行分析。介绍Ansys/FE-SAFE软件的理论基础和分析过程。在对风力发电机组主轴的S—N曲线修正和疲劳计算所需考虑的载荷工况进行介绍的基础上,使用GH Bladed软件仿真计算得到的系列工况的载荷及Ansys/FE-SAFE软件的多轴随机疲劳计算功能,对某1.5 MW风力发电机组主轴疲劳寿命进行计算。计算结果表明,主轴疲劳寿命满足标准规范的要求,指出主轴易发生疲劳破坏的部位。为风力发电机组其他部件的疲劳计算提供一种可行的方法。     

基于弯扭耦合的大型风力机复合材料叶片结构特性研究

为研究不同类型弯扭耦合叶片结构特性,以NREL 5 MW风力机叶片为研究对象,结合复合材料铺层设计建立不同弯扭耦合叶片有限元模型,通过CFD方法求解叶片气动载荷并对各叶片开展结构模态、强度及屈曲计算,分析不同耦合区域及耦合角度对叶片结构特性影响.结果 表明:弯扭耦合叶片各阶固有频率大多低于传统叶片,其中蒙皮耦合叶片变化最小而全耦合叶片影响最大;弯扭耦合叶片可降低内部von Mises应力及应变峰值,提高叶片疲劳寿命,其中蒙皮耦合叶片降幅最大而主梁耦合叶片降幅最小,尤以蒙皮耦合叶片θ=20°减载效果最佳;弯扭耦合叶片切应力大多高于传统叶片,仅蒙皮耦合叶片θ=20°最大切应力低于传统叶片;叶片的弯扭耦合特性对其稳定性产生一定影响,其中主梁耦合叶片临界屈曲载荷降幅较大而其他弯扭耦合叶片有小幅上升,且一阶屈曲变形量均低于传统叶片.     

永磁齿轮传动力矩计算方法研究

基于磁性能分析计算的复杂性,提出了一种计算永磁齿轮传动力矩的有效方法。根据永磁体等效电流模型理论,建立了径向磁化永磁齿轮传动机构传动力矩的三维计算数学模型,并采用三维有限元法对模型进行了理论验证。结果表明建立的传动力矩数学模型是正确的,非常适用于永磁齿轮结构参数分析与优化设计。     

储能飞轮风损的理论计算与试验研究

高速旋转的储能飞轮与真空室内的稀薄气体因摩擦而产生的能量损耗即风损,从理论上对飞轮转子外壁和端面与气体的摩擦损耗功率进行推导,得到了飞轮风损的计算公式,依据对计算结果的分析,提出降低飞轮风损的措施。在飞轮储能系统试验系统上进行的风损测试结果与理论计算基本相符。当真空低于0.01Pa时,试验复合材料飞轮的风损可以忽略不计。     

基于Ansys的非线性动力稳定性分析方法研究

结构动力稳定性研究是工程力学领域的热门课题,其基本理论和分析方法尚不完善。因此,改进现有的动力稳定性分析方法——动态特征值法,提出基于Ansys平台的非线性动力稳定性分析方法。以一简谐载荷作用下的箱型截面长柱为研究对象,研究激励频率、动载荷幅值、阻尼比及初始弯曲对动态特征值的影响。研究表明,激励频率增大或动载荷幅值增大都会引起动态特征值的最大值增大、最小值减小,即越不利于结构的动力稳定;结构阻尼比增大,则引起动态特征值的最大值减小、最小值增大,即动态特征值变化更平稳,较高的阻尼有利于结构的动力稳定;柱初始弯曲增大,动态特征值的最小值略有增大,在一定范围内初始弯曲对动力稳定性的影响不一定是不利的。     

基于预应力处理法汽车衡秤体刚度研究

汽车衡秤体挠度过大是引起其测量误差的主要原因。将钢结构预应力处理法运用于秤台与U型梁的焊接工艺过程,建立秤体挠度和应力随着预加载荷变化的数学模型,基于有限元法实现秤体预应力处理过程。结果表明:秤体挠度的模拟结果与数学模型的变化规律一致。因此,钢结构预应力处理法的应用能有效提高秤体刚度,进而提高汽车衡的测量准确度。     

承压容器爆破压力计算公式的评价方法研究

构建了一个具有统计性质的随机变量;借助于数理统计的假设检验理论,采用无偏估计分析了该随机变量分布参数的变化规律,建立了承压容器爆破压力计算公式精度的评价方法。基于27组钢制薄壁单层圆筒形容器爆破压力实测数据,研究了有关因素对中径公式与福贝尔(Faupel)公式精度的影响。研究表明:(1)对于径比为1.010~1.50且材料屈强比为0.488 9~0.966 0的钢制薄壁单层圆筒形容器,屈强比的大小对中径公式对应随机变量的标准差与均值没有显著影响;虽然屈强比的大小对福贝尔公式对应随机变量的均值没有显著影响,但屈强比不超过0.499 7样本的试验数据,显著增大了福贝尔公式对应随机变量的标准差;(2)在上述范围,中径公式对应随机变量的变异系数小于福贝尔公式,集中度高;用中径公式计算薄壁单层圆筒形容器爆破压力,比福贝尔公式合适;(3)将屈强比调整为0.538 8~0.966 0且径比相应调整为1.013 3~1.50时,福贝尔公式对应随机变量的变异系数显著变小,集中度得到显著提高。     

基于TMD控制的风力机结构抗震研究

湍流风与地震是导致风力机塔架振动最主要的因素。为研究风-震耦合工况下风力机结构的动力学响应特性及抗震控制,以NREL 5 MW风力机为研究对象,通过Wolf方法建立土-构耦合模型,基于多体动力学仿真开源软件FAST平台二次开发地震载荷计算模块,通过自编译程序在塔顶配置调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD),对地震作用下风力机塔架进行结构控制。结果表明:地震载荷极大加剧了塔架侧向振动,激振频率为塔架一阶侧向固有频率;TMD控制时塔架和机舱动力响应明显减小,其中塔顶侧向位移幅值变化范围缩小18%,标准差减小了67%,塔架一阶固有频率处响应幅值大幅降低,高达90%;塔顶侧向加速度变化幅度降低4%,标准差缩小了61%,塔架一阶固有频率处振动峰值降低了88%。结果表明,TMD方法可用于地震等极端环境下风力机的抗震控制,提高风力机运行稳定性。     

基于六自由度的风机载荷谱处理方法研究

以风力发电齿轮箱时间序列载荷谱的处理为研究背景,提出了一种将时间序列载荷简化为一定数量载荷谱的处理方法.该方法以ISO6336标准为基本思想,在考虑六自由度载荷的情况下,对原始的时间序列载荷谱进行简化处理.处理后可得到在同一转速下的六自由度载荷,经过处理后的载荷谱可以作为设计载荷,方便的输入国内外主流齿轮箱商业计算软件中进行系统变形分析.并将简化后的载荷谱与风机厂商提供的扭矩载荷谱进行了齿轮强度对比,结果显示,两个载荷谱得到的结果存在微小差异,但简化后计算时间大大降低.该处理方法可供风电齿轮箱厂商及其他齿轮箱厂商的载荷处理及相应的程序编制提供参考,具有一定的实际应用价值.     

基于B/S的刀具使用寿命评价体系和方法的研究

首先建立了基于B/S(浏览器/服务器Browser/Server)的刀具使用寿命评价体系结构,形成评价体系数据库,并应用层次分析法确定评价指标的权重;然后通过Internet网从各企业收集刀具使用寿命数据信息添加到数据库中,应用粗集理论的模式识别方法对数据信息去除冗余条件属性和进行决策规则简化,简化后它仅包含那些在决策时所必需的条件属性值,但它具有原始知识系统的所有知识。在此基础上应用灰色关联理论方法进一步对刀具使用寿命进行决策排序;最后开发了基于B/S的刀具使用寿命软件,并通过实例进行了验证。