【摘要】：風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件,隨著風(fēng)電齒輪箱的裝機(jī)容量增大,質(zhì)量也隨之變大,給風(fēng)電機(jī)組安裝、維護(hù)帶來(lái)很大困難。因此,對(duì)風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)其輕量化,對(duì)降低風(fēng)電機(jī)組的安裝和運(yùn)行成本,具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文以風(fēng)力發(fā)電理論、回歸分析理論、遺傳算法理論和可靠性理論為理論基礎(chǔ),分析風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。以寧夏某風(fēng)電公司1.5 MW風(fēng)電機(jī)組為研究對(duì)象,建立了其隨機(jī)輸入載荷預(yù)測(cè)模型,基于遺傳算法對(duì)風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并對(duì)優(yōu)化后的風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)風(fēng)電齒輪箱隨機(jī)輸入載荷預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)建模。隨機(jī)輸入載荷預(yù)測(cè)模型是風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)及可靠性評(píng)估的基礎(chǔ)。針對(duì)經(jīng)典理論公式預(yù)測(cè)風(fēng)電輸入載荷精度低的問(wèn)題,分析其隨機(jī)性、非線(xiàn)性等特點(diǎn),運(yùn)用非線(xiàn)性回歸分析法,建立風(fēng)電齒輪箱隨機(jī)輸入載荷預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)建模,通過(guò)寧夏某風(fēng)電公司實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明該模型預(yù)測(cè)精度遠(yuǎn)高于經(jīng)典理論公式法。(2)風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。建立了風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù),確定了滿(mǎn)足風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的邊界條件,為有效地避免普通迭代方法容易陷入局部極小值而出現(xiàn)死循環(huán)的現(xiàn)象;運(yùn)用遺傳算法對(duì)寧夏某風(fēng)電公司1.5MW風(fēng)電齒輪箱傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),優(yōu)化結(jié)果表明風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)體積降低了4.59%,質(zhì)量降低了281千克,實(shí)現(xiàn)輕量化。(3)風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可靠性評(píng)估。分析了風(fēng)電齒輪箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的失效形式,建立了風(fēng)電齒輪可靠性分析模型,對(duì)風(fēng)電齒輪箱齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果顯示,優(yōu)化后的風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行15年不發(fā)生故障的可靠度為96.21%,高于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備要求的95%,滿(mǎn)足風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的工作要求。本文對(duì)風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究,為風(fēng)電齒輪箱的輕量化提供了有效的方法,研究結(jié)論對(duì)風(fēng)電齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值。
【圖文】：

輪箱運(yùn)轉(zhuǎn)的正常壽命。本章將通過(guò)分析風(fēng)電齒輪箱輸入軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩實(shí)際運(yùn)，建立風(fēng)速與轉(zhuǎn)速、風(fēng)速與轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型，然后利用非線(xiàn)性回歸分析法，在題時(shí)能夠準(zhǔn)確地計(jì)算各因素之間相關(guān)程度和回歸擬合程度大小的特點(diǎn)，并根據(jù)據(jù)運(yùn)用非線(xiàn)性回歸分析法得到風(fēng)電齒輪箱輸入載荷預(yù)測(cè)模型。該預(yù)測(cè)模型為風(fēng)傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化及其可靠性評(píng)估提供基礎(chǔ)。 風(fēng)力發(fā)電機(jī)分析當(dāng)今市場(chǎng)上擁有的風(fēng)電機(jī)組種類(lèi)很多，一般可分為兩種：水平軸式和垂直軸這兩種風(fēng)力發(fā)電機(jī)都各有自身的特點(diǎn)。如圖 2.1─a)所示，水平軸式風(fēng)力發(fā)電轉(zhuǎn)面與風(fēng)向基本是垂直的，這種設(shè)計(jì)在一定風(fēng)速范圍內(nèi)能夠集中氣流，增加氣，提高輸入轉(zhuǎn)速，有助于風(fēng)場(chǎng)更好的發(fā)電，利用率較高，也是目前最常見(jiàn)的一發(fā)電設(shè)備。如圖 2.1─b)所示，垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)形狀類(lèi)似于一個(gè)夜晚照明的相對(duì)水平軸式的來(lái)說(shuō)，它對(duì)風(fēng)向沒(méi)有什么要求，，能夠很快的適應(yīng)不同風(fēng)場(chǎng)的環(huán)本文研究對(duì)象是現(xiàn)在使用最廣泛的水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，在陸地風(fēng)力發(fā)電機(jī)的，因它各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)而被廣大客戶(hù)普遍應(yīng)用到實(shí)際風(fēng)場(chǎng)中。

工程碩士學(xué)位論文 所示。從圖中看出，風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)力來(lái)源于風(fēng)，風(fēng)帶動(dòng)槳葉片轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生動(dòng)片一般由三個(gè)葉片構(gòu)成，它是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備，該設(shè)備的工作運(yùn)定風(fēng)速要求的，故對(duì)風(fēng)場(chǎng)址的選擇也是至關(guān)重要的。風(fēng)電機(jī)組是一種對(duì)風(fēng)場(chǎng)要求比較高的大型設(shè)備，它的風(fēng)電齒輪箱是風(fēng)電機(jī)組核心組件，是一種處在大型設(shè)備，由于風(fēng)電齒輪箱質(zhì)量大，對(duì)塔架的影響較大，且塔架距離地面幾空中，常年承受無(wú)規(guī)則的風(fēng)載荷影響，工作環(huán)境惡劣，多在高山、山地中[49風(fēng)電機(jī)組發(fā)電的工作原理是：在槳葉片受到風(fēng)載荷的作用后進(jìn)行旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)，輪轂連接在低速軸上，輸入軸將低轉(zhuǎn)速經(jīng)過(guò)增速箱提速，輸出較到發(fā)電機(jī)中，發(fā)電機(jī)與風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)連接進(jìn)行發(fā)電。由于風(fēng)電齒輪箱處在低轉(zhuǎn)中，齒輪之間不停地發(fā)生無(wú)規(guī)則的碰撞，使得風(fēng)電齒輪箱的失效率較高。可以發(fā)現(xiàn)，風(fēng)電機(jī)組的傳動(dòng)路徑幾乎是沿直線(xiàn)傳動(dòng)的，這種傳動(dòng)方式能減少，提高發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率，產(chǎn)生更多的風(fēng)電。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH132.41;TM315

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本文編號(hào)：2662851