隨著全球能源結(jié)構(gòu)的快速調(diào)整,新能源在能源結(jié)構(gòu)中所占比重越來越大。其中,風(fēng)力發(fā)電技術(shù)以其清潔、廣泛、可循環(huán)的優(yōu)勢得到了快速發(fā)展。本文在對大型風(fēng)力發(fā)電機組的工作原理以及主要結(jié)構(gòu)構(gòu)成進行闡述的基礎(chǔ)上,對風(fēng)電機組的氣動載荷來源、引起風(fēng)電機組振動的主要不平衡載荷來源以及風(fēng)電機機組各主要結(jié)構(gòu)振動形式進行了系統(tǒng)的分析。結(jié)合實際情況,通過對振動理論與模態(tài)分析方法的介紹,針對風(fēng)電機組運行過程中的動力學(xué)分析與監(jiān)測需要,基于目前已經(jīng)較為成熟的運行模態(tài)分析方法對風(fēng)電機組主要結(jié)構(gòu)的振動特性進行分析,并結(jié)合理論模態(tài)參數(shù)進行結(jié)構(gòu)狀態(tài)評估。結(jié)合風(fēng)電機組的實際運行情況,對模態(tài)分析的理論模態(tài)分析與試驗?zāi)B(tài)分析方法分別進行了介紹。首先利用理論模態(tài)分析方法對風(fēng)電機組進行了模態(tài)分析,基于風(fēng)電專業(yè)設(shè)計軟件Bladed,根據(jù)山西某風(fēng)場1.5MW在役風(fēng)電機組參數(shù),對該機組葉片以及塔筒的理論模態(tài)進行了分析運算。采用3D建模軟件Pro/E對待測風(fēng)電機組塔筒進行1:1建模,并基于有限元分析軟件ANSYS利用有限元方法進行模態(tài)分析,得到了塔筒的理論模態(tài)參數(shù)�；谠囼�?zāi)B(tài)分析理論,針對人工激勵難以實現(xiàn)的問題,對環(huán)境激勵下大功率在役風(fēng)電機組的工... 

【文章來源】：山西大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.2雙饋異步型風(fēng)力發(fā)電機組主要結(jié)構(gòu)

3.2.1基于Bladed的風(fēng)電機組模態(tài)分析Bladed是風(fēng)電行業(yè)應(yīng)用較廣的風(fēng)電設(shè)計專業(yè)軟件，可在設(shè)計階段對風(fēng)電機組進行機組結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建、外部運行環(huán)境的仿真、性能載荷計算、控制策略分析、數(shù)據(jù)后處理等一系列操作，其中也包含對風(fēng)電機組的模態(tài)分析功能，可利用該軟件對風(fēng)電機組進行模態(tài)分析。Bladed已知山西某風(fēng)場1.5MW風(fēng)輪直徑82m,額定功率1.5MW,額定轉(zhuǎn)速17.4rpm。風(fēng)輪正常工作轉(zhuǎn)速為級行星，兩級平行，增速比為設(shè)計壽命20年，該機組已經(jīng)在役基于Bladed對風(fēng)電機組進行模態(tài)分析電機組的葉片、風(fēng)輪、塔筒、機艙、控制、傳動鏈、空氣流場的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及特征參數(shù)進行了定義，借助其中的模態(tài)分析模塊，對葉片以及塔筒的前算、根據(jù)機組參數(shù)對模態(tài)阻尼進行設(shè)置、設(shè)置方位角運算可以得到機組葉片與塔筒的模態(tài)參數(shù)如圖大功率風(fēng)電機組的模態(tài)分析研究20風(fēng)電機組模態(tài)分析的界面圖如圖3.2所示。1.5MW雙饋型風(fēng)電機組，為水平軸三葉片，葉片長度為1.5MW,切入風(fēng)速3m/s,切出風(fēng)速25m/s，額定風(fēng)速11-19.5rpm，齒輪箱為三級增速、其中一，兩級平行，增速比為99.7，發(fā)電機額定轉(zhuǎn)速1800rpm,額定輸出功率該機組已經(jīng)在役10年，本文以該機組為研究對象。圖3.1Bladed的軟件界面圖對風(fēng)電機組進行模態(tài)分析，對山西某風(fēng)場待分析的算、根據(jù)機組參數(shù)對模態(tài)阻尼進行設(shè)置、設(shè)置方位角度，通過Bladed3.2。40.25m，11.3m/s，1550kw,對山西某風(fēng)場待分析的1.5MW在役風(fēng)3階模態(tài)進行計模態(tài)分析模塊

。3.2.2基于ANSYS的風(fēng)電機組模態(tài)分析有限元法是理論模態(tài)分析中常見的方法，借助專業(yè)的有限元分析軟件例如ANSYS、ABAQUS等，對系統(tǒng)的模型進行構(gòu)建，在軟件中進行模型定義，射、載荷映射、網(wǎng)格化等操作，之后進行模態(tài)動力學(xué)分析。工程結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，常利用借助有限元分析軟件ANSYS過將模型進行格式轉(zhuǎn)換導(dǎo)入作、約束施加，靜力學(xué)分析以及模態(tài)分析操作得到結(jié)構(gòu)振動模態(tài)參數(shù)的固有頻率，阻尼系數(shù)等，將分析結(jié)果作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及結(jié)構(gòu)疲勞壽命延展的基矗Workbench的界面圖如圖3.3第三章風(fēng)電機組的理論模態(tài)分析21圖3.2基于Bladed的模態(tài)分析結(jié)果從上圖可以看出，該模態(tài)運算結(jié)果主要包括風(fēng)電機組葉片以及塔筒的固有頻率，一階揮舞固有頻率為0.958Hz,一階擺振模態(tài)固有頻率為1.458Hz0.47Hz附近。該結(jié)果可用于風(fēng)電機組控制過風(fēng)電機組模態(tài)分析模態(tài)分析中常見的方法，借助專業(yè)的有限元分析軟件例如等，對系統(tǒng)的模型進行構(gòu)建，在軟件中進行模型定義，工程結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，常利用ANSYS的DesignMode模塊建立1：對工程結(jié)構(gòu)動力學(xué)振動特性進行有限元分析試驗。通ANSYSWorkbench中，依次進行材料設(shè)置、網(wǎng)格化操，將分析結(jié)果作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以及結(jié)構(gòu)疲勞壽命延展的基矗所示。阻尼比、振動模態(tài)類型等信息。風(fēng)電機組葉片的振動模態(tài)類型包括擺振模態(tài)、揮舞，與葉等，對系統(tǒng)的模型進行構(gòu)建，在軟件中進行模型定義，材料映1的三維模型，ANSYS

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本文編號：3462050