隨著全球能源結構的快速調整,新能源在能源結構中所占比重越來越大。其中,風力發(fā)電技術以其清潔、廣泛、可循環(huán)的優(yōu)勢得到了快速發(fā)展。本文在對大型風力發(fā)電機組的工作原理以及主要結構構成進行闡述的基礎上,對風電機組的氣動載荷來源、引起風電機組振動的主要不平衡載荷來源以及風電機機組各主要結構振動形式進行了系統(tǒng)的分析。結合實際情況,通過對振動理論與模態(tài)分析方法的介紹,針對風電機組運行過程中的動力學分析與監(jiān)測需要,基于目前已經(jīng)較為成熟的運行模態(tài)分析方法對風電機組主要結構的振動特性進行分析,并結合理論模態(tài)參數(shù)進行結構狀態(tài)評估。結合風電機組的實際運行情況,對模態(tài)分析的理論模態(tài)分析與試驗模態(tài)分析方法分別進行了介紹。首先利用理論模態(tài)分析方法對風電機組進行了模態(tài)分析,基于風電專業(yè)設計軟件Bladed,根據(jù)山西某風場1.5MW在役風電機組參數(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)�；谠囼災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電機組的工... 

【文章來源】：山西大學山西省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.2雙饋異步型風力發(fā)電機組主要結構

3.2.1基于Bladed的風電機組模態(tài)分析Bladed是風電行業(yè)應用較廣的風電設計專業(yè)軟件，可在設計階段對風電機組進行機組結構模型構建、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，其中也包含對風電機組的模態(tài)分析功能，可利用該軟件對風電機組進行模態(tài)分析。Bladed已知山西某風場1.5MW風輪直徑82m,額定功率1.5MW,額定轉速17.4rpm。風輪正常工作轉速為級行星，兩級平行，增速比為設計壽命20年，該機組已經(jīng)在役基于Bladed對風電機組進行模態(tài)分析電機組的葉片、風輪、塔筒、機艙、控制、傳動鏈、空氣流場的結構參數(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)阻尼進行設置、設置方位角運算可以得到機組葉片與塔筒的模態(tài)參數(shù)如圖大功率風電機組的模態(tài)分析研究20風電機組模態(tài)分析的界面圖如圖3.2所示。1.5MW雙饋型風電機組，為水平軸三葉片，葉片長度為1.5MW,切入風速3m/s,切出風速25m/s，額定風速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的軟件界面圖對風電機組進行模態(tài)分析，對山西某風場待分析的算、根據(jù)機組參數(shù)對模態(tài)阻尼進行設置、設置方位角度，通過Bladed3.2。40.25m，11.3m/s，1550kw,對山西某風場待分析的1.5MW在役風3階模態(tài)進行計模態(tài)分析模塊

。3.2.2基于ANSYS的風電機組模態(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)動力學分析。工程結構設計階段，常利用借助有限元分析軟件ANSYS過將模型進行格式轉換導入作、約束施加，靜力學分析以及模態(tài)分析操作得到結構振動模態(tài)參數(shù)的固有頻率，阻尼系數(shù)等，將分析結果作為結構優(yōu)化設計以及結構疲勞壽命延展的基矗Workbench的界面圖如圖3.3第三章風電機組的理論模態(tài)分析21圖3.2基于Bladed的模態(tài)分析結果從上圖可以看出，該模態(tài)運算結果主要包括風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。該結果可用于風電機組控制過風電機組模態(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)的模型進行構建，在軟件中進行模型定義，工程結構設計階段，常利用ANSYS的DesignMode模塊建立1：對工程結構動力學振動特性進行有限元分析試驗。通ANSYSWorkbench中，依次進行材料設置、網(wǎng)格化操，將分析結果作為結構優(yōu)化設計以及結構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)的模型進行構建，在軟件中進行模型定義，材料映1的三維模型，ANSYS

【參考文獻】：
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本文編號：3462050