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弹性支撑浮式风电机组传动链动态特性分析及优化研究

弹性支撑浮式风电机组传动链动态特性分析及优化研究

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作者：余芷玲重庆大学

学位级别：硕士

目前,我国近海风能资源已逐渐趋于饱和,风力发电建设与研究正逐步转向更大功率等级的深远海离岸浮式风电机组。浮式风电机组主要由叶片、传动链、塔筒、浮式平台与系泊锚链构成。相比于近海固定式风电机组,浮式风电机组在运行过程中面... 详细信息

目前,我国近海风能资源已逐渐趋于饱和,风力发电建设与研究正逐步转向更大功率等级的深远海离岸浮式风电机组。浮式风电机组主要由叶片、传动链、塔筒、浮式平台与系泊锚链构成。相比于近海固定式风电机组,浮式风电机组在运行过程中面临恶劣、复杂的海洋环境,会受到更大的气动力载荷、水动力载荷、系泊锚链载荷等。传动链系统作为浮式风电机组的重要组成成分,由轮毂、主轴、齿轮箱、发电机、弹性支撑等组成。传动链系统、浮式平台与随机多变的环境载荷相互作用,叶片所受气动载荷通过塔筒传递至浮式平台,同时在水动载荷与系泊载荷共同作用下浮式平台产生六自由度运动,浮式风电机组运动又反应至风电机组传动链影响气动转矩,引起额外惯性载荷,导致复杂的振动特性,影响浮式风电机组的正常运行。本文以某型6.2MW浮式风电机组传动链为研究对象,建立了弹性支撑浮式风电机组传动链动力学模型,考虑了浮式风电机组传动链结构解耦边界条件,开展了弹性支撑浮式风电机组传动链动力学分析,基于弹性支撑对浮式风电机组传动链动态特性的影响提出多工况下浮式风电机组传动链弹性支撑优化设计方法。研究结果对弹性支撑浮式风电机组传动链减振优化具有重要意义。论文的主要研究内容如下:(1)基于浮式风电机组传动链运行原理,建立主轴、齿轮箱箱体、行星架、齿轮箱内部旋转轴的柔性体,根据传动链各结构连接关系与相互作用,综合考虑齿轮箱、发电机弹性支撑,建立某型6.2MW浮式风电机组多体动力学模型,并分析其传动链系统外部激励。(2)开展弹性支撑浮式风电机组传动链结构解耦动力学分析,对比不同结构解耦边界对传动链动态响应的影响,确定具有最高精度的浮式风电机组传动链结构解耦分析边界,基于最优结构解耦边界条件下的传动链多体动力学模型,开展弹性支撑浮式风电机组传动链固有特性与动态响应分析。(3)考虑弹性支撑减振结构对浮式风电机组传动链动态特性的影响,基于弹性支撑浮式风电机组最优结构解耦边界,研究弹性支撑对浮式风电机组传动链系统固有频率与模态振型、幅频响应、部件振动能量分布与系统振动能量传递特性的影响。(4)开展浮式风电机组弹性支撑优化设计研究。基于弹性支撑对浮式风电机组传动链系统动态特性的影响规律,提出多工况浮式风电机组弹性支撑优化方案,研究基于代理模型的弹性支撑多目标优化方法,分析优化前后浮式风电机组传动链多工况减振效果。

关键词：浮式风电机组传动链系统动态特性弹性支撑动态优化

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双风轮风电机组传动链设计与啮合特性研究

双风轮风电机组传动链设计与啮合特性研究

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作者：武雅如重庆大学

学位级别：硕士

目前,为了降低度电成本,传统水平轴式单风轮风电机组常通过增大风轮扫风面积,提升风能利用系数。然而,超长叶片会显著增大风轮载荷和惯性,降低风电机组结构稳定性,极大地增大制造难度和运维成本。前后风轮水平串列布置的双风轮风电机组... 详细信息

目前,为了降低度电成本,传统水平轴式单风轮风电机组常通过增大风轮扫风面积,提升风能利用系数。然而,超长叶片会显著增大风轮载荷和惯性,降低风电机组结构稳定性,极大地增大制造难度和运维成本。前后风轮水平串列布置的双风轮风电机组是一种具有两组独立风轮系统的新型风力发电技术路线,后风轮可以吸收前风轮尾流能量,实现风能梯级利用,从而提高风能利用率。传动链是双风轮风电机组中传递力与运动的关键传动装置,其运行性能直接决定整机的可靠性与安全性。然而,针对双风轮风电机组传动链设计,目前较少关注其支撑型式设计,仍主要聚焦齿轮传动构型,虽然这些传动结构型式可以实现前后风轮功率流传递与汇集,但无法实现前后风轮变速变载独立控制。同时,相较于单风轮风电机组,其具有跨距长、支撑点多的特性,造成长跨距柔性主机架支撑下双风轮风电机组传动链啮合机理复杂,从而影响双风轮风电机组整机运行状态。本文基于双风轮风电机组前后风轮的设计要求,开展了双风轮风电机组传动链构型分析和几何设计,获得了双风轮风电机组传动链整体布局;分析了双风轮风电机组传动链关键构件结构强度,验证了设计的合理性;研究了载荷工况和主机架支撑对双风轮风电机组传动链啮合特性的影响,开展了宏观参数优化和轮齿修形对双风轮风电机组传动链啮合特性影响的研究,改善了双风轮风电机组传动链啮合特性。研究结果对支撑双风轮风电机组研制具有重要意义。论文的主要研究内容如下:(1)基于双风轮风电机组前后风轮的额定功率、额定转速、传动比、载荷及轮毂中心间距等设计要求,提出了双风轮风电机组传动链齿轮传动构型方案,确定了双风轮风电机组传动链主轴支撑型式,获得了双风轮风电机组传动链整体布局和基本设计参数,前、后风轮传动链齿轮传动构型均采用一级行星+一级平行的传动方案,前、后风轮传动链主轴支撑型式均采用四点支撑。(2)基于双风轮风电机组传动链载荷,校核了双风轮风电机组传动链齿轮传动结构强度,研究了载荷工况和机架柔性对双风轮风电机组传动链支撑主机架结构强度影响规律。(3)采用有限元方法和赫兹接触方法,计算了单位宽度方向轮齿的啮合刚度和轴承6个自由度上的支撑刚度及各自由度之间的耦合刚度,通过Timoshenko梁理论和模态缩减法建立了传动轴模型和柔性构件,得到了双风轮风电机组传动链齿轮传动啮合特性分析模型,分析了额定工况、极限工况和主机架支撑对传动链啮合特性影响。(4)开展了宏观参数优化和轮齿修形对双风轮风电机组传动链啮合特性优化影响的研究。对双风轮风电机组传动链齿轮传动系统压力角进行优化,分析了双风轮风电机组传动链齿轮修形方案及修形前后对双风轮风电机组传动链啮合特性影响。

关键词：双风轮风电机组传动链系统强度校核啮合特性优化设计

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兆瓦级风电机组主轴漏油问题原因分析和改进

兆瓦级风电机组主轴漏油问题原因分析和改进

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作者：陈波程朗国电联合动力技术(连云港)有限公司技术部

分析研究了兆瓦级风力发电机组主轴漏油的原因,介绍了治理漏油可采用的改进措施,通过在实际工作中的运行效果,证明所提出的改进方法是有效的。

关键词：漏油传动链系统风力发电机组主轴

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