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风机外部维修起重平台设计与分析

风机外部维修起重平台设计与分析

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作者：白小龙沈阳建筑大学

学位级别：硕士

近几十年,能源与环境的问题已经引起越来越多社会人士的广泛关注,也已经成为全球可持续发展所面临的主要问题,大力开发利用风能发电已经成为世界各国政府的重要选择。随着国内风电装机总量的迅猛增长,风能已经开始逐渐接管电力领域,但... 详细信息

近几十年,能源与环境的问题已经引起越来越多社会人士的广泛关注,也已经成为全球可持续发展所面临的主要问题,大力开发利用风能发电已经成为世界各国政府的重要选择。随着国内风电装机总量的迅猛增长,风能已经开始逐渐接管电力领域,但风机相关的日常维修保养、主要零部件维修更换等配套产业都没有跟上。目前,国内风电工程的施工方法缺乏相对独立的专用维修平台,主要依靠引进国外大型起重平台完成,但引进平台的价格相当昂贵,平台损坏维修服务同样得不到专业技术保障,给用户带来了很大的不便。因此,设计研发出一类新型的风机维修起重平台是推进国内大型风机维修工程进一步发展的必要途径。为此,本文以现有形式的维修起重平台及汽车式起重机械为研究基础,以数字化设计技术为主要手段,设计一台牵引式风机外部维修起重平台,对该风机维修起重平台进行分析研究。首先,基于汽车式起重机的工作原理,结合风力发电机组机舱、塔筒结构特点与特殊工况,分析对比了现有风机维修起重平台中的两种设计方案,即牵引式风机维修起重平台和自爬升式风机维修起重机平台,通过综合分析比较,确定了牵引式风机外部维修起重平台的整体方案;其次,对风机维修起重平台的主要零部件进行了初步设计选型,建立风机维修起重平台的数字化样机模型,基于平台作业的实际工况,确定两种最危险的工况,建立ANSYS Workbench有限元模型,进而针对平台主要结构部件进行静力学分析,确保各主要受力部件能够满足强度和刚度设计要求;为了进一步分析该平台的动力学特性,在有限元静力学分析的基础上,运用ANSYS Workbench软件的模态分析模块得到平台框架及起重吊臂两个部分的前十阶固有频率与振型,从而在实际操作过程中,避免与提升机的振动频率产生共振,以减少这些因素带来的不良影响;对起重吊臂进行瞬态动力学分析,通过对风机维修起重平台起重吊臂突然加载和卸载的情况下的四种工况进行瞬态动力学分析,得到了起重吊臂吊点处的位移、速度和加速度响应曲线,完成了风机维修起重平台整机的力学仿真分析过程。最后,为验证风机维修起重平台在工作状态下能够安全的对风机机舱内部零件进行吊装更换,本文采用力矩平衡法对风机维修起重平台进行了整机稳定性的分析。本文完成了风机维修起重平台整体样机的设计工作,并对平台在塔筒顶端工作时的整机稳定性做了进一步研究,推动了风机维修起重平台在风电行业的进程。

关键词：风机外部维修起重平台数字化设计静力学分析动力学分析稳定性分析

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