本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對能源的需求也在迅猛增長。然而受限于碳排放等環(huán)境因素，以及存儲量的日益消耗，作為不可再生能源的化石能源的使用受到一定程度的限制，所以人們正在積極的尋找其他清潔無污染的可再生能源，以替代傳統(tǒng)的化石能源。

風(fēng)能、太陽能等清潔能源，越來越受到人們的重視，尤其是風(fēng)能，由于國家政策的大力支持，近幾年風(fēng)電機(jī)組的國產(chǎn)化程度逐漸提高。然而由于目前風(fēng)電基礎(chǔ)理論研究的不足，使得兆瓦級的風(fēng)機(jī)可靠性普遍不高，其中尤其是風(fēng)機(jī)的振動和噪音超標(biāo)。

發(fā)動機(jī)作為風(fēng)機(jī)最主要的振源之一，其振動通過懸置元件傳遞給機(jī)架，所以如果懸置元件設(shè)計的不合理，就會影響到整個風(fēng)機(jī)的振動特性，減低機(jī)組的使用壽命，所以需要對發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的設(shè)計非常重要。

目前懸置元件的選型多從靜力學(xué)的角度來進(jìn)行考慮，即懸置元件剛度參數(shù)以將風(fēng)機(jī)在靜止或運(yùn)行過程中的變形量作為目標(biāo)來進(jìn)行控制，但很少從動力學(xué)的角度進(jìn)行分析，而風(fēng)機(jī)作為一個由多部件組成的系統(tǒng)，其動力學(xué)性能對風(fēng)機(jī)振動及噪聲的影響較大，所以現(xiàn)有的懸置系統(tǒng)設(shè)計方法，不能有效的降低風(fēng)機(jī)的振動和噪音。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，用于降低風(fēng)機(jī)的振動和噪音。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，包括如下步驟：

(1)建立風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型，并設(shè)置模型中各部件之間的連接關(guān)系；

(2)對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的對彈性支撐剛度系數(shù)和發(fā)電機(jī)質(zhì)量進(jìn)行參數(shù)化處理；

(3)以懸置系統(tǒng)中懸置元件的剛度系數(shù)和發(fā)電機(jī)的質(zhì)量為設(shè)計變量，以固有頻率和解耦水平為目標(biāo)變量，進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到懸置元件的優(yōu)化剛度系數(shù)。

進(jìn)一步的，建立好風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型之后，對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型進(jìn)行靜平衡求解和模態(tài)計算，得到風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的固有頻率和模態(tài)能量分布，判斷系統(tǒng)的固有頻率是否滿足要求，如果不滿足，則進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化處理。

進(jìn)一步的，在建立所述風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型時，發(fā)電機(jī)采用剛體模型。

進(jìn)一步的，發(fā)電機(jī)與懸置系統(tǒng)之間設(shè)置為鉸接連接，懸置系統(tǒng)中的元件采用bushing進(jìn)行模擬，其扭轉(zhuǎn)剛度和扭轉(zhuǎn)阻尼均設(shè)置為0。

進(jìn)一步的，進(jìn)行正交試驗(yàn)時，首先對統(tǒng)計結(jié)果誤差進(jìn)行驗(yàn)證，然后以頻率分布和6階模態(tài)6個自由度的解耦為目標(biāo)，計算得到懸置元件的優(yōu)化剛度系數(shù)。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，首先建立風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型，對其進(jìn)行參數(shù)化處理后進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到優(yōu)化結(jié)果。由于本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是基于風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型進(jìn)行的分析，所以能夠有效降低風(fēng)機(jī)的振動和噪音。

附圖說明

圖1為實(shí)施例中風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法流程圖；

圖2為實(shí)施例中風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型示意圖；

圖3為實(shí)施例中風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)懸置元件的布置示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，用于降低風(fēng)機(jī)的振動和噪音。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，包括如下步驟：

(1)建立風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型，并設(shè)置模型中各部件之間的連接關(guān)系；

(2)對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的對彈性支撐剛度系數(shù)和發(fā)電機(jī)質(zhì)量進(jìn)行參數(shù)化處理；

(3)以懸置系統(tǒng)中懸置元件的剛度系數(shù)和發(fā)電機(jī)的質(zhì)量為設(shè)計變量，以固有頻率和解耦水平為目標(biāo)變量，進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到懸置元件的優(yōu)化剛度系數(shù)。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。

本實(shí)施例提供一種風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，其具體流程如圖1所示，步驟如下：

(1)使用adams軟件建立發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型，懸置系統(tǒng)由懸置元件按照特定的組合方式組成，如圖2和圖3所示，其中包括發(fā)電機(jī)1和懸置元件2；然后定義發(fā)電機(jī)及彈性支撐的質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量和剛度等參數(shù)，并將懸置系統(tǒng)中各部件之間設(shè)置為鉸接或者bushing力元的連接關(guān)系；發(fā)電機(jī)與懸置系統(tǒng)之間通過鉸接進(jìn)行連接，懸置元件使用bushing來模擬，bushing元件的扭轉(zhuǎn)剛度及扭轉(zhuǎn)阻尼設(shè)置為0；為了減少計算量，在發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)動力學(xué)模型中的發(fā)電機(jī)采用剛體模型；

(2)對發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型進(jìn)行靜平衡求解，并對其進(jìn)行模態(tài)計算，得到發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)的固有頻率和模態(tài)能量分布；判斷發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)的固有頻率是否滿足要求；如果不滿足，則根據(jù)模態(tài)能量分布判斷是否會對系統(tǒng)的振動造成影響；如果能，則進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化處理；

(3)對發(fā)動機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型進(jìn)行參數(shù)化處理，包括對彈性支撐剛度系數(shù)的參數(shù)化處理和發(fā)動機(jī)質(zhì)量的參數(shù)化處理；

(4)以懸置系統(tǒng)中懸置元件的剛度系數(shù)和發(fā)電機(jī)的質(zhì)量為設(shè)計變量，以懸置系統(tǒng)的固有頻率和解耦水平為目標(biāo)變量，在insight中進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計，對統(tǒng)計結(jié)果誤差驗(yàn)證后進(jìn)行優(yōu)化分析，以頻率分布和6階模態(tài)6個自由度的解耦為目標(biāo)，計算得到懸置元件的優(yōu)化剛度系數(shù)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計方法，包括如下步驟：建立風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型，并設(shè)置模型中各部件之間的連接關(guān)系；對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的對彈性支撐剛度系數(shù)和發(fā)電機(jī)質(zhì)量進(jìn)行參數(shù)化處理；以懸置系統(tǒng)中懸置元件的剛度系數(shù)和發(fā)電機(jī)的質(zhì)量為設(shè)計變量，以固有頻率和解耦水平為目標(biāo)變量，進(jìn)行正交試驗(yàn)，得到懸置元件的優(yōu)化剛度系數(shù)。由于本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是基于風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動力學(xué)模型進(jìn)行的分析，所以能夠有效降低風(fēng)機(jī)的振動和噪音。

技術(shù)研發(fā)人員：齊濤;蘇鳳宇;董姝言;晁貫良;何海建;楊揚(yáng);程林志;沈開慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：許繼集團(tuán)有限公司;許昌許繼風(fēng)電科技有限公司;國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲示范電站有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.10.20