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(jì)方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求也在迅猛增長(zhǎng)。然而受限于碳排放等環(huán)境因素，以及存儲(chǔ)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(wú)污染的可再生能源，以替代傳統(tǒng)的化石能源。

風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源，越來(lái)越受到人們的重視，尤其是風(fēng)能，由于國(guó)家政策的大力支持，近幾年風(fēng)電機(jī)組的國(guó)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(jí)的風(fēng)機(jī)可靠性普遍不高，其中尤其是風(fēng)機(jī)的振動(dòng)和噪音超標(biāo)。

發(fā)動(dòng)機(jī)作為風(fēng)機(jī)最主要的振源之一，其振動(dòng)通過(guò)懸置元件傳遞給機(jī)架，所以如果懸置元件設(shè)計(jì)的不合理，就會(huì)影響到整個(gè)風(fēng)機(jī)的振動(dòng)特性，減低機(jī)組的使用壽命，所以需要對(duì)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常重要。

目前懸置元件的選型多從靜力學(xué)的角度來(lái)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(guò)程中的變形量作為目標(biāo)來(lái)進(jìn)行控制，但很少?gòu)膭?dòng)力學(xué)的角度進(jìn)行分析，而風(fēng)機(jī)作為一個(gè)由多部件組成的系統(tǒng)，其動(dòng)力學(xué)性能對(duì)風(fēng)機(jī)振動(dòng)及噪聲的影響較大，所以現(xiàn)有的懸置系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，不能有效的降低風(fēng)機(jī)的振動(dòng)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(jì)方法，用于降低風(fēng)機(jī)的振動(dòng)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(jì)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(dòng)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(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的對(duì)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(jì)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(dòng)力學(xué)模型之后，對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行靜平衡求解和模態(tài)計(jì)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(dòng)力學(xué)模型時(shí)，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(shí)，首先對(duì)統(tǒng)計(jì)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(gè)自由度的解耦為目標(biāo)，計(jì)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(dòng)力學(xué)模型，對(duì)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(dòng)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(dòng)和噪音。

附圖說(shuō)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(jì)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(dòng)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(jì)方法，用于降低風(fēng)機(jī)的振動(dòng)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(jì)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(dòng)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(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的對(duì)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(jì)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(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)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(jì)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(dòng)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(dòng)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(guò)鉸接進(jìn)行連接，懸置元件使用bushing來(lái)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(jì)算量，在發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型中的發(fā)電機(jī)采用剛體模型；

(2)對(duì)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行靜平衡求解，并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，得到發(fā)動(dòng)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(dòng)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(huì)對(duì)系統(tǒng)的振動(dòng)造成影響；如果能，則進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化處理；

(3)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行參數(shù)化處理，包括對(duì)彈性支撐剛度系數(shù)的參數(shù)化處理和發(fā)動(dòng)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(jì)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(jì)，對(duì)統(tǒng)計(jì)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(gè)自由度的解耦為目標(biāo)，計(jì)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(jì)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(dòng)力學(xué)模型，并設(shè)置模型中各部件之間的連接關(guān)系；對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)懸置系統(tǒng)的對(duì)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(jì)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(dòng)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(dòng)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(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)新源張家口風(fēng)光儲(chǔ)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