风电机组传动链设计及评价研究

【摘要】： 风电机组传动链设计是研究和解决风能转换为动力的传动方式和布局问题,是风电机组系统设计的首要任务和核心技术。因此,对风电机组传动链的设计和评价的科学性、可操作性十分重要。该论文以定性和定量分析相结合的方式,系统的研究了风电机组传动链设计方案、评价指标和评价体系。研究成果为风电机组传动链选型提供了依据,具有工程应用价值。 论文主要研究内容如下: ①对大型风电机组传动链的主要类型进行了研究分析,提出了选择风电机组类型的基本原则。 ②分析研究了双馈式变速恒频基本型传动链的方案,建立了评价指标体系。 ③以定性和定量相结合的方法进行指标评价。在气动性能分析中,以实例验证了两叶片和三叶片风力机的额定风速,以额定风速为变量,量化的说明了三叶片风机的气动性能优势。在主轴动态特性分析中,用有限元分析方法进行了几种常用传动链主轴的模态分析,并用叶片通过频率与主轴最低固有频率的比值为变量,量化了主轴的动态特性。在主轴轴承寿命评价中,运用传动系统分析软件建立了几种常用传动链的传动模型,并对轴承进行了寿命分析,运用威布尔分布公式推导出二十年主轴轴承的未失效率,并以未失效率为变量,量化了风电机组主轴轴承的可靠性。 ④以线性加权法建立了水平轴风电机组的评价体系,以评价指标的重要程度进行了权系数的确定。基于特例,运用功效系数法以各种传动链类型的额定风速值、主轴振动频率、主轴轴承二十年未失效率为基础转换为评测分数值,得到综合测评结果,并以实例进行了说明。 【关键词】：水平轴风电机组 传动链评价 气动力分析 主轴轴承寿命 线性加权法
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM315
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 论文的选题背景8
• 1.2 与本课题相关的国内外现状8-9
• 1.3 课题主要内容9-11
• 2 风电机组传动链的组成及分类11-22
• 2.1 传动链的组成11-12
• 2.2 传动链的基本分类12-18
• 2.3 常用传动链的结构形式18-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 风电机组传动链评价指标22-26
• 3.1 传动链的评价指标22-23
• 3.2 评价指标的构成与解释23-25
• 3.3 本章小结25-26
• 4 风电机组传动链评价方法26-50
• 4.1 叶片个数的气动性能分析26-32
• 4.1.1 致动盘的涡流柱面模型26
• 4.1.2 叶素理论26-28
• 4.1.3 偏航力矩和俯仰力矩28-31
• 4.1.4 二叶片和三叶片风机功率性能分析31-32
• 4.2 主轴动态特性分析32-41
• 4.2.1 主轴振动问题描述33
• 4.2.2 运动方程33-34
• 4.2.3 特征值分析34-35
• 4.2.4 Ⅱ型传动链的结构动力学性能分析35-39
• 4.2.5 传动链动态分析评价39-41
• 4.3 主轴轴承寿命评价41-49
• 4.3.1 Romax Designer 简介41-42
• 4.3.2 轴承寿命的威布尔分布42-43
• 4.3.3 滚动轴承额定动载荷43
• 4.3.4 基本额定寿命43-44
• 4.3.5 修正额定寿命44
• 4.3.6 常用传动链主轴轴承寿命分析44-48
• 4.3.7 基于20 年轴承未失效率的可靠性分析48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 5 风电机组传动链评价体系50-58
• 5.1 多目标规划50-51
• 5.2 评价函数法51-54
• 5.2.1 线性加权和函数51-52
• 5.2.2 权系数确定方法52-54
• 5.3 功效系数法54
• 5.4 传动链综合评价54-57
• 5.5 本章小结57-58
• 6 结论与展望58-59
• 6.1 主要结论58
• 6.2 后续研究工作展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-63
• 7 附录63
• A. 攻读硕士学位期间所发表的论文63
• B. 攻读硕士学位期间参与的课题研究63

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