[发明专利]一种风机偏航系统的性能分析方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种风机偏航系统的性能分析方法。

背景技术

随着传统能源的日益消耗和环境的逐渐恶化，人们都在开发能够代替传统能源，并不会对环境造成影响的新型环保能源，其中风能和太阳能是目前最受关注的新型能源，风力发电技术和太阳能发电技术也是目前发展最快的新能源技术。

风机是在风力发电过程中，将风能转化为电能的设备，而偏航系统是风机中重要的设备，为了保证风机能够正常而持久的运行，需要对风机的偏航系统进行极限计算和疲劳计算。

目前对风机偏航系统中各部件进行极限计算和疲劳计算时，各实体部件之间的关系通常按照绑定关系进行处理，这使得载荷通过实体间的接触单元进行传递，而不能反映出偏航齿轮箱对载荷传递的影响。

如偏航系统在静止时，风载通过风轮传递的扭矩一方面通过偏航刹车盘进行传递，一方面通过偏航齿轮箱与偏航齿圈的齿啮合进行传递，此外在风机偏航时其扭矩则主要通过偏航齿轮箱的齿啮合进行传递。因此如果不考虑偏航齿轮箱的影响，而仅仅通过偏航刹车盘传递载荷，不符合实际的载荷传递路径。

此外，在对偏航系统进行疲劳计算时，风机在运行期间内的疲劳损伤通常未予以考虑，使得计算结果不够准确，存在较大的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风机偏航系统的性能分析方法，用于解决上述现有技术中对风机偏航系统进行性能分析时，载荷的传递路径与实际不相符的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种风机偏航系统的性能分析方法，包括如下步骤：

(1)建立包括偏航齿轮箱的风机偏航系统三维模型，将其导入有限元分析软件，并对其中各部件进行网格划分，定义单元类型和材料属性，建立风机偏航系统的有限元模型；

(2)设置风机偏航系统中各部件的属性和它们之间的连接方式；

(3)将建立好的风机偏航系统有限元模型导入总体模型；

(4)选择风机偏航系统的工况，对风机偏航系统中的偏航部件进行计算。

进一步的，所述风机偏航系统还包括偏航轴承、偏航刹车盘和偏航刹车钳。

进一步的，偏航齿轮箱中的偏航齿轮中的齿轮与偏航轴承之间的连接单元为组1单元，偏航刹车盘与偏航刹车钳之间的接触单元为组2单元；

当组1单元生效而组2单元不生效时，风机偏航系统处于静止工况；

当组1单元和组2单元同时生效时，风机偏航系统处于运动工况。

进一步的，所述风机偏航系统有限元模型中的各实体部件之间的连接方式设置为绑定连接。

进一步的，偏航齿轮箱中的变桨轴承滚珠采用Link10单元进行模拟，根据变桨轴承滚珠的刚度设置该Link10单元的截面属性，根据变桨轴承中滚珠的数目设定单元数目，并设置该Link10单元只受压力不受拉力。

进一步的，偏航齿轮箱中的齿轮与偏航轴承之间的连接关系通过Link10单元进行模拟，该Link10单元与偏航轴承之间的角度与齿轮副的啮合角一致，并设置该Link10单元只受压力不受拉力。

进一步的，变桨轴承齿轮轴采用Pipe16单元进行模拟，Pipo16单元外径与实际齿轮轴的外径一致。

进一步的，变桨齿轮箱的齿轮与齿轮轴之间的连接采用Beam4单元进行模拟。

本发明的有益效果是：本发明提供的技术方案，在建立风机偏航系统的有限元模型时考虑到了偏航齿轮箱对载荷传递路径的影响，所以建立的载荷传递路径与实际的载荷传递路径相同，对偏航系统性能的计算结果也比较精确。

本发明提供的技术方案，通过调节组1单元和组2单元选择偏航系统运行的工况，与以往只考虑风机的静止工况相比，计算结果更加可靠。

附图说明

图1为实施例中风机偏航系统的示意图；

图2为实施例中风机偏航系统的俯视图；

图3为实施例中偏航轴承模型的示意图；

图中包括：偏航齿轮箱1、偏航轴承2、偏航刹车盘3、偏航刹车钳4、偏航齿轮轴5、偏航齿轮箱齿轮6、偏航齿轮箱与偏航轴承连接单元7。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种风机偏航系统的性能分析方法，用于解决上述现有技术中对风机偏航系统进行性能分析时，载荷的传递路径与实际不相符的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种风机偏航系统的性能分析方法，包括如下步骤：