[发明专利]一种风力发电机组变桨柜安装支架的强度计算方法

说明书

本发明涉及一种风力发电机组变桨柜安装支架的强度计算方法，通过几何建模、动力学建模与动力学仿真分析，确定变桨柜及其支架在轮毂转动过程中的两个危险位置工况(即极限位置工况)，然后基于极限位置工况，建立包括变桨柜及其支架在内的有限元模型，分别施加重力载荷，进行两个极限位置工况下的有限元计算，两个有限元应力，根据这两个有限元应力计算得到变桨柜及其安装支架的极限安全系数和疲劳安全系数。通过上述方法，本发明得到的安装支架的应力大小和危险位置工况的准确度高，符合变桨柜及其支架在轮毂转动过程中的实际受力情况，能够实现变桨柜安装支架强度的准确校核。

技术领域

本发明属于风力发电设备性能检测技术领域，具体涉及一种风力发电机组变桨柜安装支架的强度计算方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求也在迅猛增长。然而受限于碳排放等环境因素，以及存储量的日益消耗，作为不可再生能源的化石能源的使用受到一定程度的限制，所以人们正在积极的寻找其它清洁无污染的可再生能源，以替代传统的化石能源。

风能、太阳能等清洁能源，越来越受到人们的重视，尤其是风能。由于国家政策的大力支持，近几年风电机组的国产化程度逐渐提高。为了保证风电机组设备的可靠性，需要对风机中各部件的疲劳强度等性能进行分析。

变桨系统在MW级风力发电机组结构和控制系统中起着重要的作用，变桨柜安装支架作为变桨柜与轮毂之间的连接结构，对变桨系统起着承载和支撑作用。如果变桨柜安装支架发生疲劳破坏，不仅会损坏变桨系统，影响风力发电性能，甚至会引发安全事故，因此为了保证风电机组设备的正常运行，需要对变桨柜安装支架的强度进行校核。

目前，大部分学者主要集中风力发电机组内部轮毂、主机架、后机架、连接螺栓和塔筒等部件的强度设计进行分析计算，而没有对风力发电机变桨柜安装支架的强度进行计算，因此，不能估计出安装支架对整个发电机组造成的影响，无法保证风电机组设备的正常运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机组变桨柜安装支架的强度计算方法，用于解决现有技术由于没有对发电机变桨柜安装支架的强度进行计算导致风电机组设备的可靠性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出一种风力发电机组变桨柜安装支架的强度计算方法，包括以下步骤：

1)建立变桨柜及其安装支架的几何模型，该几何模型中包括轮毂、变桨柜与安装支架；

2)建立所述几何模型的动力学仿真模型，获取变桨柜及其安装支架在轮毂转动过程中的受力变化情况，确定变桨柜及其安装支架在轮毂转动一周过程中受力最大与最小的两个极限位置工况；

3)对所述几何模型进行网格划分，分别建立所述两个极限位置工况下的有限元模型；

4)对两个极限位置工况下的有限元模型分别施加重力载荷，计算得到对应两个极限位置工况下，变桨柜及其安装支架在轮毂转动一周过程中焊缝热点的两个有限元应力，将安装支架部件的许用应力与每个有限元应力进行比较，得到变桨柜安装支架的极限安全系数。

本发明首先通过几何建模、动力学建模与动力学仿真分析，确定变桨柜及其安装支架在轮毂转动过程中的两个危险位置工况(即极限位置工况)，然后基于极限位置工况，建立包括变桨柜及其安装支架在内的有限元模型，分别施加重力载荷，进行两个极限工况下的有限元计算，得到对应两个极限位置工况下，变桨柜及其安装支架在轮毂转动一周过程中焊缝热点的两个有限元应力，一种极限位置工况下计算得到的有限元应力最大，另一种极限位置工况下得到的有限元应力最小，将安装支架部件的许用应力与每个有限元应力进行比较，最终得到两个变桨柜安装支架的极限安全系数，两个极限安全系数都用于结构的极限强度评估，当其中较小的极限安全系数大于1时，即认为结构的极限强度满足GL规范设计要求。通过上述方法，本发明得到的安装支架的应力大小和危险位置工况的准确度高，符合变桨柜及其安装支架在轮毂转动过程中的实际受力情况，能够实现变桨柜安装支架强度的准确校核。