[发明专利]低风速风电机组螺栓智能布局设计方法、装置及风电机组

说明书

本发明公开了一种低风速风电机组螺栓智能布局设计方法、装置及风电机组，螺栓为用于连接变桨轴承与叶片根部的叶片连接螺栓，方法包括：获取输入的叶片根部参数，确定多个螺栓在叶片根部圆周上的位置分布；获取各螺栓承受的极限和疲劳载荷；根据安全裕度确定不同的位置的螺栓，完成叶片根部所有螺栓的布局，其中所有螺栓的极限载荷安全裕度设置相同、疲劳载荷安全裕度相同。本发明在叶片根部圆周上采用等安全裕度的螺栓设计，有效规避了强度风险，降低了螺栓成本，提高了机组的竞争力；另外，叶片根部的螺栓设计可推广到与变桨轴承连接的轮毂连接螺栓设计，与偏航轴承连接的塔筒顶端连接螺栓设计，与地基连接的塔筒底端连接螺栓设计，通用性好。

技术领域

本发明涉及风电机组设计领域，特别是涉及一种低风速风电机组螺栓智能布局设计方法、装置及风电机组。

背景技术

随着能源消耗日益增长和环境保护的需求增加，可再生新能源开发越来越受重视，其中风力发电是发展最快的新能源之一，风电机组设计则成为风能行业至关重要的技术。

风电机组在整体结构上包括叶片、变桨轴承、轮毂、机舱、偏航轴承、塔筒等，其中，变桨轴承与叶片和轮毂均通过螺栓连接，偏航轴承与塔筒通过螺栓连接，塔筒和地基通过螺栓连接。风电机组各部件间的连接靠螺栓传递载荷，因此螺栓的设计也尤为重要。

目前风电机组的螺栓设计，一般是以最大的载荷设计计算所有的螺栓，使所有的螺栓设计均相同，增加了整机成本。

而目前风电机组，尤其是我国近几年重点发展的低风速发电机组，其与常规机型不同，低风速风电机组开发一般具备大风轮、高塔筒等特点，这必然导致风电成本的提高，再加上风电行业竞争日益激烈，低风速风电机组降成本将成为至关重要的改进目标。

由此可见，上述现有的风电机组螺栓布局在结构、方法与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种可降低生产成本、提高竞争力且通用性强的风电机组螺栓智能布局设计方法及风电机组，成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可降低生产成本、提高竞争力且通用性强的风电机组螺栓智能布局设计方法、装置及风电机组。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种低风速风电机组螺栓智能布局设计方法，所述螺栓为用于连接变桨轴承与叶片根部的叶片连接螺栓，所述螺栓智能布局包括：

S1获取输入的叶片根部参数，确定多个所述螺栓在叶片根部圆周上的位置分布；

S2获取所述叶片根部圆周上各螺栓承受的极限载荷和疲劳载荷；

S3根据安全裕度确定不同的位置的螺栓，完成叶片根部所有螺栓的布局，其中所有螺栓的极限载荷安全裕度设置相同，所述所有螺栓的疲劳载荷安全裕度相同。

作为本发明进一步地改进，所述叶片根部参数包括叶片根部节圆直径、叶片根部连接的螺栓个数，所有螺栓均匀分布在叶片根部圆周上。

进一步地，所述螺栓承受的极限载荷和疲劳载荷是根据有限元分析方法获得的。

作为本发明的一种优选替换方案，所述螺栓为用于连接变桨轴承与轮毂的轮毂连接螺栓，对应地，所述叶片根部替换为：与变桨轴承连接的轮毂连接端。

作为本发明的另一种优选替换方案，所述螺栓为用于连接偏航轴承与塔筒顶端的塔筒顶端连接螺栓，对应地，所述叶片根部替换为：与偏航轴承连接的塔筒顶端。

作为本发明的再一种优选替换方案，所述螺栓为用于连接塔筒底端与地基的塔筒底端连接螺栓，对应地，所述叶片根部替换为：与地基连接的塔筒底端。

另一方面，本发明还提供了一种风电机组螺栓智能布局设计装置，包括：