基于导叶可调式液力变矩器的风电机组设计及优化

【摘要】：实现风力发电机组输出转速、输出功率恒定是目前大功率并网型风力发电机组的重要技术保障之一,因为风能资源不稳定是导致风电机组输出频率不稳定的直接原因。为了完成我国《风电发展“十二五”规划》提出的各项目标,使我国的风力发电技术达到世界领先水平,发展并网型风力发电机组势在必行。目前,我国在大功率风力发电机组领域的技术尚处于初级阶段。为了保证输出频率需与电网频率保持一致,要求发电机转速恒定,本论文展开对兆瓦级风力发电机组新型传动系统的研究。 以双联齿轮增速箱与液力机械调速装置相配合的新型传动方案为基础,设计了一套适用于2MW风力发电机组的传动系统,包括改变速度转动方向的圆锥齿轮传动系统、双联齿轮增速箱、液力机械调速装置及其控制流程。由于液力机械调速装置是该系统中的核心装置,而行星架作为该装置中输入端的主要受力部件,通过对其进行静力学分析发现,无论其所受应力还是位移变形均远远低于许用值。本着节省材料、降低成本的原则对其进行拓扑优化,得到满足工作要求的新型行星架结构。 通过对风电机组新型传动方案的不断完善,得到了满足并网型风力发电机组技术要求的传动系统。双联齿轮增速箱与液力机械调速装置相结合的创新方式实现了风力发电机组从低转速到高转速、恒定功率和恒定转速输出的重要作用,弥补了当前国内风力发电技术在该领域的空白,使我国风力发电技术向国际先进水平迈出了坚实的一步。 【关键词】：风力发电机组 液力机械调速 双联齿轮增速 拓扑优化
【学位授予单位】：大连交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM315;TH137.332
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 风力发电国内外研究现状10-15
• 1.2.1 国外现状10-12
• 1.2.2 国内现状12-15
• 1.3 风轮的种类15-16
• 1.4 研究内容及方案可行性分析16-18
• 1.4.1 研究内容16-17
• 1.4.2 研究方案及可行性分析17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 大功率风电机组传动方案设计概述19-33
• 2.1 风力发电机组理论与设计概述19-26
• 2.1.1 风力发电机组的能量转换和传输19-20
• 2.1.2 风力发电机组基本理论20-21
• 2.1.3 设计原则21-23
• 2.1.4 设计软件简介23-26
• 2.2 风力发电机组新型传动方案简介26-29
• 2.3 风电机组机械传动关系分析29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 主传动系统设计33-46
• 3.1 各传动部分传动比分配33-34
• 3.2 圆锥齿轮传动设计34-35
• 3.3 双联齿轮增速箱传动设计35-36
• 3.4 液力机械调速装置设计36-44
• 3.4.1 液力机械调速装置传动过程分析37-38
• 3.4.2 行星轮系传动比分配及配齿38-41
• 3.4.3 行星轮系主要部件的设计41-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 液力机械调速装置主要部件建模及分析46-62
• 4.1 三维模型的建立46-49
• 4.2 主要部件的结构分析及优化49-56
• 4.2.1 行星架的受力分析50-52
• 4.2.2 行星架静力学分析52-55
• 4.2.3 行星架的模态分析55-56
• 4.3 液力机械调速装置行星架结构拓扑优化56-61
• 4.3.1 拓扑优化技术56-57
• 4.3.2 行星架结构的拓扑优化57-58
• 4.3.3 优化后行星架静力学分析58-61
• 4.4 本章小结61-62
• 结论62-64
• 参考文献64-67
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文67-68
• 致谢68-69
• 附录A 液力机械调速装置行星齿轮传动相关图纸69-72

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