风电传动链非扭矩载荷技术研究

【摘要】：能源是支持世界经济发展的重要因素和战略资源。人类社会发展的历史与能源的开发和利用水平密切相关。每一次新能源的开发都使人类经济的发展产生质的飞跃。 风能作为一种清洁的可再生能源,具有较好的经济效益和社会效益。但在目前的技术条件下,风力发电与其它发电方式相比还存在劣势。国内风电不管在理论还是应用领域与发达国家还有很大差距。因此,深入研究风力发电技术对于实现风能的持久开发和风电机组的国产化具有重要意义。在风力发电相关技术研究中,由于存在环境、天气等很多因素,不便进行现场测试及试验,因此建立风电试验平台就显得很有必要。 本论文以REPOWER 5MW风机为研究对象,同时兼顾浙江运达风电股份公司风力发电系统国家重点实验室5MW整机试验台建设需求,在以前风电传动链全功率试验台研究的基础上,增加了五自由度非扭矩载荷模拟器,因而在实验室的环境下实现了对真实风电轮毂载荷的初步模拟。全文主要内容如下： 第一章阐述了国内外风电发展现状,对国内外风机传动链试验技术进行了调查研究及总结,明确了本论文研究对象和主要内容。 第二章对风力发电的主要原理进行研究,包括风机叶片空气动力学、风机传动链载荷和风机叶片载荷。 第三章以REpower 5M风机为原型,综合其它同类型风机参数,描述了典型的陆上5MW风机参数。根据IEC风电规范选择比较典型的风机工况,利用气动弹性仿真软件FAST计算主轴载荷,同时对载荷数据进行时域和频域分析,确定载荷变化规律。 第四章对非扭矩载荷模拟器的机械系统和液压系统进行设计。分析描述了加载器机械结构力作用原理,对加载器的液压系统进行了初步设计建模。利用ADAMS对机械结构进行仿真,同时介绍了加载器的测控系统及其界面设计。 第五章对非扭矩载荷模拟器的应用进行方案设计。讨论了其在风电齿轮箱全功率试验台以及风电整机试验台上的应用,并对试验台重要产品做了阐述。 第六章对全文进行总结和展望,对将来的工作提出一些设想。 【关键词】：风力发电机 传动链 非扭矩载荷 模拟 试验台 风机整机 风机主齿轮箱
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-28
• 1.1 引言10-11
• 1.2 国内外风电发展现状11-13
• 1.2.1 国外风电发展现状11-12
• 1.2.2 国内风电发展现状12-13
• 1.3 风力发电机传动链13-17
• 1.3.1 风电传动链概述13-15
• 1.3.2 风电传动链失效分析15-16
• 1.3.3 通过试验技术提高风电传动链可靠性16-17
• 1.4 风电传动链试验技术17-22
• 1.4.1 风电主齿轮箱试验技术国内外研究现状17-19
• 1.4.2 风电传动链总成试验技术国内外研究19-22
• 1.5 论文研究对象、研究目的及意义22-26
• 1.5.1 论文的研究对象22-25
• 1.5.2 论文研究目的和意义25-26
• 1.6 论文的主要研究内容26-28
• 第2章 风电传动链非扭矩载荷原理28-33
• 2.1 引言28
• 2.2 风机载荷简介28-32
• 2.2.1 风机叶片翼型几何参数28-29
• 2.2.2 风机叶片空气动力29-30
• 2.2.3 风机叶片载荷及结构30-31
• 2.2.4 风机传动链非扭矩载荷分析31-32
• 2.3 本章小结32-33
• 第3章 风电主机传动链非扭矩载荷建模仿真计算33-56
• 3.1 引言33-34
• 3.2 风机参数配置及载荷分析34-42
• 3.2.1 典型陆上5MW风机参数34-39
• 3.2.2 风机载荷分析39-42
• 3.3 主轴载荷仿真计算42-45
• 3.3.1 FAST软件简介42-43
• 3.3.2 仿真模型及结果43-45
• 3.4 主轴载荷数据处理45-54
• 3.4.1 时域分析45-54
• 3.4.2 频域分析54
• 3.5 本章小结54-56
• 第4章 风电传动链非扭矩载荷模拟器设计分析56-71
• 4.1 引言56
• 4.2 模拟器整体分析56-61
• 4.2.1 机械结构57-60
• 4.2.2 液压系统60-61
• 4.3 机械系统初步设计61-65
• 4.3.1 机械结构三维图61
• 4.3.2 底座三维图61-62
• 4.3.3 ADAMS简介62
• 4.3.4 仿真模型及结果62-65
• 4.4 电液系统初步设计分析65-68
• 4.4.1 电液伺服控制系统原理65-66
• 4.4.2 液压元件选取66-68
• 4.5 测控系统初步设计分析68-70
• 4.5.1 测控系统原理68-69
• 4.5.2 作动器多点加载的解耦控制69
• 4.5.3 测控系统软件界面69-70
• 4.6 本章小结70-71
• 第5章 风电传动链非扭矩载荷模拟器方案设计71-81
• 5.1 引言71
• 5.2 非扭矩载荷模拟器试验台参数整体设计71-73
• 5.3 主齿轮箱非扭矩载荷模拟器方案设计73-74
• 5.4 风电整机非扭矩载荷模拟器方案设计74-75
• 5.5 试验台配置简介75-80
• 5.5.1 变频器76-78
• 5.5.2 交流变频电机78-79
• 5.5.3 扭矩法兰79-80
• 5.6 本章小结80-81
• 第6章 总结与展望81-83
• 6.1 总结81
• 6.2 展望81-83
• 参考文献83-87
• 作者简介87

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