[發(fā)明專利]一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)彈性支撐的選型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510040654.1
• 申請日: 2015-01-27
• 公開（公告）號: CN104657541B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙萍;楊軍;陳高華;譚湘;梁裕國;王永勝;谷小輝;楊柳;王靛
• 申請（專利權(quán)）人: 南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙)43008
• 代理人: 趙洪,周長清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到風(fēng)電設(shè)備領(lǐng)域，特指一種適用于風(fēng)電設(shè)備中風(fēng)電發(fā)電機(jī)彈性支撐的選型方法。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)鍵部件，必須保證其在工作狀態(tài)下運行平穩(wěn)且無共振存在。發(fā)電機(jī)由于設(shè)計和結(jié)構(gòu)方面的原因，轉(zhuǎn)子都有一個質(zhì)量偏心，在旋轉(zhuǎn)運動過程中，由于質(zhì)量偏心所產(chǎn)生的離心力的作用而產(chǎn)生振動。發(fā)電機(jī)的輸入軸通過聯(lián)軸器與齒輪箱高速輸出軸相連，從而使發(fā)電機(jī)所獲得的是一個高頻激勵載荷。如果發(fā)電機(jī)在運行過程中把高頻振動傳遞給機(jī)架，將大大影響機(jī)架的疲勞強(qiáng)度及壽命。發(fā)電機(jī)彈性支撐的一個重要作用就是減弱從發(fā)電機(jī)傳遞到機(jī)架的高頻振動。

目前，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組主要零部件的設(shè)計壽命一般為20年，國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電機(jī)彈性支撐的制造廠商不多，主要關(guān)注的也是滿足整機(jī)廠商提供的參數(shù)要求，對于減振效果的檢測及評估大多缺乏必備的設(shè)備和檢測手段。此外，國內(nèi)主要整機(jī)廠商在原來技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量的國產(chǎn)化和降本減重工作，導(dǎo)致其系統(tǒng)參數(shù)可能發(fā)生了很大的改變，而對于發(fā)電機(jī)彈性支撐的剛度和阻尼參數(shù)要求可能還沿用原來的參數(shù)，導(dǎo)致零部件與系統(tǒng)不配套，穩(wěn)定性和減振不滿足整機(jī)要求，引起較大的振動甚至對系統(tǒng)造成破壞。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)振動必須滿足ISO 10816和VDI 3834的要求，而彈性支撐的選型是否正確直接影響其減振降噪效果。風(fēng)電行業(yè)目前對發(fā)電機(jī)彈性支撐選型階段所做的主要工作是計算發(fā)電機(jī)系統(tǒng)在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)是否存在共振，沒有對其減振降噪效果進(jìn)行分析、計算和評估，也沒有對其他典型頻率如電網(wǎng)的一倍頻和二倍頻等頻率下是否存在共振進(jìn)行分析和計算。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡單、易操作、效果好的風(fēng)電發(fā)電機(jī)彈性支撐的選型方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種風(fēng)電發(fā)電機(jī)彈性支撐的選型方法，其步驟為：

S1：彈性支撐的穩(wěn)定性計算，求出滿足要求的剛度參數(shù)Kz₁；

S2：工作轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的共振計算，求出滿足避開共振區(qū)要求的剛度最大值Kz₂；

S3：彈性支撐和發(fā)電機(jī)整體的減振效果仿真計算；找出滿足要求的彈性支撐剛度最大值Kz₃、Ky₃、Kx₃；

S4：選擇發(fā)電機(jī)彈性支撐剛度參數(shù)，確定彈性支撐型號。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟S1的流程為：

計算極限應(yīng)變ε_e：

計算極限應(yīng)變ε_f：

m表示發(fā)電機(jī)彈性支撐所支撐的等效質(zhì)量；T_max、T_r分別表示作用于彈性支撐的極限扭矩和額定扭矩，疲勞載荷的變化范圍按額定扭矩±50％變化范圍計算；l表示發(fā)電機(jī)彈性支撐在水平方向上的跨距；n表示彈性支撐數(shù)量；K₁₁、K₁₂分別表示滿足極限和疲勞要求的剛度值；

由上述兩式分別計算出滿足要求的最小值K₁₁和K₁₂，選K₁₁和K₁₂中較大的值作為滿足彈性支撐穩(wěn)定性要求的剛度最小值Kz₁。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：根據(jù)發(fā)電機(jī)的載荷特點與激勵方式，振動方向主要為沿Z軸的直線振動與繞X軸的繞角振動，所述步驟S2的流程為：

沿Z軸的直線振動：

繞X軸的繞角振動：

式中，k_z、k_y分別表示彈性支撐Z和Y方向上的剛度，m為彈性支撐所支撐的等效質(zhì)量，a_i為彈性支撐在X方向上離發(fā)電機(jī)重質(zhì)心位置的距離，b_i為彈性支撐在Y方向上離發(fā)電機(jī)重心位置的距離，h為彈性支撐離發(fā)電機(jī)重心位置的垂向高度，Ix為發(fā)電機(jī)繞X軸的轉(zhuǎn)動慣量，Iy為發(fā)電機(jī)繞Y軸的轉(zhuǎn)動慣量；

評估方法：

f_m為激勵頻率、f_n為固有頻率，當(dāng)Z＝0.8～1.2時，系統(tǒng)處于共振區(qū)，當(dāng)時系統(tǒng)處于過渡區(qū)，當(dāng)時系統(tǒng)處于隔振區(qū)；根據(jù)上述三個公式求出滿足的彈性支撐垂向剛度最大值Kz₂和Ky₂。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述步驟S3的流程為：