[發明專利]一種風力發電機組后機架的強度評估方法及系統

在審

• 申請號: 201811003136.2
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN110874514A
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 呂杏梅;鐘杰;李洲;李秀珍;陸道輝;張述森;巫發明;祝洪波;楊柳;李慧新;蔣紅武
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車研究所有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;F03D13/20
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清;蔣維特

1.一種風力發電機組后機架的強度評估方法，其特征在于：

S1.構建風力發電機組的有限元模型，所述有限元模型中，后機架和/或立柱采用殼單元模型；

S2.在所述有限元模型中配置施加在所述后機架上載荷邊界，所述載荷邊界包括重力載荷和慣性載荷；

S3.基于所述有限元模型，評估所述風力發電機組后機架的強度。

2.根據權利要求1所述的風力發電機組后機架的強度評估方法，其特征在于：步驟S1中，還包括為所述殼單元模型配置厚度、材料屬性特征；所述有限元模型中機艙罩、控制柜、散熱器、發電機采用質量單元模型。

3.根據權利要求2所述的風力發電機組后機架的強度評估方法，其特征在于：步驟S2中所述重力載荷包括由機艙罩、控制柜、散熱器、發電機的重力而產生的重力載荷；所述慣性載荷包括：機艙在塔頂坐標系下沿X坐標軸方向的加速度載荷，和/或機艙在塔頂坐標系下沿Y坐標軸方向的加速度載荷，和/或機艙在塔頂坐標系下繞X坐標軸的角加速度載荷，和/或機艙在塔頂坐標系下繞Y坐標軸的角加速度載荷，和/或機艙在塔頂坐標系下繞Z坐標軸的角加速度載荷。

4.根據權利要求2所述的風力發電機組后機架的強度評估方法，其特征在于：在所述步驟S2中，還包括對所述有限元模型中前機架的底部三個平動方向的自由度設置約束。

5.根據權利要求4所述的風力發電機組后機架的強度評估方法，其特征在于：在所述步驟S2中，還包括對所述有限元模型中前機架和后機架之間設置綁定約束。

6.根據權利要求1至5任一項所述的風力發電機組后機架的強度評估方法，其特征在于：步驟S3中所述評估所述風力發電機組后機架的強度包括對后機架靜強度的評估：在所述重力載荷和所述慣性載荷的條件下，分析計算后機架的實際受力狀態，并確定后機架的范式等效應力，根據后機架材料的屈服強度來判斷所述后機架的靜強度是否滿足設計要求。

7.根據權利要求1至5任一項所述的風力發電機組后機架的強度評估方法，其特征在于：步驟S3中所述評估所述風力發電機組后機架的強度包括對后機架母材的疲勞強度的評估：將后機架的載荷歷程轉化為應力歷程，并根據應力歷程計算母材的疲勞損傷值。

8.根據權利要求1至5任一項所述的風力發電機組后機架的強度評估方法，其特征在于：步驟S3中所述評估所述風力發電機組后機架的強度包括對后機架剛度的評估：根據所述有限元模型，通過模態疊加法計算后機架的各階頻率，當后機架的局部模態頻率落于預設的第一頻率范圍時，判斷后機架需要加強；當后機架的整體模態頻率落于預設的第二頻率范圍時，判斷后機架需要進行系統優化。

9.一種風力發電機組后機架的強度評估系統，其特征在于：包括建模子系統和評估子系統；

所述建模子系統用于構建風力發電機組的有限元模型，所述有限元模型中，后機架和/或立柱采用殼單元模型；在所述有限元模型中配置施加在所述后機架上載荷邊界，所述載荷邊界包括重力載荷和慣性載荷；

所述評估子系統用于基于所述有限元模型，評估所述風力發電機組后機架的強度。

10.根據權利要求9所述的風力發電機組后機架的強度評估系統，其特征在于：所述建模子系統還用于為所述殼單元模型配置厚度、材料屬性特征；還用于配置所述有限元模型中機艙罩、控制柜、散熱器、發電機為質量單元模型。

11.根據權利要求10所述的風力發電機組后機架的強度評估系統，其特征在于：所述建模子系統配置的重力載荷包括由機艙罩、控制柜、散熱器、發電機的重力而產生的重力載荷；

所述建模子系統配置的慣性載荷包括：機艙在塔頂坐標系下沿X坐標軸方向的加速度載荷，和/或機艙在塔頂坐標系下沿Y坐標軸方向的加速度載荷，和/或機艙在塔頂坐標系下繞X坐標軸的角加速度載荷，和/或機艙在塔頂坐標系下繞Y坐標軸的角加速度載荷，和/或機艙在塔頂坐標系下繞Z坐標軸的角加速度載荷。