风电机组可用性设计风险分析及提升研究

发布时间：2020-10-18 13:09

　　 近年来,世界范围内越来越广泛推广运用风电,给风电机组设计制造企业带来巨大市场机遇的同时,也带来了挑战。风力机组长期在恶劣的自然条件及工况下运行,停运率高,维修不便且维修费用昂贵。目前大多数学者的研究重点是从发生问题后的维修分析入手研究运用可靠性,没有从前期的设计阶段去系统全面地分析和提升可用性设计,因此针对风电机组开展设计风险分析与设计改进的研究,改进风电机组可用性设计,使中国制造走向中国创造,具有重要的意义。本文总结了风电机组设计阶段中存在的主要问题,例如不全面的可用性设计要求分析、功能设计与可靠性设计及可维护性设计不同步考虑、可制造性较差等,给出了解决问题的思路和风电机组可用性设计风险分析和提升研究的路线,提出全面的可用性设计风险分析准则、建立优化的风电机组设计风险分析模型;分析了传统的优化方法之田口方法优点及局限性,提出了结合可用性设计风险分析模型把可优化的单因子或多因子进行可测量性转化、可行性排序然后再优化设计、验证设计的方法,使因子的优化的目标更清楚,在兼顾可制造性的前提下充分发挥设计提升可用性的潜力;本研究在某全球风电行业市场占有率第一的公司实际运用,分析了风电机组最薄弱环节主齿轮箱系统,提升了可用性设计质量并产生了一定的经济效益和社会效益。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TM315
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 风力发电技术背景
        1.1.1 风力发电行业背景
        1.1.2 风电机组的总体设计要求
    1.2 风电机组可用性设计风险研究现状
        1.2.1 国内风电机组可用性设计风险研究现状
        1.2.2 国外风电机组可用性设计风险研究现状
        1.2.3 国内外风电机组可用性设计风险分析研究的总结
    1.3 论文主要研究内容
    1.4 论文研究的主要路线
    1.5 本章小结
第2章 风电机组可用性风险与设计的关系
    2.1 风电机组结构和功能简介
    2.2 主流的双馈型风电机组主要系统
    2.3 双馈型风电机组系统薄弱环节
    2.4 风电机组可用性风险与设计的关系
        2.4.1 风电机组可靠性风险与设计的关系
        2.4.2 风电机组可维修性风险与设计的关系
    2.5 风电机组生产风险与设计的关系
    2.6 风电机组可用性风险减少过程与设计的关系
    2.7 本章小结
第3章 针对风电机组建立可用性设计风险分析准则
    3.1 定义风电机组的重要零件
    3.2 风电机组可靠性设计风险的分类及分级
        3.2.1 风电机组可靠性设计风险的分类
        3.2.2 风电机组可靠性设计风险的分级
    3.3 风电机组可维修性设计风险的分类及分级
    3.4 风力发电机组可制造性设计风险分类及分级
    3.5 考虑可用性和可制造性风险的严重程度S的评分
    3.6 建立风电机组风险发生的可能程度O评分
        3.6.1 基于历史数据的风险发生可能程度O评分
        3.6.2 无历史数据的风险发生可能程度O评分
    3.7 建立风电机组设计风险探测度D的评分
    3.8 本章小结
第4章 建立可用性设计风险模型分析和提升可用性
    4.1 建立可用性设计风险模型的思路
        4.1.1 建立系统可用性设计风险模型的思路和步骤
        4.1.2 建立子系统可用性设计风险模型的思路
    4.2 风电机组子系统的可靠性和可维护性设计风险分析
        4.2.1 可靠性设计要求及其在FMEA的表达
        4.2.2 可维护性设计要求及其在FMEA的表达
    4.3 通过设计优化减少可用性设计风险
        4.3.1 标准化设计防范措施和发现措施
        4.3.2 可用性设计风险降低的表征
        4.3.3 建立可用性设计风险决策矩阵选择综合风险最小的设计方案
    4.4 单因子或多因子优化设计进一步提升可用性
        4.4.1 传统的优化方法之田口方法一般步骤及优点
        4.4.2 田口安全系数法优化单因子设计的局限性
        4.4.3 田口方法优化多因子设计的局限性及改善方向
    4.5 本章小结
第5章 风电机组最薄弱环节主齿轮箱的可用性设计分析及提升
    5.1 建立以主齿轮箱为焦点的系统模型
    5.2 依据模型进行系统可用性风险分析
        5.2.1 风电机组对主齿轮箱的可用性影响
        5.2.2 主齿轮箱对风电机组可用性的影响
    5.3 建立主齿轮箱子系统模型进行可用性设计风险分析
        5.3.1 建立主齿轮箱子系统可用性设计模型
        5.3.2 主齿轮箱可用性风险分析实例
        5.3.3 用设计决策矩阵求主齿轮箱行星轮系齿轮最优设计方案
    5.4 优化主齿轮箱行星轮系齿轮参数设计提升可靠性
        5.4.1 根据专家组意见按重要性把与断齿相关的设计参数排序
        5.4.2 需重点改善的宏观设计参数的可测量性转化
        5.4.3 尝试需改善的设计参数组合
        5.4.4 做DOE找设计参数组合规律
        5.4.5 验证改善效果,确定设计改善方案
    5.5 风电机组最薄弱环节主齿轮箱可用性设计提升总结
        5.5.1 减少设计的反复
        5.5.2 关于可靠性、可维修性、可制造性的提升
        5.5.3 完善和改进设计规范
        5.5.4 基于可用性设计风险分析更精确地优化故障监控系统
        5.5.5 产生的经济和社会效益
    5.6 本章小结
结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
在学期间发表论文和科研成果

【参考文献】

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