风力机变桨轴承动态特性分析与在线监测研究

发布时间：2023-08-13 19:47

　　风能是一种蕴含着巨大财富的可再生能源,在大力倡导使用清洁能源的今天,风力发电技术显然满足未来的发展趋势。伴随着风电场的大量建设,风电技术也在全球范围内快速地发展起来,与此同时,对风力发电机自身的结构强度和运行过程中的维护工作提出更高的要求。风力发电机主要由塔筒、机架、发电机、齿轮箱、主轴、轮毂、叶片等机械部件组成,其中作为叶片与轮毂之间连接件,变桨轴承螺栓是风力机上重要的紧固部件之一,在风力发电机运行过程中具有重要作用。本文通过对风力机叶根受载的力学分析,针对变桨轴承螺栓的失效机理进行研究,并针对螺栓的故障类型提出一项风力机变桨轴承螺栓在线监测装置的设计方案,能够对变桨轴承螺栓进行实时监测,及时排除故障隐患,具有一定实际工程意义。本文以2MW风力发电机变桨轴承螺栓作为研究对象,从以下几个方面进行研究。利用空气动力学的相关基本理论结合湍流风速模型,根据风力机叶片的受载情况和与变桨轴承的连接结构,通过对变桨轴承螺栓的载荷分布进行分析,得到变桨轴承螺栓载荷强度的计算方法,为螺栓的强度分析和失效机理研究提供了理论基础。对叶片及变桨轴承的三维模型进行模态分析,得到各模型的前六阶固有频率。通过对模...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景
    1.3 课题研究目的与意义
    1.4 国内外技术研究现状综述
        1.4.1 变桨轴承国内外研究现状
        1.4.2 风力机高强度螺栓国内外研究现状
    1.5 主要研究内容
第2章 风力机变桨轴承载荷理论分析
    2.1 风力机空气动力学理论基础
        2.1.1 贝茨理论
        2.1.2 叶素理论
        2.1.3 动量—叶素理论
        2.1.4 三维湍流模型
    2.2 风力发电机叶根载荷分析
        2.2.1 载荷坐标系建立
        2.2.2 叶根载荷分析
    2.3 整体载荷分析
    2.4 小结
第3章 风力机叶片与变桨轴承模态分析
    3.1 三维建模相关软件介绍
        3.1.1 Solid Works三维建模软件
        3.1.2 Profili翼型软件介绍
    3.2 风力机叶片的三维建模
        3.2.1 叶片及其相关参数介绍
        3.2.2 叶片建模方法及流程
    3.3 叶片与变桨轴承模型建立
        3.3.1 变桨轴承介绍
        3.3.2 整体变桨模型的三维建模
    3.4 风力机叶片与变桨轴承的有限元模态分析
        3.4.1 添加材料参数及网格划分
        3.4.2 叶片及变桨轴承有限元模态分析
        3.4.3 模态结果分析
    3.5 小结
第4章 风力机变桨轴承动态分析
    4.1 风力机叶片载荷计算
        4.1.1 GH Bladed软件介绍
        4.1.2 风力机叶片建模
        4.1.3 三维湍流风速的模拟计算
        4.1.4 叶根载荷计算
    4.2 风力机变桨轴承有限元模型建立
        4.2.1 模型建立及材料设置
        4.2.2 网格划分及边界条件设置
    4.3 风力机变桨轴承强度分析
    4.4 小结
第5章 风力机变桨轴承螺栓在线监测
    5.1 监测装置设计原理
        5.1.1 霍尔传感器的介绍
        5.1.2 霍尔传感器的分类
        5.1.3 变桨螺栓监测原理
    5.2 螺栓监测原理实验
        5.2.1 监测原理实验
        5.2.2 实验数据处理
        5.2.3 实验结论
    5.3 变桨轴承螺栓在线监测装置介绍
        5.3.1 监测原理
        5.3.2 监测设备的组成
        5.3.3 设备的安装与拆卸
        5.3.4 在线监测装置试验
        5.3.5 在线监测装置与其他监测方法的对比
    5.4 小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：3841828