[发明专利]一种风力发电机组后机架的强度评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种风力发电机组后机架的强度评估方法及系统，方法包括：S1.构建风力发电机组的有限元模型，所述有限元模型中，后机架和/或立柱采用壳单元模型；S2.在所述有限元模型中配置施加在所述后机架上载荷边界，所述载荷边界包括重力载荷和惯性载荷；S3.基于所述有限元模型，评估所述风力发电机组后机架的强度。具有可准确反映风力发电机组后机架的载荷情况，从而可以准确的对后机架的强度进行评估，评估结果可靠性高等优点。

技术领域

本发明涉及风力发电机组后机架评估技术领域，尤其涉及一种风力发电机组后机架的强度评估方法。

背景技术

后机架是风力发电机组的关键机械结构件之一，在风机运行的过程中要承受复杂交变的惯性载荷，因此必须要有足够的强度和刚度，才能保证风机运行的平稳性和可靠性。由于后机架的结构较为复杂，工程算法对此复杂结构的计算精度较低，为了保证高的计算精度，目前在对后机架进行强度和刚度计算时，通常采用有限元法，此方法不仅缩短研发设计周期，提高产品可靠性，且可减少设计成本。但在采用有限元法进行后机架的强度分析时，分析模型边界加载的正确与否，将直接决定了分析结果的准确性。目前针对后机架的计算也有相关的论文，但所发表的论文中虽然提到了后机架的计算方法，但是对后机架受力状态及边界描述不清晰，载荷边界不合理，且均未考虑后机架的刚度设计评估方法及其对风机运行可靠性的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可准确反映风力发电机组后机架的载荷情况，从而可以准确的对后机架的强度进行评估，评估结果可靠性高的风力发电机组后机架的强度评估方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种风力发电机组后机架的强度评估方法，包括如下步骤：

S1.构建风力发电机组的有限元模型，所述有限元模型中，后机架和/或立柱采用壳单元模型；

S2.在所述有限元模型中配置施加在所述后机架上载荷边界，所述载荷边界包括重力载荷和惯性载荷；

S3.基于所述有限元模型，评估所述风力发电机组后机架的强度。

进一步地，步骤S1中，还包括为所述壳单元模型配置厚度、材料属性特征；所述有限元模型中机舱罩、控制柜、散热器、发电机采用质量单元模型。

进一步地，步骤S2中所述重力载荷包括由机舱罩、控制柜、散热器、发电机的重力而产生的重力载荷；所述惯性载荷包括：机舱在塔顶坐标系下沿X坐标轴方向的加速度载荷，和/或机舱在塔顶坐标系下沿Y坐标轴方向的加速度载荷，和/或机舱在塔顶坐标系下绕X坐标轴的角加速度载荷，和/或机舱在塔顶坐标系下绕Y坐标轴的角加速度载荷，和/或机舱在塔顶坐标系下绕Z坐标轴的角加速度载荷。

进一步地，在所述步骤S2中，还包括对所述有限元模型中前机架的底部三个平动方向的自由度设置约束。

进一步地，在所述步骤S2中，还包括对所述有限元模型中前机架和后机架之间设置绑定约束。

进一步地，步骤S3中所述评估所述风力发电机组后机架的强度包括对后机架静强度的评估：在所述重力载荷和所述惯性载荷的条件下，分析计算后机架的实际受力状态，并确定后机架的范式等效应力，根据后机架材料的屈服强度来判断所述后机架的静强度是否满足设计要求。

进一步地，步骤S3中所述评估所述风力发电机组后机架的强度包括对后机架母材的疲劳强度的评估：将后机架的载荷历程转化为应力历程，并根据应力历程计算母材的疲劳损伤值。

进一步地，步骤S3中所述评估所述风力发电机组后机架的强度包括对后机架刚度的评估：根据所述有限元模型，通过模态叠加法计算后机架的各阶频率，当后机架的局部模态频率落于预设的第一频率范围时，判断后机架需要加强；当后机架的整体模态频率落于预设的第二频率范围时，判断后机架需要进行系统优化。