[发明专利]一种兆瓦级风电齿轮箱等效缩减方法

说明书

本发明公开一种兆瓦级风电齿轮箱等效缩减方法，步骤为：1)计算风电齿轮箱各级齿轮的初始接触安全系数和弯曲安全系数；2)构建风电齿轮箱传动系统动力学方程，并计算风电齿轮箱传动系统固有频率；3)建立缩减后风电齿轮箱参数优化模型；建立缩减后风电齿轮箱参数优化方程；4)将缩减后的输入功率和转速输入到缩减后风电齿轮箱参数优化模型中，计算得到缩减后风电齿轮箱参数；5)将缩减后风电齿轮箱参数输入到缩减后风电齿轮箱参数优化方程中，得到轴参数缩减比和缩减后固有频率。本方法在对风电齿轮箱进行缩减的时候，考虑了缩减前后各级齿轮的强度相等以及固有特性相似，最大程度的减小的缩减前后齿轮箱之间的差异。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体是一种兆瓦级风电齿轮箱等效缩减方法。

背景技术

随着世界各国风力发电行业的发展，风电机组已经广泛运行于各类型风场。风电增速齿轮箱作为风电机组的核心部件，主要的作用是将风轮的低转速大转矩转化为发电机能够负载的高转速低扭矩。风电齿轮箱通常采用低速行星级传动，高速平行级传动的多级传动方式，再加上自身结构的复杂性，非常容易出现故障。

基于大数据技术对风电齿轮箱进行状态监测、故障诊断和剩余寿命预测，能够帮助风电场制定合理的维修计划，降低风电机组的维修费用。风电齿轮箱的运行数据主要来源于SCADA系统和CMS系统，需要经过常年的积累，数据获取非常不方便。随着风电机组功率不断提高，机组设备趋于大型化，如果按照风电齿轮箱原型机开展台架试验，不仅成本高昂，而且只能针对单一型号的风电齿轮箱。

等效缩减模型能够替代原型机进行相关的测试试验，获取相关的测试数据，目前已经应用于风电整机的研究。然而目前的等效缩减模型只是将齿轮箱等效为一个简单的传动比，没有考虑缩减前后齿轮箱各级齿轮安全系数和齿轮箱固有特性的差异，并且缺乏广泛适用的等效缩减方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种兆瓦级风电齿轮箱等效缩减方法，包括以下步骤：

1)获取风电齿轮箱传动系统初始参数。获取和缩减风电齿轮箱传动系统的输入功率和转速。

所述风电齿轮箱传动系统初始参数包括额定功率、额定输出转速、传动比、总传动比、风电齿轮箱额定输入转矩、行星轮数、中心距、模数、压力角、旋向、齿轮类型、齿数、齿宽、质量、转动惯量。

2)计算风电齿轮箱各级齿轮的初始接触安全系数和弯曲安全系数。

初始接触安全系数S_H和弯曲安全系数S_F分别如下所示：

弯曲安全系数计算公式为：