[发明专利]一种风电机组主传动系统载荷传递特性分析方法及系统

说明书

本发明一种风电机组主传动系统载荷传递特性分析方法及系统，涉及风力发电技术领域，包括：风电机组载荷现场测量及风电机组主传动系统载荷测算；建立风机运行状态参数与载荷间的映射关系，重构风电机组主传动系统历史载荷；建立风电机组主传动系统刚柔耦合动力学模型；求解模型，分析风电机组主传动系统载荷传递特性，确定通过耦合机制传递到各内部结构上的载荷。解决了现有技术中提出的动力学模型不足以描述风电机组主传动系统服役过程中运行动态特性，载荷传递机制不够明晰的问题。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种风电机组主传动系统载荷传递特性分析方法及系统。

背景技术

双馈齿轮箱驱动技术、无齿轮箱直驱技术和半直驱技术是当今世界兆瓦级风电产业的主流技术，双馈型风力发电机因价额的优势占据着市场85％左右的份额。

双馈型风电机组主传动系统主要由轮毂、主轴、轴承、齿轮箱、联轴器等组成，由于双馈机组主传动系统长期处于极端的气候条件、恶劣的工作环境中，工作转速范围广、激励频带宽、传动系统转速变化过程中激励易与系统固有频率产生共振，传动系统部件的惯性力与系统气动载荷等相互耦合，使部件受力波动程度增大，导致故障率增多，因主传动系统机械故障导致的停机时间占据了风机故障停机时间的40％-60％，主传动系统运行状态异常早发的原因之一是系统实时动态载荷及其传递特性不清，因此，研究风电机组主传动系统实时动态载荷，追溯其历史载荷，掌握系统时程服役载荷规律及其动力学特性是风电机组安全、可靠服役的关键。

目前有关风电机组载荷分析，主要考虑了机械系统内部因素引起的激励，对于系统所受外部载荷无法做到精确分析，不能反映风场风电机组的实际工况，并且已有的动力学模型不足以描述风电机组主传动系统服役过程中运行动态特性，载荷传递机制不够明晰。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种风电机组主传动系统载荷传递特性分析方法及系统，解决了上述背景技术中提出的现有的动力学模型不足以描述风电机组主传动系统服役过程中运行动态特性，载荷传递机制不够明晰的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种风电机组主传动系统载荷传递特性分析方法，所述方法包括：

风电机组载荷现场测量及风电机组主传动系统载荷测算；

建立风机运行状态参数与载荷间的映射关系，重构风电机组主传动系统历史载荷；

建立风电机组主传动系统刚柔耦合动力学模型求解模型；

分析风电机组主传动系统载荷传递特性，确定通过耦合机制传递到各内部结构上的载荷。

优选地，所述风电机组载荷现场测量及风电机组主传动系统载荷测算；包括：运用无线应变片获取风电机组叶片根部应变，构建应变与叶片载荷关系模型，通过实测得到的应变数据计算得到叶片等效力矩。

优选地，所述建立状态参数与载荷间的映射关系以及风电机组主传动系统载荷历史重构，包括：选择实时的SCADA数据，对SCADA数据进行预处理，进行SCADA数据中相关变量集的趋势分析，然后通过相关性分析探究各状态参数之间的关联关系；建立风电机组主传动系统状态参数与风电机组载荷之间的映射关系，选择风电机组主传动系统历史状态数据，通过建立的映射关系模型重构风电机组的历史载荷。

优选地，所述建立风电机组主传动系统刚柔耦合动力学模型，求解模型，分析风电机组主传动系统载荷传递特性，确定通过耦合机制传递到各内部结构上的载荷，包括：分析风电机组主传动系统中各内部结构的耦合机制及其连接边界条件，建立基于柔性支撑的风电机组主传动系统刚柔耦合动力学模型；