大型风力发电机组自振频率的分析.pdf

《大型风力发电机组自振频率的分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、大型风力发电机组自振频率的分析杨震字。余国城(浙江运达风电股份有限公司，浙江杭州310012)摘要：应用集中质量法的基本原理和方法对复杂的大型风力发电机组结构进行合理的简化，建立相应的动力学模型和运动方程分析机组的自振特性，通过求解线性齐次方程组导出机组最主要的n阶自振频率。经验证，此法简便实用且能获得较为满意的精度，可为大型风力发电机组结构动态设计提供参考。关键词：风力机；自振频率；集中质量中图分类号：TK83文献标识码：A文章编号：1004—3950(2011)03—0024—03Analasisonnaturalvibrationfrequencyoflargewindt

2、urbinegeneratorsystemYANGZhen·，yuYUGuo·-cheng(ZhejiangWindeyCo．，ltd，Hangzhou310012，China)Abstract：Theradicalprincipleandmethodologyofconcentratedmassmethodareappliedtosimplifythecomplexstue—tureoflargewindturbinegeneratorsystem．Andthecorrespondingdynamicmodelandkineticequationsaresetuptoanal

3、yzeitscharacterisics．Thenthemostimportantnnaturalfrequenciesarederivedbysolvingsystemoflinearhomo—geneousequations．Theresultsshowthatthismethodissimple，practicalandaccurate，whichcouldprovidereferencefordynamicdesignofstructureoflargewindturbinegeneratorsystem．Keywords：windturbine；naturalvibr

4、ationfrequency；concentratedmass0引言大型风力发电机组结构复杂、体积庞大，运行高度都在数十米甚至上百米的高空。由于受环境和气候条件的影响，在其使用寿命期间内(通常为20a)无时无刻不在风载荷和机械载荷的作用下，尤其当风力机在大风和低温工况下运行时，结构受力状态更为恶劣。在进行风力机总体设计时，设计人员考虑机组的整体性能、结构强度和刚度要求的基础上，对风力机在各种工况下运行时所产生的振动应予以足够的重视，以免激烈的振动导致机组无法正常运行，甚至损坏机组。因此，对机组的振动特性进行分析与研究，防止共振现象的发生，成为风力机总体设计中一项必不可少的工作内

5、容。本文中，首先应用集中质量法的基本原理对复杂的风力机结构进行合理的简化或假设，然后运用力学知识和Bladed软件建立机组相应的动力学模型和运动方程，最终通过求解线性齐次方程组导出机组的rt阶自振频率。经验证，此法简便、实用，其精度足以满足工程要求，可为大型风力发电机组结构动态设计提供参考。1问题的提出大型风力发电机组由于受自身结构的限制，运行高度都在数十米甚至上百米的高空，机身高度日与塔架底部直径D之比往往很大，这就决定了大型风力机具有结构柔度大、刚度小的特征。风力机运行时，由于受风力、重力、离心力等载荷的共同作用，机组的受力状态复杂。因此，在大型风力机的总体设计过程中，设计

6、人员除了要保证其使用寿命期限内具有足够的强度(包括疲劳强度和极限强度)外，还应特别重视其刚度设计。如果刚度设计不合理，当机组的自振频率接近其工作频率时，就会引起机组的激烈振动，最终导致机组无法正常运行。因此，在机组的总体设计的收穑日期：201l一0I—05作者简介：杨震宇(1967一)，男，浙江杭州人，硕士，高级工程师，长期从事大型风力发电机组的开发与研究工作。一24—过程中需要对机组进行模态分析，计算其动态特性，得出机组相应的自振特性，及时作出合理的调整，以防共振现象的发生。2集中质量法的简化原则及结构计算简图的确定2．1简化原则根据相关的力学知识可知，对于大型风力机这种不规

7、则的高耸结构物，要精确地计算其自振特性将是件十分复杂的事。为使计算能顺利进行、其精度又能满足工程要求，因此在进行计算前需对机组原结构作一些合理的简化或假设。大型风力发电机组通常由风轮、机舱、塔架等主要部件组成(如图1所示)。其实际结构质量是连续不均匀分布的，可视为由无数个不同的质体组合而成。因此在计算其自振特性之前，可运用集中质量法的基本原理，对风力机的原结构作一些简化和假设，将实际质量不均匀分布的风力机结构用若干个集中质量来代替。简化原则通常为：(1)经简化的若干个集中质量的质量总和应等于