海上风电安装设备机液联合仿真研究

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1、海上风电安装设备机液联合仿真研究于志远屈福政大连理工大学大连116024摘要：海上风电安装设备安装过程中驳船因波浪引发的摇摆运动直接影响风机与墩台的对位作业。在安装设备上加装液压摇摆调整系统可以有效减小风机与墩台的相对位移。基于ADAMS与Matlab／Simscape联合仿真技术建立机液联合仿真模型，仿真结果表明，摇摆调整液压系统使安装过程中风机相对墩台的位移减小76％。仿真结果也为确定系统参数提供了依据。关键词：风电安装；摇摆；ADAMS；Simscape；联合仿真中图分类号：TM614文献标识码：

2、A文章编号：1001—0785(2011)05—0004—04Abstract：Intheprocessofofshorewind—turbineinstallation．tlleswayingmotionofthevesselcausedbythewaveshasagreateffectondockingbetweenthewind—turbineandtheabutment．Withthehydraulicswayingmotioncontrolsystemequipped，thevesselcan

3、reducethedeflectioneffectively．BasedontheCO—simulationtechnologyusingADAMSandMat—lab／Simscape，thispaperbuildstheCO—simulationmodelofthemechanicalandthehydraulicsystems．Accordingtothere—sultsofCO—simulationanalysis，thehydraulicswayingmotioncontrolsystemre

4、ducesthedeflectionby76％intheprocessoftheinstallation．Andthispaperalsoprovidesabasisfordefiningparametersofthesystem．Keywords：wind—turbineinstallation；swayingmotion；ADAMS；Simscape；CO—simulation言、躲驰在3MW海上风力发电设备安装过程中，根据受力方式及海上作业特点而设计开发了专用设备——海上风电安装设备，由机械结构系

5、统与液压系统构成，属于大型复杂非线性系统。利用常规的简化解析方法或者传统的机械动力学分析软件无法获得系统的实际动态参数⋯。基于此，本文利用机械动力学分析软件ADAMS与液压系统仿真软件Simscape联合对海上风电安装设备进行研究，提出海上风电安装设备摇摆液压系统参数设置及控制方法；建立设备的整机动力学模型及摇摆调整液压系统模型，通过信号交互1．风机2．悬挂液压缸3．H型主梁4．安装墩台进行机液联合仿真分析，获得设备整机系统的5．平衡夹具6．驳船7．臂架系统8．油气缓冲支腿动态特性相关曲线及参数。研究结

6、果可为后续图1海上风电安装设备结构示意图的结构有限元分析与疲劳寿命评估等提供有效的基础数据J。臂架系统固定在驳船上，可开半的H型主梁通过悬挂液压缸与其底部立柱连接。H型主梁中1结构组成与工况间有一环形键槽，可与焊在风机第1节塔筒的环1．1结构组成及工作原理形键对位，使其与主梁相固定。风机上部由平衡海上风电安装设备由驳船、H型主梁、油气夹具固定。在安装过程中，当驳船在海浪的作用·-——4．-——《起重运输机械》2011(5)下摇摆时，连接在H型主梁上的悬挂液压缸和平文利用其对液压系统进行建模，与ADAMS

7、／Con—衡夹具配合动作，整机系统可通过实现横倾调整trols输出的机械系统控制模块连接后进行联合和纵倾调整抵消驳船因摇摆而引起的风机位移，仿真。从而保证风机与安装墩台的平稳对位。由于横倾2．2机械系统建模与纵倾调整液压系统相同，以横倾调整液压系统由于装配体结构比较复杂，ADAMS建模能力作为对象研究设备的机液联合仿真。有限，在专业三维软件P，E中完成几何建模，再1．2驳船运动方程通过ADAMS的接口模块将模型数据导入ADAMS驳船在海浪作用下的船体位移时间历程曲线，中，根据结构的实际关系，利用ADAM

8、S提供的常通过在船体上安装的测量仪表实际测定获得，其用约束：旋转副、固定铰、平移副及球铰施加相变化规律简化为简谐运动曲线，作为机械仿真系应约束。各部件约束关系如表1所示。统的驱动方程。表1设备各部件间约束关系摇摆角位移驱动方程表达式为／，)一、序号约束部件约束类型个数Ⅱh=Ctmaxsinl×tl(1)、』，1驳船与海面旋转副1式中：n为摇摆角位移，(。)；n为摇摆最大转角，(。)，文中设置为1。E31；T为驳船运动周2臂架系统与驳船固定铰