大型风力发电机组动力学_赵萍 ... [等] 著_9787030526953

大型风力发电机组动力学

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丛书名：现代数学基础丛书

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    本书围绕多体动力学理论在大型风力发电机组研究中的应用，从整机、系统到关键零部件介绍了风电机组的各种动力学特性。

　　为了提高风电的市场竞争力，降低成本，风电机组单机容量向大型化发展。为了尽可能多地捕获风能，势必要增大风电机组叶片的扫风面积，即增加叶片的长度，这必然导致叶轮具有更大的质量和转动惯量，从而导致振动增大。为避免振动对风电机组产生破坏，需要进行风电机组动力学建模分析，预测其振动特性，以指导设计。近年来，振动故障在大型风电机组故障中占比越来越大，测试和诊断结果表明，动力学设计必须要贯彻到风电机组的设计之中。然而，目前市面上，专门针对风电机组动力学进行研究和分析的书籍资料并不多见。为此，作者在多年从事大型风电机组动力学分析研究工作的基础上撰写本书，旨在为风电机组设计人员尤其是动力学分析研究人员提供参考。
　　本书利用模拟仿真和试验验证相结合的方法，构建标准的整机动力学建模方法，参照风电行业权威的动力学认证规范——GL标准及大量国内外动力学认证标准和资料，构建适合国内带增速齿轮箱的风电机组动力学分析流程；利用建立的风电机组动力学模型，研究轻量化叶片对风电机组动态性能的影响，对比分析叶片轻量化前后风电机组的载荷曲线、功率曲线、转速曲线及关键部件的承载曲线；开展风电机组参数敏感性研究，研究叶片长度和重量、齿轮箱弹性支撑跨距、弹性支撑刚度等对风电机组动态性能的影响；最后，在对若干风电机组进行振动测试和分析的工作基础上，结合大量风电机组载荷计算结果和动力学分析结果，总结出对传动系统振动特性影响程度较高的特征工况和风电机组传动系统振动测试最优的定位点。在真实风场环境中的风电机组，可以根据经验对其运行工况有选择地进行振动测试。
　　作者所在的株洲时代新材料科技股份有限公司是国内著名的橡胶弹性元件、高分子减振降噪产品、风电叶片等的研发和生产企业，产品广泛应用于铁路、轨道交通、风力发电、桥梁、汽车等行业，拥有高分子材料工程化应用、减振技术、降噪技术、轻量化技术和绝缘技术等核心技术优势。其中风电类产品涵盖风电叶片、弹性支撑、阻尼材料、绝缘材料、联轴器、电磁线等六大类，风电叶片现有生产基地6个，已有3000多套叶片在全国90多个风场运行，性能和口碑良好。
　　本书以某水平轴风电机组为研究对象对风电机组的整机动力学、传动系统动力学以及齿轮箱、发电机、叶轮、偏航系统的动力学进行研究，主要介绍风电机组动力学仿真分析过程及计算结果。全书共8章。第1章为风电机组动力学研究现状。第2章为风电机组整机动力学，从基本概念、原理到建模、求解，重点对几种机型的整机动力学特性进行对比研究。第3章为风电机组传动系统动力学，包括动力学建模、参数计算、频域分析、时域分析等。第4、5章针对风电机组关键部件齿轮箱、发电机进行动力学特性分析研究，从多个维度对动态特性进行研究。第6章为风电机组叶轮不平衡特性研究，建立包括塔筒在内的整机动力学模型，对质量不平衡和气动不平衡分别进行仿真研究。第7章为风电机组偏航系统动力学，建立合适的兆瓦级风电机组偏航系统运动学模型，研究其运动规律和影响因素。第8章为传动系统动力学试验，包括试验方案、设备、工况、传感器布点位置等，重点在于试验数据分析，并将试验分析结果与仿真计算结果进行多角度对比。
　　本书由赵萍、高首聪、卜继玲、贺才春撰写，参与各章节撰写的人员还有高康、刘奇星、查国涛、王永胜、杨柳等。在本书的撰写过程中，得到了株洲时代新材料科技股份有限公司总经理杨军博士、国防科学技术大学肖加余教授和曾竟成教授、中车株洲电力机车研究所有限公司李晓光教授级高级工程师等的悉心指导，在此表示衷心的感谢。感谢中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部技术中心领导及总体部同事对本书研究工作的大力支持，感谢GET集团提供宝贵的德文动力学专业参考资料及技术方面的大力支持，同时也感谢科学出版社对本书出版的帮助。
　　受到作者知识水平的限制，书中不足或疏漏之处在所难免，恳请读者谅解和指正。

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