參數化高精度整機模型對風電機組設計的意義

b) 雙軸承支撐方案

c) 固定軸支撐方案

　　4 參數化高精度整機模型應用案例
　　某風電機組制造商的原型樣機試驗時發現傳動系統在28.5Hz 下有嚴重的共振現象，在S4WT 軟件中構建風電機組參數化高精度整機模型，并進行分析和故障診斷。
　　通過整機模態分析得到了系統在28.5Hz 附近(28.21Hz)的模態特征頻率及模態振型，并找出在該階頻率下模態應變能最大，即對系統振動貢獻最大部件為主軸和一級行星架齒輪的襯套。通過整機系統級瞬態分析，發現產生振動的原因在于齒輪嚙合位置變化產生的剛度變化引起齒輪振動，進而通過軸承傳遞到整個傳動系統。
　　通過對原型樣機做相關 性分析，以及通過構建高精度整機模型進行分析，成功發現并解決了該風電機組廠商的問題。如果不建立高精度整機模型，是無法實現以上分析的。當然，如果在設計階段進行這樣的分析，就能避免類似的故障發生。

圖4 在S4WT軟件中構建參數化高精度模型并做模態分析

圖5 參數化高精度整機模型瞬態分析

　　5 結論
　　采用基于非線性有限元、柔性體結構動力學、空氣動力學及控制的全耦合方法，并利用參數化建模構建風電機組的參數化高精度模型，可以充分考慮風電機組各系統和部件之間各種非線性的耦合效應，并使原本脫節的風電機組設計流程關聯起來，從而準確模擬風電機組動態行為。這一全新的設計理念可以幫助風電機組廠商縮短開發周期并提高產品質量。在風電機組行業面臨嚴峻挑戰的今天，參數化的高精度整機模型及其背后的設計理念對風電機組行業具有非常重要的意義。