参数化高精度整机模型对风电机组设计的意义

b) 双轴承支撑方案

c) 固定轴支撑方案

　　4 参数化高精度整机模型应用案例
　　某风电机组制造商的原型样机试验时发现传动系统在28.5Hz 下有严重的共振现象，在S4WT 软件中构建风电机组参数化高精度整机模型，并进行分析和故障诊断。
　　通过整机模态分析得到了系统在28.5Hz 附近(28.21Hz)的模态特征频率及模态振型，并找出在该阶频率下模态应变能最大，即对系统振动贡献最大部件为主轴和一级行星架齿轮的衬套。通过整机系统级瞬态分析，发现产生振动的原因在于齿轮啮合位置变化产生的刚度变化引起齿轮振动，进而通过轴承传递到整个传动系统。
　　通过对原型样机做相关 性分析，以及通过构建高精度整机模型进行分析，成功发现并解决了该风电机组厂商的问题。如果不建立高精度整机模型，是无法实现以上分析的。当然，如果在设计阶段进行这样的分析，就能避免类似的故障发生。

图4 在S4WT软件中构建参数化高精度模型并做模态分析

图5 参数化高精度整机模型瞬态分析

　　5 结论
　　采用基于非线性有限元、柔性体结构动力学、空气动力学及控制的全耦合方法，并利用参数化建模构建风电机组的参数化高精度模型，可以充分考虑风电机组各系统和部件之间各种非线性的耦合效应，并使原本脱节的风电机组设计流程关联起来，从而准确模拟风电机组动态行为。这一全新的设计理念可以帮助风电机组厂商缩短开发周期并提高产品质量。在风电机组行业面临严峻挑战的今天，参数化的高精度整机模型及其背后的设计理念对风电机组行业具有非常重要的意义。