郭长存
大唐集团辽宁分公司新能源事业部 辽宁省 沈阳市 110000
摘要：展开风机转动链动态性评价时，往往会关注固有特性还有动态响应等，因为风力发电机组在进行工作时，整体转速范围相对较广且激励频率表现的较宽，这便会造成共振的出现，进而对系统的稳定性造成一定的影响，所以对风机转动链展开相应的分析，会给系统的优化工作带来较大的促进作用。基于此，本文展开了相关的分析，期望通过此次的研究能够解决现实中的问题，并助力行业的发展。
关键词：兆瓦级风力发电机组；传动链；动态特性
1绪论
以风力发电而言，其作为风能利用的一个主要形式，在全球范围内得到了较为广泛的重视，由于经济技术的持续发展，这就使得风力发电技术实现了极快的成长，而在机组容量等方面正向着更大型化的方向发展，而单机容量的增加在一定程度上造成了成本的提升，并且由于载荷的上升，整个风机的结构呈现出了更强的复杂性，这就使得风机故障风险随之上升。所以，促使风机能够在复杂的状况下表现出更为平稳的特性便极为关键，而风机转链链系统在整个基础体系里为核心部分，通常由叶片等构成，风能借助叶片进行转化，从而表现为机械能，且借助齿轮转动系统从而把转化的动力传递给发电机，由此实现并网发电，它的性能好坏将会对机组的安全稳定起到直接的作用[1]。一般来看，风电机组会被安装在高山等相对偏僻且风资源较为丰富的区域，整体的工作环境相对恶劣，这种情况下，转动链系统便会由于承受着复杂的动载荷而受到冲击由此造成转动链的强度被破坏，最终对系统的运行状况造成影响。转动链系统出现的噪声通常是相应的工况评价标准，其会对早期的故障诊断起到积极的帮助作用，并且因为风机转动链系统在工作时呈现出转速范围广且频率相对宽的特点，因此便会出现共振的情况，最终可能会导致风机出现失效的问题，并有可能带来重大的安全事故，所以在兆瓦级风力发电机方面，展开相应的转动链系统方面的分析能够对其可靠性带来非常现实的价值。
2风力发电机传动链模态分析
2.1模态分析方法
风力发电机传动链系统的动力学微分方程为:
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为了对转动链系统模态仿真计算进行相应的验证，因为齿轮箱转动轴的转动惯量只是发电机转子转动惯量的1/30，所以能够借助转动从而进行相应的动力学替代，并且对于齿轮箱高速轴方面的转动惯量进行忽略不计。把转动量系统简化成2自由度扭转动力学模型及叶片-转动系统模型，借助对动力学分析模型里的发电机子固接。在轮毂中心分别施加T1=500KNm 和 T2=1000KNM 的扭矩。
3传动链激励
以动态基地来看，其为系统的输入，为展开系统动力学研究的一个先决要素，而转动链系统的动态激励通常为出现振动和噪声的一个最初因素，所以对动态激励的相关机理展开分析，明确动态激励的具体属性，此为分析分级转动链系统动态响应的一个先决条件[2]。而以动态激励来看，其通常会表现为转动链内外部的激励，在内部激励方面，包括因为齿轮转动系统等；而在外部激励方面，齿轮箱的内部激振力主要包括齿数变化引起的动态啮合力、载荷作用下的齿形变形和齿轮的传动误差。外部励磁主要是由于发电机驱动转矩的波动和负载转矩的反馈引起的，负载转矩随转速的变化而变化。而以风力转动链系统来看，在以上激励的整体作用之下，会出现非常大的振动。而且还会通过部件表层辐射相应的噪声，如果震动过大的话，则是会造成系统出现故障的问题。所以对动态响应展开相应的分析，以及对振动噪声等进行有效的评价能够很好的体现出整个发电机组的运行状态，从而给系统的优化设计带来相应的支撑，存在非常重要的现实价值。在风力发电机组外部激励方面，变风荷载、转速和发电机荷载转矩的波动、主机架和塔筒的结构振动等。风载荷可以测量，统计分析，或模拟使用空气动力学软件。本文考虑了风切变和塔管效应引起的驱动力矩周期性波动，并用叶片软件进行了数值模拟。由于功率曲线是通过测量发电机转速来插值的，因此考虑了发电机转速波动引起的负载转矩波动。
4传动链动态响应分析
在风机传动链运行过程中，系统在齿轮箱内部激励下产生动力学响应，引起齿轮箱内部振动，如时变啮合刚度、传动误差、啮合冲击以及转速和转矩波动引起的外部激励等，这种振动具有多重耦合效应和强非线性，其动态特性在瞬态运行过程中会不断发生变化。风机传动链系统的振动信号包含了系统状态变化的重要信息，可以反映机械系统的运行状态[3]。
5 传动链动态响应分析
计算得到了主轴轴承座 Y 向和 Z 向、齿轮箱上的低速轴轴承、齿圈、扭力臂、高速轴轴承处 X、Y、Z 方向、发电机轴承座处 Y 向的加速度时域响应，同时对时域信号进行快速傅里叶变换，进行频域分析，如图2 所示。
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结束语
在本文里，将某兆瓦级风力发电机组传动链当成研究，从而对基本构成等展开研究，借助多柔体系统动力学理论的应用，构建了包括齿轮传动系统在内的整机传动链刚柔耦合多体系统动力学模型；对风机传动链进行了固有特性分析、潜在共振分析、额定工况下的动态特性分析。
参考文献
[1]罗勇水,周民强,陈棋,崔峰,刘伟江.兆瓦级风力发电机组传动系统动态特性研究[J].振动与冲击,2015,34(21):113-118.
[2]黄华清. 风力发电机组传动链动力学研究[D].重庆大学,2015.
[3]孟凡君. 兆瓦级风力发电机组关键部件动态特性研究[D].沈阳工业大学,2009.