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风电机组滑动式偏航系统动力学分析
发布时间：2015-04-13     来源： 《风能》 作者:王明 安利强 张家旗 张志强
本文摘要：滑动式偏航机构可以承受更大的荷载，而且省去了刹车及液压装置，逐渐被兆瓦级风电机组采用。但是由于机舱的重力载荷较大、叶片的气动载荷受风随机性的影响而变化复杂，从而导致滑动式偏航系统的滑动块与大齿圈间的摩擦阻尼情况复杂，容易导致偏航减速机载荷过大或滑动块磨损等故障。

 

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　　同理可以得到My的等效压力以及上滑动衬垫受到的倾覆力矩作用产生的压力。将偏航模型简化为一个在水平面上定轴转动的圆台，则每个摩擦片可简化为如图6的扇形块，R1和R2分别为摩擦片的外径和内径，Φ为张角，在摩擦片上取一微段dΦ，长度为dr，则摩擦力矩：

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　　因此，摩擦力臂的等效长度为

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　　(三)接触刚度
 
　　减速机齿轮接触力是基于IMPACT函数的接触模式，接触碰撞模型以Hertz弹性撞击理论分析为基础定义的，接触刚度系数K主要和碰撞物体的结构形状和材料有关。

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　　式中

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　　，其中ρ1、ρ2为两碰撞物体的当量半径;

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　　，其中，μ1、μ2分别是两个齿轮材料的泊松比，E1、E2分别是两个齿轮材料的杨氏模量。本文齿轮材料均选用20Cr2Ni4材料，其泊松比为0.29，弹性模量为2.07×105MPa。各对齿轮间啮合刚度值如表2。
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　　结果讨论
 
　　设置各工况仿真参数，摩擦片的动摩擦因数为0.06，静摩擦因数为0.1，采用Step函数设置驱动，在ADAMS中进行动力学仿真。
 
　　一、偏航驱动力矩
 
　　从图7中各工况下偏航驱动力矩的对比中可以看出，由于工况2为湍流等级为C级的湍流风，而工况1为普通阵风，从图7a可明显看到偏航总驱动力矩的波动情况，可见湍流风对风电机组偏航总驱动力矩影响很大。工况1、工况3和工况4的偏航驱动力矩幅值基本是相同的，但由于工况3偏航速度较小，在偏航开始时刻工况3偏航驱动力矩较小。不同的偏航速度(图7b)和不同的偏航角度(图7c)下，偏航所需时间是不同的。

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　　二、减速箱一级太阳轮接触力
 
　　从图8可以看出，齿轮碰撞力有明显的周期性，其变化频率与减速箱驱动转速有关，从图8a、8c可以看到，虽然碰撞力幅值不同，但是时域上基本上是重合的，因为其驱动转速是相同的，但是图8b中，碰撞力的时域上有明显的差异，可见工况1的碰撞力变化比工况3碰撞力变化快，即驱动转速越大，碰撞力变化越急，所以驱动转速会影响碰撞力的变化频率。从幅值看，图8a工况2下碰撞力的幅值明显较大，因为湍流风风速随机变化，导致偏航系统的负载出现幅值大范围波动。
 
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关键词：滑动式 风电技术 动力学

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