[发明专利]一种风力发电机组机舱罩强度确定方法

说明书

本发明提供一种风力发电机组机舱罩强度确定方法，步骤如下：建立风力发电机组机舱罩的几何模型，包括机舱罩的玻璃纤维增强塑料部件和钢部件；将风力发电机组机舱罩的几何模型导入有限元分析软件，定义机舱罩各部件的单元属性、材料属性和截面属性，建立风力发电机组机舱罩的有限元模型，并在该有限元模型中设置风速风向仪；对风力发电机组机舱罩的有限元模型施加约束边界；对风力发电机组机舱罩的有限元模型施加载荷，计算风力发电机组机舱罩的强度。本发明的技术方案中，风力发电机组机舱罩的有限元模型包括机舱罩的玻璃纤维增强塑料部件和钢部件，还包括风速风向仪，模拟机舱罩的受力情况更加真实，对机舱罩强度的计算结果更加准确。

技术领域

本发明属于风力发电机组强度分析技术领域，具体涉及一种风力发电机组机舱罩强度确定方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求也在迅猛增长。然而受限于碳排放等环境因素，以及存储量的日益消耗，作为不可再生能源的化石能源的使用受到一定程度的限制，所以人们正在积极的寻找其它清洁无污染的可再生能源，以替代传统的化石能源。

风能、太阳能等清洁能源，越来越受到人们的重视，尤其是风能，由于国家政策的大力支持，近几年风电机组的国产化程度逐渐提高。为了保证风电机组设备的可靠性，需要对风力发电机组中的各部件的疲劳强度等性能进行分析。

机舱罩是风力发电机的外壳，对安装在机舱罩内的零部件起着安全防护作用，使其免受自然环境的影响和破坏，延长机组使用寿命，同时也为安装维护人员提供工作空间和防护。由于风机运行环境比较恶劣，机舱罩是保证风机正常运行的关键因素，因此分析机舱罩的强度至关重要。

2016年第6期的《风机技术》记载了一篇名称为“基于FEM风机发电机组机舱罩强度分析”的论文，该论文公开了一种通过建立风力发电机组机舱罩的有限元模型，对机舱罩强度进行分析的方法。但该方法建模时只考虑到机舱罩本身，而忽略了设置在机舱罩上的设备所造成的影响，例如风速风向仪的影响，简化了机舱罩所承受的载荷，无法反应机舱罩真实的受力情况，出现机舱罩的理论强度大于实际强度的现象，使计算结果出现偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机组机舱罩强度确定方法，用于解决现有技术中在计算风力发电机组机舱罩强度时存在偏差的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种风力发电机组机舱罩强度确定方法，包括如下步骤：

(1)建立风力发电机组机舱罩的几何模型，包括机舱罩的玻璃纤维增强塑料部件和钢部件；

(2)将风力发电机组机舱罩的几何模型导入有限元分析软件，定义机舱罩各部件的单元属性、材料属性和截面属性，建立风力发电机组机舱罩的有限元模型，并在该有限元模型中设置风速风向仪；

(3)对所述风力发电机组机舱罩的有限元模型施加约束边界；

(4)对所述风力发电机组机舱罩的有限元模型施加载荷，计算风力发电机组机舱罩的强度。

进一步的，所述风力发电机组机舱罩的有限元模型中，机舱罩的钢部件采用实体单元模拟，玻璃纤维增强塑料部件采用壳单元模拟，该壳单元的截面属性根据玻璃纤维增强塑料部件的实际厚度设置；风速风向仪采用质量单元模拟，风速风向仪与钢支撑间建立RBE3约束方程。

进一步的，所述风力发电机组机舱罩的有限元模型中，玻璃纤维增强塑料部件之间、玻璃纤维增强塑料部件与钢部件间采用绑定接触。

进一步的，风力发电机组机舱罩的有限元模型施加的约束边界，包括约束连接主机架及后机架的机舱罩弹性支撑的平移自由度，开放其转动自由度。

进一步的，对风力发电机组机舱罩有限元模型所施加的载荷包括重力载荷、活载荷和风载荷；