海上风电机组吊装缓冲器设计研究

【摘要】：近年来,海上风力发电是我国为了解决能源危机而采取的重要方法。在海上风电机组吊装的过程中,由于风机自身重量大、海风和波浪等因素的影响,风机会对安装平台造成很大撞击,使得安装过程异常困难。这就需要一套缓冲设备,其中最重要的就是缓冲系统的设计。本文主要依据机械动力学和流体力学等学科知识,借鉴国内外相关工程经验来建立一套缓冲器。 利用软件对建立的缓冲器系统进行分析和计算,并且通过参数调整,进行对比优化,选择可靠地参数,给缓冲系统的设计提供了有力的保证,大大的缩短了工程设计和开发的时间,本篇文章主要研究内容是： (1)以SL3000-90型风电机的缓冲器为对象,对其进行数据分析和计算,得到风机的运动方程。 (2)针对研究对象,设计一套合理的缓冲器系统,并阐述其工作原理和结构。 (3)建立了缓冲器的数学模型,并使用MATLAB进行分析,得到了仿真过程的加速度曲线,通过不同数据生成的曲线,对比分析得到最优参数。 (4)通过MSC.ADAMS软件建立了风电机组吊装机械系统模型,并和AMESim液压设计软件建立的缓冲器液压系统进行连接,通过输入波浪运动的参数,完成整个风机吊装模型的联合动力学仿真分析。 (5)确定影响风机安装的平稳性、操作安全性主要因素和相对次要因素,以风电机组的动力学性能为指标,风机加速度为优化的目标,通过进行参数的不同组合,来确定系统的最优参数。 本文主要研究了海上风电机组吊装的缓冲器系统,通过MATALB仿真所设计缓冲器的动态性能,并且搭建ADAMS和AMESim的联合仿真模型进行联合仿真,进一步验证所设计的缓冲器系统,并通过调整不同参数来对比选取使得缓冲器系统最佳的工作性能的参数,为风电机组安装的结构和系统优化设计奠定了良好的理论基础,具有广泛的应用前景。 【关键词】：风电机组 缓冲器 AMESim MATLAB 联合仿真
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P752;TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 海上风电机组安装用缓冲器发展现状9-10
• 1.2 缓冲器综述10-16
• 1.2.1 缓冲器的分类11-15
• 1.2.2 缓冲器的工作原理15
• 1.2.3 缓冲器的性能指标15-16
• 1.3 国内外发展情况16-17
• 1.4 课题的意义及主要内容17-18
• 1.4.1 课题的研究意义17
• 1.4.2 课题的研究内容17-18
• 2 风机吊装过程分析18-30
• 2.1 风机吊装过程18-22
• 2.2 风机缓冲过程分析22-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 风机吊装缓冲器系统的工作原理和结构30-36
• 3.1 海上风电机组吊装缓冲器分类30-33
• 3.1.1 被动式缓冲设计分析30-31
• 3.1.2 主动式缓冲设计分析31-32
• 3.1.3 结论32-33
• 3.2 海上风电机组吊装缓冲器参数33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 4 海上风电机组吊装缓冲器数值分析36-50
• 4.1 缓冲器模型的建立36-42
• 4.1.1 物理模型简化条件36-37
• 4.1.2 气体状态方程的确定37-38
• 4.1.3 缓冲器理论模型的建立38-42
• 4.2 有关参数的确定42
• 4.2.1 节流孔流量系数的确定42
• 4.2.2 气体多变指数的确定42
• 4.3 油气缓冲器数值分析42-47
• 4.3.1 MATLAB数值仿真42-43
• 4.3.2 油气缓冲器仿真结果43-47
• 4.4 缓冲器油缸受力分析47-49
• 4.5 本章小结49-50
• 5 缓冲器系统模型的联合仿真50-64
• 5.1 AMESim和ADAMS联合仿真概述50
• 5.1.1 联合仿真优势50
• 5.1.2 软件的环境设置50
• 5.2 接口的定义50-53
• 5.2.1 仿真模式和变量设置50-51
• 5.2.2 ADAMS定义模型51
• 5.2.3 AMESim中输入模型51-53
• 5.2.4 分析仿真结果53
• 5.3 建立缓冲器的ADAMS模型53-55
• 5.4 建立缓冲器的AMESim模型55-57
• 5.4.1 缓冲器液压模型建立55-56
• 5.4.3 AMESim软件的批运行56-57
• 5.5 缓冲器系统联合仿真57-63
• 5.5.1 联合仿真框架57-58
• 5.5.2 联合仿真过程58
• 5.5.3 统一起吊点仿真58-61
• 5.5.4 不同起吊点仿真61-63
• 5.6 结论63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69

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