工大1[1].5MW载荷计算

1.5MW双馈变速恒频风力发电机组载荷计算报告沈阳工业大学风能技术研究所2008年3月15日2目录1、概述..................................................................................................................................32、坐标系的说明..................................................................................................................33、输出载荷..........................................................................................................................44、机组原始参数..................................................................................................................55、计算参数..........................................................................................................................56、计算工况..........................................................................................................................67、极端载荷..........................................................................................................................78、疲劳载荷........................................................................................................................348.1叶片、塔架、主轴承的等效载荷、..............................................................................348.2雨流循环计数图.............................................................................................................489、机组模态........................................................................................................................68GHBLADEDv3.67load.docPage31、概述根据机组的原始参数，通过Blade工具软件，根据IEC标准二类机组安全条件计算出机组各工况载荷。2、坐标系的说明在计算过程中用到的坐标系有叶片坐标系、轮毂坐标系、机舱坐标系、塔架坐标系。如下图所示，图1叶片坐标系图2轮毂坐标系GHBLADEDv3.67load.docPage4图3机舱坐标系图4塔架坐标系3、输出载荷根据设计需要输出如下载荷：1）叶片根部载荷；2）轮毂中心载荷；3）塔架项部载荷；4）塔架根部载荷；5）偏航轴承载荷。GHBLADEDv3.67load.docPage54、机组原始参数本计算报告所需机组参数来源于《1.5MW双馈变速恒频风力发电机组设计》文件。5、计算参数额定功率1500kW轮毂高额定风速12.5m/s安全等级ⅡA轮毂高65m极端平均风速（10min）V50（50年一遇）42.5m/sV1（1年一遇）31.88m/s极端风速(3s)Ve50（50年一遇）59.5m/sVe1（1年一遇）44.63m/s运行风速范围3.5～25m/s风场年平均风速8.5m/s威布尔形状因子2风剪切指数0.2风速垂直倾斜度8deg停机桨距角90deg风轮不平衡质量叶片10kg叶片240kg叶片340kg风轮叶片气动不平衡叶片10deg叶片20.3deg叶片3-0.3deg结构阻尼叶片0.7%塔架0.5%变桨速率±10deg/s正常机械刹车风轮转速2rpm紧急刹车风轮转速24rpm紧急停机发电机功率1650kWGHBLADEDv3.67load.docPage66、计算工况载荷工况载荷因子DCL1.1初始风速为额定风速和切出风速，正常湍流风速模型(NTM)下功率输出，偏航误差±10°。1.35DCL1.2初始风速为运行范围内风速时，正常湍流风速模型(NTM)下功率输出，偏航误差±10°。1.0DCL1.3初始风速为额定风速，在极端连续阵风基础上伴随极端风向变化(ECD)情况下正常功率输出，偏航误差±10°。1.35DCL1.5初始风速为额定风速和切出风速，在一年一遇极端运行阵风(EOG1)情况下机组脱网，偏航误差±10°。1.35DCL1.6初始风速为额定风速和切出风速，在50年一遇极端运行阵风(EOG50)情况下有功率输出，偏航误差±10°。1.35DCL1.7初始风速为额定风速和切出风速，极端风切变(EWS)情况下功率输出，偏航误差±10°。1.35DCL1.8初始风速为额定风速和切出风速，在50年一遇极端风向变化(EDC50)情况下功率输出，偏航误差±10°。1.35DCL1.9初始风速为额定风速，在极端持续阵风(ECG)情况下功率输出，偏航误差±10°。1.35DCL2.1初始风速为额定风速和切出风速，在正常风速模型(NWP)下功率输出，出现偏航和变距控制故障，紧急停机。1.35DCL2.2初始风速为额定风速和切出风速，在正常风速模型(NWP)下功率输出，出现变距控制故障，紧急停机。1.10DCL4.1初始风速为运行范围内风速，在正常风速模型(NWP)下正常停机，偏航误差±10°。1.0DCL4.2初始风速为额定风速和切出风速，(EOG1)情况下机组脱网，正常停机。1.35DCL5.1初始风速为额定风速和切出风速，在正常风速模型(NWP)下紧急停机，偏航误差±10°。1.35DCL6.1初始风速为风力发电机组生存风速时，在极端风速模型(EWP)情况下待机，叶片桨距角87°，偏航误差在±30°范围内。1.35DCL6.2初始风速为小于机组生存风速时，在正常湍流风速模型(NTM)情况下待机，叶片桨距角87°。1.0DCL7.1初始风速为一年一遇极端风速模型（EWP），停机状态下发生偏航和变距故障。1.10GHBLADEDv3.67load.docPage77、极端载荷在所计算的各工况载荷中，包括气动载荷、重力载荷、惯性载荷和动态载荷。其中动态载荷包括塔架、叶片、传动系统、电机和控制系统的影响。表格1至表格8给出了在上述所列的所有极端工况下机组的极端截荷值，图5至图52给出了所有极端载荷的绝对值的柱状图。由于各工况的载荷计算结果数据量很大，报告给出经处理后的所有子工况选出的载荷昀大昀小值，即极限载荷。在极限载荷max表示昀大值，min表示昀小值，Fxy和Mxy的含义如下：表格-1-轮毂(固定坐标系)MxMyMzMyzFxFyFzFyzLoadcasekNmkNmkNmkNmkNkNkNkNMxMax7.1a2532.91299.4328.41340.370.3-98.0-213.0234.5MxMin1.5u-1477.0-36.6-798.8799.6-182.619.2-346.6347.1MyMax1.1d580.93229.9-195.33235.849.5-88.7-393.7403.6MyMin1.3b899.6-2788.2468.42827.3385.16.3-413.0413.0MzMax2.2a238.1-338.12668.92690.232.80.28-366.4366.4MzMin1.1e1020.2684.1-2624.62712.3177.022.2-334.7335.5MyzMax1.1d580.93229.9-195.33235.849.5-88.7-393.7403.6MyzMin2.1e-707.20.620.660.9145.04.2-411.8411.9FxMax1.6c1196.5133.8136.3191.1444.2-8.3-415.8415.9FxMin1.5i-580.1-104.9-397.7411.3-264.42.4-391.3391.4FyMax6.1i-473.5808.9217.1837.5-42.4398.2-361.2537.7FyMin6.1a183.6-1274.4259.41300.5-47.3-404.5-302.7505.2FzMax6.1h182.9184.61331.61344.4-27.724.8-41.248.1FzMin6.1d-391.8649.2-209.0682.026.9200.2-498.0536.8FyzMax6.1a481.6-996.3102.91001.6-3.0-322.0-471.8571.2FyzMin6.1h182.9184.61331.61344.4-27.724.8-41.248.1表格-2-轮毂(旋转坐标系)MxMyMzMyzFxFyFzFyzLoadcasekNmkNmkNmkNmkNkNkNkNMxMax7.1a2532.91299.4328.41340.370.3-98.0-213.0234.5MxMin1.5u-1477.0-4.8799.6799.6-182.6-37.2345.1347.1MyMax2.2a372.22826.2308.02843.02.7-235.1278.4364.4MyMin1.1d944.5-2851.3-193.02857.826.9-267.5293.0396.7MzMax1.7p1009.0-642.82802.92875.753.6390.287.5399.9MzMin1.1d580.91296.1-2964.83235.849.5-390.9-100.2403.6MyzMax1.1d580.91296.1-2964.83235.849.5-390.9-100.2403.6MyzMin2.1e-707.2-0.004-0.910.9145.0-283.3299.0411.9FxMax1.6c1196.5169.5-88.1191.1444.2-400.0-113.7415.9FxMin1.5i-580.1115.4394.7411.3-264.48.0391.3391.4FyMax6.1a481.6261.0-967.01001.6-3.0555.8-131.5571.2FyMin1.1d843.81548.0-1287.02013.1175.5-473.3-7.2473.3FzMax6.1a-180.8578.3880.71053.6-61.1-142.5536.9555.5FzMin6.1j26.5913.2-821.71228.525.7-71.6-548.8553.5FyzMax6.1a481.6261.0-967.01001.6-3.0555.8-131.5571.2FyzMin6.1h182.9672.9-1163.81344.4-27.7-44.917.348.12222MyMxMx