风力发电机组载荷计算

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风力发电机组载荷计算 • 疲劳载荷谱
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– 极端操作阵风（EOG）
– 极端方向变化（EDC）
– 带方向变化的极端相关阵风（ECD）
– 极端剪切变化模型（EWS）
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风力发电机组载荷计算
载荷计算工况
• • • • • •
启动 发电 发电和产生故障 正常关机 紧急关机 停机
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• 停机和故障状态
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风力发电机组载荷计算
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风力发电机组设计等级
（IEC61400­1：1999）
m 级别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ r.co Vref [m/s] 50 42.5 37.5 30 ola Vave [m/s] 10 8.5 7.5 6 os A I15 [­] 0.18 0.18 0.18 0.18
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风力发电机组载荷计算
结果输出及分析（疲劳载荷）
各工况累计发生次数w单或w次时疲w时间.劳s序i载m载荷o荷s计o（算la1工0r.m况cionm）
雨流计数法
等效疲劳载荷
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载荷谱
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结果输出及分析（疲劳载荷） • R等eq 效= 疲ççèæ å劳nRe载qim n荷i w÷÷øö1w/ m w.simosolar.com
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Bladed for Windows界面
风力发电机组载荷计算
载荷计算各因素作用关系
时域风场 空气动力学 气动载荷
ww结轮w构、.属塔s性架i结m等（构风）o动s力ol响传a应动r.系co统m特性控制及保护系统 响应时间序列
风力发电机组载荷计算
载荷计算结果
800
600 400 200
0 ­200 ­400
0.0
2.5
imosolar.com 5.0
7.5
10.0
12.5
15.0
17.5
www.s Time [s]
20.0
22.5
25.0
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风力发电机组载荷计算
结果输出及分析（极限载荷）
• •
极值柱状图 极限载荷表
­ 运行载荷
­ 控制保护系统的影响、瞬时操作载荷 ­ （IEC61400­1第三版：增加了对刹车、摩擦、弹性力范围的要求）
­ 其它载荷（波载，尾流载荷，冲击载荷，冰载）
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风力发电机组载荷计算
载荷计算外部条件
• 环–– 境风其湿阳化况它度辐学条（环、射作件最境空、用主条气雨物要件密、质w的（度冰、w）温、雹机w.度太、械si、mosolar.com
风力发北ww电京发w鉴言.机si衡人m组 认：os证韩ol载a中炜r.心c荷om计算
2008­4­14
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内容概要
1. 2.
风 风力力发发w电电w机机w.组组sim载载o荷荷so计特la算点r.c目om的
3. 风力发电机组载荷计算
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风力发电机Leabharlann Baidu载荷计算目的
• •
疲劳载荷
时序分析
极限载荷
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风力发电机组载荷计算
Blade 1 Mx [kNm ]
载荷计算结果
2000 1500 1000
500 0
­500 ­1000 ­1500
0
50 www10.0 sTiimme [so]15s0 olar.2c00om
250
300
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Flapwise moment [kNm]
响应
• 适当的外部条件选择（如常规风况NTM，NWP）
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载荷工况举例——DLC1.5
• • • • • •
风模型 风速 阵风幅值 风向 风机状态 故障
www.siEm脱1­8运83O.°4o网行mG7s、（mo（1l0a脱风°r网.轮c、o时方8m°间位）角）
• 运输、组装、维护和修理
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故障工况
• • • • • •
所多内故故必有个部障障须可相故仿发考能关障真生虑发的与需后故生故外符的障的障部合保及w单（故故护故w一如障障措障w.故处可描施所si障于能述需引m同需符发os一要合的ol故同风保ar障时机护.c链 考 设 措om中虑计施）可，能需引同起时的考瞬虑态
•风
• • • • • •
空叶控传电塔气片制动力架动 动 系 系 动力力统统力学学动学w力w学w.simosolar.com
• 基础
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风力发电机组载荷计算标准
• •
陆 2海 O0S上上0­5J风风）10机 机；1：：G…LGIEBGC16u81id44e501l0wi.n­13ew（；2w02G00.3L0s；1iGm）…u；iodseIEloiCnlae61r(4O.c0f0fos­m1h（or1e9) 9290，05; DNV­
作用颗粒、雷电、地 震、盐雾）
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风力发电机组载荷计算
载荷计算外部条件
• •
电土–– 电 断网 壤压 电条 条、 （件 件频2(0基率次w础、/w年电w相，.压s关每im不次)o平s最o衡la长r.1c周om）
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风力发电机组载荷计算 载荷计算风况
• •
常 极–––––规限风常常极极风风速规规端端况 况分风湍湍风布廓流流模线模模型模型型（型（（EWw（NEMTTwNMM）Ww））P.）simosolar.com
• 停机模式
紧急停机（桨距角、机械刹车）
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风力发电机组载荷计算
时序仿真概念
外部条件
www.风si力m结载力发构荷学o电载工模s机荷况型o组la动r.com 载荷时间历程
机组操作或状态
疲劳载荷
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极端载荷
风力发电机组载荷计算
载荷计算常用软件
•
常用工具
– Bladed – Fast – Flex5 – Adams
（ IEwCw6w14.s0im0o­1so：lar1.9co9m9 ）
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风力发电机组载荷计算
载荷计算的基本要求 • 在­­ 设惯 空­­­计性气由静考力动计晃态虑和 力算动和气重 学、动动时（力 载旋态弹，载 荷转力性wIE必、荷wC重须w力6.考s或1i虑地m4震0下o作0s列o用­1l载产ar生：荷.c的o1静m9态9和9动）态力
对 件 组 对 工于 承 可 于 况设 载 靠 认 假计在性证定：设。：全提确面计w供极保且ww强限载符.度内荷合sim分计标；o析算准优so载化应要lar荷运用求.co依 了 ，行m据 载 适 结当 果， 荷确 ， 真的保 提 方 实各 高 法 可部 机 ， 靠。
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风力发电机组载荷特点
.sim a [­] 2 2 2 2 w B I15 [­] 0.16 0.16 0.16 0.16
wwa [­] 3 3 3 3
S
由设计 者规定 各参数
注： Vref：轮毂处参考风速 Vave：轮毂处平均风速 I15：风速15m/s时的湍流强度 a: 斜度参数
风力发电机组载荷计算
载荷计算使用的坐标系