基于ANSYS分析弹性座对风力发电机振动影响

电机的安装方式会对电机振动、噪声结果产生影响，尤其当电机安装在弹性基础上 ， 偏差往往很大。原因一般有以下 3 个： （1) 电机外部的振动转给被试电机。 (2) 电机振动传给基础，使基础变成噪声源．并成为电机振动的干扰源。 （3) 与电机连接(或接触)的基础明显改变电机外壳振动的性质，使振动值产生偏差。 电机振动是一系列不同频率的正弦波(或近似正弦波)振动叠加而成， 它们有各自形成的 原因，转子不平衡对电机振动的影响仅表现为与转子转速相等的频率的振动。无论用速度 还是用位移来考核，它都是振动的主要成份。因此需要使用谐响应分析来研究弹性座对发 电机振动的影响。
基于 ANSYS 分析弹性座对风力发电机振动影响
[王
斌 1，陈 晨，洪 玮]
[1. 东元总合科技（杭州）有限公司，310000]
[ 摘 要 ] 发电机安装时一般在机器与基础之间采用弹性座连接，在弹性座刚度较小，支承压缩较小，隔 振效果差的情况下会严重影响振动值。 本文针对弹性座对发电机振动影响进行了研究， 利用谐 响应分析得到弹性座对风力发电机的振动影响。
3.1 风力发电机三维模型建立
三维模型包括定子铁心，转子（包括转子铁心和轴），,框架。
图 1 风力发电机三维模型
a) 转子与框架通过弹簧连接，轴的轴承连接处外径至托架内侧。弹簧刚性为计算得到的 轴承刚性。 表 1 轴承刚性 轴承 刚性(N/m) L 侧 3.627X108 F 侧 3.601X108
[ Abstract ]
Generator installed between the machine and foundation generally uses the connection of the elastic base. Small stiffness of the elastic base, small bearing compression, poor vibration isolation effect situation will seriously affect the vibration values. This paper studied the generator vibration influence of the elastic base seat, harmonic response analysis are used to get the effect on wind generator's vibration of the elastic base.
2 n 2 ) 288.5 683.5 N 60
加在轴承两端各为 315N. d) 网格划分。由于整台发电机零部件大小差别很大，需要分开设置网格划分大小。
图 2 风力发电机分析模型
3.3 分析结果
图 3 分析结果
a) 当频率为 16HZ 时，最大的变形量为 0.037 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm. b) 当频率为 31HZ 时才升了共振，但是 31HZ 不是发电机的重要频率，可以忽略。 c) 1600RPM 相对应的频率为 26.7RPM，相对应的变形量为 0.005mm，非常小，可以忽略 不计。
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结论
基于以上的分析可以看出，通过谐响应分析可以探测发电机的结构是否合理，并可以 及时地修改结构避免共振响应。 ANSYS 软件可以快速有效地确定弹性座对于风力发电机的 振动影响。
[参考文献] [1] 陈 明. 电机振动. 电机测试时对附加测试产生的原因及消除方法的探讨.电工技术.953 [2] 陈 明等. 残余不平衡量对电机振动的影响. 防爆电机. 1994 2 [3] 陈明，周伟东.弹性安装系统对电机振动测试精度的影响.电机技术.1997 3.
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弹性座对风力发电机振动影响分析
谐响应分析用于确定线性结构在承受随时间按正弦（简谐）规律变化的载荷时的稳态 响应，分析过程中只计算结构的稳态受迫振动，不考虑激振开始时的瞬态振动，谐响应分 析的目的在于计算出结构在几种频率下的响应值（通常是位移）对频率的曲线，从而使设 计人员能预测结构的持续性动力特性，验证设计是否能克服共振、疲劳以及其他受迫振动 引起的有害效果。 谐响应分析主要用于旋转部件（压缩机、发动机、泵、涡轮机等）的支座、固定装置 和部件以及受涡轮影响的结构。
G
N 1600 2.5 9549M 9549 1633
24365( g.mm)
G, 动平衡 2.,5； μ ,不平衡量；M, ,转子重量。
m e m 288.5(mm) 24365( g.mm) m 84 g
m，不平衡重量； e，偏心距。
F m 2 r m (
[ Keyword ]
Harmonic response, Elastic base, Vibration values
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前言
弹性座是连接发电机与基础的一个弹性支承，电机的安装方式、弹性座刚性都会影响 发电机的振动、噪音结果。因此需要通过 ANSYS 分析来研究弹性座对发电机的振动影响。
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风力发电机振动原因
在表 2 中，定子的等效密度已经考虑了定子的线圈重量。 b) 弹性座参数 在框架与地面直接接入弹簧，弹簧钢性为 7.5KN。 表 3 弹性座参数 垂直刚度（KN/mm） 水平刚度（KN/mm） 阻尼系数 7.5 7.5 0.04
c) 转子残余不平衡量是电机径向振动的主要原因。 转子旋转时，由转子残余不平衡量引起的作用在轴承上的不平衡力，是电机的一 种激振力 ，它通过轴承作用在电机机座上是引起电机振动的主要原因。发电机要求 G2.5 级平衡。在两侧托架内侧各施加 315N 的不平衡力。
b) 框架上方水冷箱 418kg。 c) 框架附件 T 箱 50kg，以点质量的形式加载在框架上。 d) 框架主 T 箱 1633kg，以点质量的形式加载在框架上。
3.2 分析条件
a) 分析模型中各部件材料参数如下表 表 2 部件参数 密度 框架 转子 定子 7850 7800 11815 杨氏模量 2× 1011 2× 1011 2× 1011 泊松比 0.3 0.3 0.3
[ 关键词 ]
谐响应；弹性座；振动测量
Based on ANSYS analysis impact on the wind turbine vibration of the elastic base
[Wang Bin1, Chen chen, Hong wei.] [1.TECO Group science-Technology（HangZhou）C0.Ltd, 310000]