一种变桨减速机载荷计算方法、系统、终端及介质与流程

本发明涉及变桨减速机后处理领域，具体涉及一种变桨减速机载荷计算方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、随着风力发电技术的快速发展，风电机组的功率和尺寸不断增加，对关键部件如变桨减速机的性能要求也日益提高。变桨减速机作为风电机组中的重要传动部件，其设计合理性和载荷承受能力直接关系到风电机组的整体性能和运行安全。

2、传统的变桨减速机载荷计算包括变桨减速机载荷后处理方法，其对通过传感器和数据收集系统收集到的载荷数据进行统计分析，计算载荷的分布情况，以了解变桨减速机在不同工况下的载荷特性。然而这种传统方式难以全面、准确地反映实际工况下的载荷特性，尤其是在极端工况和长期疲劳工况下，可能导致设计裕量不足或过度设计，从而使得变桨减速机在疲劳和静强度方面无法满足要求，从而影响风电机组的运行效率和成本效益。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种变桨减速机载荷计算方法、系统、终端及介质，实现各种工况下的载荷计算，且避免设计裕量不足或过度设计，提高设计精度和效率，进而保证风电机组的运行效率和成本效益。

2、第一方面，本发明的技术方案提供一种变桨减速机载荷计算方法，包括以下步骤：

3、通过载荷仿真软件搭建风电机组模型，模拟风电机组各极限工况和各疲劳工况；

4、在考虑变桨减速机和变桨电机的合效率以及变桨电机惯性扭矩的情况下，在各极限工况和各疲劳工况下分别计算变桨减速机各级小齿轮扭矩，记为第一极限变桨减速机各级小齿轮扭矩和第一疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩；

5、根据第一极限变桨减速机各级小齿轮扭矩获得变桨减速机各级小齿轮的最大扭矩，根据第一疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩获得扭矩载荷持续分布，记为第一最大扭矩和第一扭矩载荷持续分布；

6、获取根据第一最大扭矩和第一扭矩载荷持续分布对变桨减速机载荷进行校核的校核结果；

7、若校核通过，输出第一极限变桨减速机各级小齿轮扭矩和第一疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩；

8、若校核不通过，在不考虑变桨减速机和变桨电机的合效率以及变桨电机惯性扭矩的情况下，在各极限工况和各疲劳工况下分别计算变桨减速机各级小齿轮扭矩，记为第二极限变桨减速机各级小齿轮扭矩和第二疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩；

9、根据第二极限变桨减速机各级小齿轮扭矩获得变桨减速机各级小齿轮的最大扭矩，根据第二疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩获得扭矩载荷持续分布，记为第二最大扭矩和第二扭矩载荷持续分布；

10、获取根据第二最大扭矩和第二扭矩载荷持续分布对变桨减速机载荷进行校核的校核结果；

11、若校核通过，输出第二极限变桨减速机各级小齿轮扭矩和第二疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩；

12、若校核不通过，改变工况条件或模型参数，重新计算风电机组各极限工况和各疲劳工况。

13、在一个可选的实施方式中，在考虑变桨减速机和变桨电机的合效率以及变桨电机惯性扭矩的情况下，在各极限工况和各疲劳工况下分别计算变桨减速机各级小齿轮扭矩，具体包括：

14、步骤1，计算变桨轴承摩擦力矩；

15、步骤2，根据变桨轴承摩擦力矩计算出变桨齿圈力矩；

16、步骤3，根据变桨齿圈力矩计算变桨驱动电机力矩；

17、步骤4，在考虑变桨减速机和变桨电机的合效率以及变桨电机惯性扭矩的情况下，通过公式（1）计算变桨减速机各级小齿轮扭矩；在不考虑变桨减速机和变桨电机的合效率以及变桨电机惯性扭矩的情况下，通过公式（2）计算变桨减速机各级小齿轮扭矩；

18、（1）

19、（2）

20、其中，；

21、式中，为变桨减速机第级小齿轮扭矩，为变桨减速机第级传动比；为变桨减速机第级传动效率。

22、在一个可选的实施方式中，计算变桨轴承摩擦力矩具体包括：

23、获取叶根变桨轴承倾覆力矩、变桨轴承轴向力、变桨轴承径向力；

24、通过以下公式计算变桨轴承摩擦力矩，

25、

26、式中，为变桨球轴承摩擦系数，为变桨轴承回转直径；、为两个系数。

27、在一个可选的实施方式中，根据变桨轴承摩擦力矩计算出变桨齿圈力矩具体包括：

28、获取变桨轴承扭矩；

29、通过以下公式计算变桨齿圈力矩；

30、（1）若变桨速率大于0，则变桨齿圈力矩；

31、（2）若变桨速率小于0，则变桨齿圈力矩；

32、（3）变桨速率等于0，且，则变桨齿圈力矩；

33、（4）变桨速率等于0，且，则变桨齿圈力矩；

34、（5）其余情况下，变桨齿圈力矩为0。

35、在一个可选的实施方式中，根据变桨齿圈力矩计算变桨驱动电机力矩具体包括：

36、获取变桨驱动电机效率、叶片到变桨驱动电机总传动比、变桨驱动电机转动惯量、变桨加速度；

37、通过以下公式计算变桨驱动电机力矩，

38、。

39、在一个可选的实施方式中，根据极限变桨减速机各级小齿轮扭矩获得变桨减速机各级小齿轮的最大扭矩，具体包括：

40、对于每一级变桨减速机，对各极限变桨减速机小齿轮扭矩按照从大到小的顺序排序，选出其中最大扭矩即当前齿轮级别的变桨减速机小齿轮的最大扭矩。

41、在一个可选的实施方式中，根据疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩获得扭矩载荷持续分布，具体包括：

42、对于每一级变桨减速机，通过概率密度处理算法对各疲劳变桨减速机小齿轮扭矩进行处理，获得当前齿轮级别的变桨减速机扭矩载荷持续分布。

43、第二方面，本发明的技术方案提供一种变桨减速机载荷计算系统，包括，

44、工况模拟模块：通过载荷仿真软件搭建风电机组模型，模拟风电机组各极限工况和各疲劳工况；

45、小齿轮扭矩计算模块：在考虑变桨减速机和变桨电机的合效率以及变桨电机惯性扭矩的情况下，在各极限工况和各疲劳工况下分别计算变桨减速机各级小齿轮扭矩，记为第一极限变桨减速机各级小齿轮扭矩和第一疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩；在校核不通过时，在不考虑变桨减速机和变桨电机的合效率以及变桨电机惯性扭矩的情况下，在各极限工况和各疲劳工况下分别计算变桨减速机各级小齿轮扭矩，记为第二极限变桨减速机各级小齿轮扭矩和第二疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩；

46、目标性能计算模块：根据第一极限变桨减速机各级小齿轮扭矩获得变桨减速机各级小齿轮的最大扭矩，根据第一疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩获得扭矩载荷持续分布，记为第一最大扭矩和第一扭矩载荷持续分布；根据第二极限变桨减速机各级小齿轮扭矩获得变桨减速机各级小齿轮的最大扭矩，根据第二疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩获得扭矩载荷持续分布，记为第二最大扭矩和第二扭矩载荷持续分布；

47、校核结果接收模块：获取根据第一最大扭矩和第一扭矩载荷持续分布对变桨减速机载荷进行校核的校核结果；获取根据第二最大扭矩和第二扭矩载荷持续分布对变桨减速机载荷进行校核的校核结果；

48、载荷输出模块：在根据第一最大扭矩和第一扭矩载荷持续分布对变桨减速机载荷的校核通过时，输出第一极限变桨减速机各级小齿轮扭矩和第一疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩；在根据第二最大扭矩和第二扭矩载荷持续分布对变桨减速机载荷的校核通过时，输出第二极限变桨减速机各级小齿轮扭矩和第二疲劳变桨减速机各级小齿轮扭矩。

49、第三方面，本发明的技术方案提供一种终端，包括：

50、存储器，用于存储变桨减速机载荷计算程序；

51、处理器，用于执行所述变桨减速机载荷计算程序时实现如上述任一项所述变桨减速机载荷计算方法的步骤。

52、第四方面，本发明的技术方案提供一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质上存储有变桨减速机载荷计算程序，所述变桨减速机载荷计算程序被处理器执行时实现如上述任一项所述变桨减速机载荷计算方法的步骤。

53、本发明提供的一种变桨减速机载荷计算方法、系统、终端及介质，相对于现有技术，具有以下有益效果：首先通过载荷仿真软件搭建风电机组模型，保证风电机组在各种工况下的运行状态的模拟全面性，进而提高在各极限工况和疲劳工况下载荷计算的精度。同时，在计算过程中，先综合考虑变桨减速机和变桨电机的合效率以及变桨电机惯性扭矩的影响，若在综合影响下校核通过则输出此时的目标载荷，若校核不通过再舍弃综合影响，在无综合影响下校核通过时输出此时的目标载荷，实现两步校核策略，实现设计灵活性和适应性，能够应对不同工况下的载荷校核需求，同时在保证载荷计算准确性的基础上，避免过度设计或设计不足的情况，进而提高风电机组的运行效率和可靠性，降低制造成本和维护成本。