王志海

摘 要 風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)是當(dāng)前應(yīng)用較為廣泛的一種設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)效率較高。文中從風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能兩個(gè)主要方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分析，旨在加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員對(duì)系統(tǒng)的了解，進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)效率。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)電機(jī)組 塔架設(shè)計(jì) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)系統(tǒng)

在風(fēng)電機(jī)組中，塔架是最重要的組成部分，對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性具有較為重要的影響。當(dāng)前，在對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔架進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要是通過(guò)設(shè)計(jì)制圖軟件來(lái)完成設(shè)計(jì)，而該種設(shè)計(jì)方法，不僅對(duì)設(shè)計(jì)工作人員工作經(jīng)驗(yàn)具有較高要求，并且其計(jì)算量和設(shè)計(jì)工作量非常大，在設(shè)計(jì)工作中非常容易出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組塔架設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性造成影響。因此，為了能夠有效解決該問(wèn)題，提升風(fēng)電機(jī)組塔架的設(shè)計(jì)效率和實(shí)現(xiàn)塔架設(shè)計(jì)優(yōu)化，我國(guó)開(kāi)始嘗試使用風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

1 風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)操作需求和功能的不同，可以將整個(gè)風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)分為三個(gè)層面，其分別是系統(tǒng)用戶(hù)界面層、系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)層以及系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。

1.1 系統(tǒng)用戶(hù)界面層

系統(tǒng)用戶(hù)界面層相當(dāng)于是整個(gè)系統(tǒng)的窗門(mén)，在該層面的用戶(hù)可以通過(guò)相關(guān)操作對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制。同時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)將自身的運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)信息通過(guò)窗口的形式展現(xiàn)給用戶(hù)，使用戶(hù)能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)了解，進(jìn)而確保整個(gè)系統(tǒng)的高效、精確運(yùn)行。

1.2 系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)層

在該層，用戶(hù)可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的具體運(yùn)行情況和操作進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔架進(jìn)行快速設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。在該層面，對(duì)Pro/E5.0軟件系統(tǒng)的交互集成，主要是通過(guò)Pro/Toolkit API來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

在整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層是最重要的組層部分，是整個(gè)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和操作的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層的主要作用，就是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。按照存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的不同，可以將整個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層細(xì)分為四個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，分別是參數(shù)庫(kù)、實(shí)例庫(kù)、規(guī)則庫(kù)以及模板庫(kù)。

1.3.1 參數(shù)庫(kù)

參數(shù)庫(kù)，顧名思義，其主要作用就是對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔架的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行存儲(chǔ)，其中，主要包括風(fēng)電機(jī)組本身的技術(shù)參數(shù)、塔架設(shè)計(jì)的基本參數(shù)、塔架材料參數(shù)、零部件幾何參數(shù)以及塔架設(shè)計(jì)優(yōu)化參數(shù)等。

1.3.2 規(guī)則庫(kù)

規(guī)則庫(kù)所存儲(chǔ)的主要是風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)中的裝配約束關(guān)系，而這些裝配約束關(guān)系數(shù)據(jù)，都是以固定的規(guī)則格式存儲(chǔ)在規(guī)則庫(kù)中，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行需要時(shí)，直接對(duì)其進(jìn)行調(diào)用。

1.3.3 實(shí)例庫(kù)

該數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)的主要是已經(jīng)設(shè)計(jì)成功的風(fēng)電機(jī)組塔架設(shè)計(jì)優(yōu)化案例，詳細(xì)包括了整個(gè)塔架設(shè)計(jì)過(guò)程中所涉及到的相關(guān)數(shù)據(jù)、規(guī)則以及零部件配置信息等，主要作用是為了給風(fēng)電機(jī)組塔架設(shè)計(jì)優(yōu)化提供可供參考的設(shè)計(jì)依據(jù)。

1.3.4 模板庫(kù)

該數(shù)據(jù)庫(kù)的主要作用是對(duì)塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)的模板文件進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)這些模板文件能夠直接對(duì)塔架的整體骨架進(jìn)行快速組裝和設(shè)計(jì)。而這些模板文件都存儲(chǔ)在指定目錄之下，當(dāng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要時(shí)可以直接通過(guò)目錄進(jìn)行調(diào)用。

2 風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能分析

在風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，按照系統(tǒng)功能的不同，可以將整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)分為四個(gè)功能模塊，其分別是結(jié)構(gòu)配置模塊、分析優(yōu)化模塊、參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊和設(shè)計(jì)輸出模塊。

2.1 結(jié)構(gòu)配置模塊

結(jié)構(gòu)配置模塊的主要作用是對(duì)整個(gè)塔架的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)和對(duì)塔架中零部件的結(jié)構(gòu)組成配置進(jìn)行設(shè)定。通過(guò)結(jié)構(gòu)配置模塊，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)Φ恼麄€(gè)塔架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)定，并根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)需求對(duì)塔架所需零部件進(jìn)行合理選擇。

首先，設(shè)計(jì)人員要在對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔架設(shè)計(jì)具體需求的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組塔架的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，并由企業(yè)管理人員對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審查，確定設(shè)計(jì)方案滿(mǎn)足要求之后存儲(chǔ)方案繼續(xù)進(jìn)行下一設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。其次，在完成塔架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在塔架總體結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)塔架的零部件進(jìn)行選擇，同時(shí)，為了確保選擇的合理性，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從現(xiàn)有結(jié)構(gòu)模型中進(jìn)行選擇，以確定所選零部件的性能屬性能夠滿(mǎn)足塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)要求，確定沒(méi)有問(wèn)題之后，、對(duì)零部件選擇方案進(jìn)行存儲(chǔ)。

在此過(guò)程中設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該注意，不論是在接下來(lái)的設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)塔架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問(wèn)題，還是企業(yè)要對(duì)塔架設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，設(shè)計(jì)人員都應(yīng)該在原有設(shè)計(jì)方案之下對(duì)塔架的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整和修改，并將修改之后的方案進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.2 分析優(yōu)化模塊

該功能模塊的主要作用是對(duì)塔架總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化處理。在該功能模塊，設(shè)計(jì)者需要先從結(jié)構(gòu)配置模塊中取出塔架總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)，并針對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)初始參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確設(shè)定。然后，再利用有限元分析軟件建立起有限元分析模型，病通過(guò)求解器對(duì)塔架總體結(jié)構(gòu)的靜態(tài)強(qiáng)度和模擬形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和分析，得出優(yōu)化結(jié)果。最后，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對(duì)塔架總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并再次將優(yōu)化結(jié)果存儲(chǔ)。

2.3 參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊

在通過(guò)以上兩個(gè)模塊對(duì)整個(gè)風(fēng)電機(jī)組塔架總體設(shè)計(jì)進(jìn)行確定之后，就需要通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊對(duì)塔架總體結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行提出分析和構(gòu)建零件三維模型。通過(guò)參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊，設(shè)計(jì)人員可以在對(duì)塔架總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行提出之后，利用Pro/E二次開(kāi)發(fā)接口將所得參數(shù)層輸送到參數(shù)化程序中，由該程序?qū)φ麄€(gè)塔架的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析和參數(shù)化，然后生成塔架零件的三維模型，為塔架零件的選擇和構(gòu)造提供科學(xué)有效的參考依據(jù)。

2.4 設(shè)計(jì)輸出模塊

設(shè)計(jì)輸出模塊的主要作用是將確定整體設(shè)計(jì)塔架的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成二維工程圖進(jìn)行輸出，附帶詳細(xì)的總體結(jié)構(gòu)圖、部件圖和零件圖，并注明詳細(xì)尺寸和材料具體要求，以確保整個(gè)塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)的順利實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)電機(jī)組塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是當(dāng)前對(duì)風(fēng)電機(jī)組塔架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)效率最高的一種設(shè)計(jì)方式，但是由于該系統(tǒng)在塔架優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用的時(shí)間并不是很長(zhǎng)，所以多數(shù)設(shè)計(jì)人員對(duì)其并不是很了解，也無(wú)法進(jìn)行高效利用。因此，作為設(shè)計(jì)人員，應(yīng)該不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，加深對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的了解和掌握，進(jìn)而不斷提升自身的設(shè)計(jì)水平和設(shè)計(jì)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]矜岳亮.風(fēng)電機(jī)組發(fā)電機(jī)的技術(shù)發(fā)展和展望[J].電力與能源，2011（02）.

[2]方征.中國(guó)風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢(shì)及建議[J].科技綜述，2010（04）.

作者單位

山西龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司 山西省太原市 030006