风力发电机是利用风能进行发电的装置,其原理是将风能施加到叶轮上使其转动,利用增速仪使风机发电。塔架作为一种大型薄壁结构,是风机的关键组成部分,随着风机的大型化,塔高已达近百米,外界载荷激励对塔架振动特性的影响明显增大。在国内外,塔架结构的损坏是造成风机无法正常运行的原因,而分析显示,叶片旋转是造成塔架振动的主要原因,如果风机叶片3倍频与塔的固有频率一致,塔架会发生共振而遭受重大损坏,上述情况会引起整个风机的倒塌而影响经济效益。因此,为了解决塔架共振问题,本文通过理论方法建立求解大型风机塔架固有频率的理论模型,希望为以后的设计工作提供参考。本文借助Rayleigh-Ritz法和Receptance法建立可预测大型风机塔架固有频率的理论模型。为了验证其模型的准确性,对某风机正常运行时进行现场加速度测试,由时域信号和频谱信号获得加速度振动特性和固有频率。使用三维软件Solidworks建立风机模型,并借助ANSYS软件对其模态分析。本文主要工作及结论如下:(1)理论分析时将塔架简化为均匀悬臂梁结构,Rayleigh-Ritz法分析时将风机作为整体结构研究,Receptance法分析时将塔架和集中质量分开研究,建立预测固有频率的理论模型,并对比了两种理论数据,结果显示误差为0.43%。(2)采用动态信号分析仪对塔架加速度信号进行现场,对其原理、器材型号及试验计划进行简单介绍,最后对所得结果进行分析,塔架的固有频率在0.72-0.76Hz之间,并通过数据对比发现当转速为14.87rpm时,塔架在X轴和Y轴的振动峰值都达到最大。(3)模态分析时利用Solidworks建立2种风机模型,并将其添加到ANSYS中进行模态分析,结果显示二者相差约0.44%,说明简化模型是正确的。经过验算,塔架固有频率与叶片转频和及其通过频率分别相差40.9%和33.3%,塔架不会与叶片耦合共振。(4)对理论模型、现场测试及有限元分析所得数值大小作出对比,结果显示3种方法所得—阶固有频率非常接近,由此表明该理论模型具有良好的可靠性。本文建立的理论模型、塔架动态特性及分析所得结论可为塔架的设计及预测其固有频率提供参考。