CN112818489A

CN112818489A - 风电机组设计方法及系统

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Publication number: CN112818489A
Application number: CN202110204310.5A
Authority: CN
Inventors: 杨豫川; 张芹; 陈白禹
Original assignee: Sany Renewable Energy Co Ltd
Current assignee: Sany Renewable Energy Co Ltd
Priority date: 2021-02-23
Filing date: 2021-02-23
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2041-02-23
Also published as: CN112818489B

Abstract

本发明提供一种风电机组设计方法及系统，该方法包括：获取目标风电机组的整机总体布局参数；根据所述整骨架的布局参数和所述整骨架的复制几何，获取整骨架三维模型；根据所述分骨架的布局参数和所述分骨架的复制几何，获取分骨架三维模型；根据所述整骨架三维模型和所述分骨架三维模型，进行自动化装配，获取所述目标风电机组的目标三维模型。本发明提供的一种风电机组设计方法及系统，将风电机组的设计划分为整骨架和分骨架两部分，先建立整骨架的三维模型，后建立分骨架的三维模型，这种采用自顶向下的设计思想，能够很好的风电机组的自动化设计，从而提高设计效率。

Description

风电机组设计方法及系统

技术领域

本发明涉及风电设计技术领域，尤其涉及一种风电机组设计方法及系统。

背景技术

经过多年发展，激烈竞争的风电市场对风电机组的个性化需求越来越高，因此缩短新机型的研发周期，提高机组的设计质量已经成为亟需解决的问题之一。

目前风电行业风电机组的设计方法主要采用自下而上的设计方法，由于是先设计细节然后设计整体骨架，在整机总体装配时非常困难，难以进行自动化装配，从而费时费力。

发明内容

本发明提供一种风电机组设计方法及系统，用以解决现有技术中风电机组自动化装配效率低的缺陷，实现高效的自动化装配。

本发明提供一种风电机组设计方法，包括：

获取目标风电机组的整机总体布局参数，所述整机总体布局参数中包括所述目标风电机组的整骨架的发布几何、所述整骨架的布局参数、分骨架的发布几何和所述分骨架的布局参数；

根据所述整骨架的布局参数和所述整骨架的复制几何，输出整骨架三维模型，所述整骨架的复制几何基于所述整骨架的发布几何得到；

根据所述分骨架的布局参数和所述分骨架的复制几何，输出分骨架三维模型，所述分骨架的复制几何基于所述分骨架的发布几何得到；

根据所述整骨架三维模型和所述分骨架三维模型，进行自动化装配，输出所述目标风电机组的目标三维模型。

根据本发明提供的一种风电机组设计方法，所述获取目标风电机组的整机总体布局参数，包括：

将所述目标风电机组的整机总体布局参数记录在记事本Lay文件中。

根据本发明提供的一种风电机组设计方法，还包括：

通过所述记事本Lay文件接收到修改参数指令，利用修改后的记事本Lay文件更新所述目标三维模型。

根据本发明提供的一种风电机组设计方法，所述根据所述整骨架的布局参数和所述整骨架的复制几何，输出整骨架三维模型，包括：

根据所述记事本Lay文件中整骨架的布局参数，驱动三维建模软件中所述整骨架的结构连接模型；

复制所述整骨架的发布几何，获取所述整骨架的复制几何；

根据所述整骨架的结构连接模型和所述整骨架的复制几何，输出所述整骨架的三维模型。

根据本发明提供的一种风电机组设计方法，所述根据所述分骨架的布局参数和所述分骨架的复制几何，输出分骨架三维模型，包括：

根据所述分骨架的布局参数，获取所述分骨架的结构连接模型；

将所述整骨架的连接结构模型作为参考模型，复制所述分骨架的发布几何，获取所述分骨架的复制几何；

根据所述分骨架的结构连接模型和所述分骨架的复制几何，输出所述分骨架三维模型。

根据本发明提供的一种风电机组设计方法，所述整骨架的接口参数包括变桨轴承、主轴承、偏航轴承、齿轮箱和发电机。

根据本发明提供的一种风电机组设计方法，所述分骨架以发电机底架为参考设置。

本发明还提供一种风电机组设计系统，包括：

布局模块，用于获取目标风电机组的整机总体布局参数，所述整机总体布局参数中包括所述目标风电机组的整骨架的发布几何、所述整骨架的布局参数、分骨架的发布几何和所述分骨架的布局参数；

整骨架模块，用于根据所述整骨架的布局参数和所述整骨架的复制几何，输出整骨架三维模型，所述整骨架的复制几何基于所述整骨架的发布几何得到；

分骨架模块，用于根据所述分骨架的布局参数和所述分骨架的复制几何，输出分骨架三维模型，所述分骨架的复制几何基于所述分骨架的发布几何得到；

装配模块，用于根据所述整骨架三维模型和所述分骨架三维模型，进行自动化装配，输出所述目标风电机组的目标三维模型。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述风电机组设计方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述风电机组设计方法的步骤。

本发明提供的一种风电机组设计方法及系统，将风电机组的设计划分为整骨架和分骨架两部分，先建立整骨架的三维模型，后建立分骨架的三维模型，这种采用自顶向下的设计思想，能够很好的风电机组的自动化设计，从而提高设计效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种风电机组设计方法的流程图之一；

图2为本发明提供的一种风电机组设计方法的流程图之二；

图3为本发明提供的一种风电机组设计方法的框架图；

图4为本发明提供的一种风电机组设计系统的结构示意图；

图5为本发明提供的一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

自顶向下(Top-Down)设计要求设计者在产品设计初期，就要充分考虑到所有零件的外观、大小、位置和零件间的配合关系。根据其特点定义好设计意图、规划好结构设计实现方法、主控参数和因果参数等，并在设计周期允许的情况下，尽可能多地考虑到未来的设计变更。这样，在模型优化设计时，可有效提高模型的可修改性，节省大量时间，提升设计效率。

本发明实施例提供一种风电机组设计方法，如图1所示，该方法按照下列步骤依次执行，具体包括：

110，获取目标风电机组的整机总体布局参数，所述整机总体布局参数中包括所述目标风电机组的整骨架的发布几何、所述整骨架的布局参数、分骨架的发布几何和所述分骨架的布局参数；

首先要获取目标风电机组的总体设计意图，通过整机总体布局参数来量化该总体设计意图，整机总体布局参数以表的形式存储。具体地，整机总体布局参数中将该风电机组拆分为整骨架和分骨架，本发明实施例中，整骨架是指该目标风电机组的主要支撑骨架，分骨架可以看做是该目标风电机组的支干骨架或者末端骨架，这里的整骨架通过整骨架的坐标、整骨架的长度和整骨架的重量、整骨架的材料等参数表示，同理，分骨架通过分骨架的坐标、分骨架的长度、分骨架的重量和分骨架的材料等参数表示。

该整机总体布局参数包括整骨架的布局参数和分骨架的布局参数，整骨架的布局参数主要包括整骨架的接口等参数，分骨架的布局参数主要包括分骨架的接口等参数。

120，根据所述整骨架的布局参数和所述整骨架的复制几何，输出整骨架三维模型，所述整骨架的复制几何基于所述整骨架的发布几何得到；

基于三维建模软件，获取该整骨架的布局参数和整骨架的复制几何，此处的复制几何是指复制整骨架的发布几何，发布几何是指将整骨架的接口参数发布出去，进而得到整骨架三维模型，此处的整骨架三维模型是指三个维度下整骨架的模型。

130，根据所述分骨架的布局参数和所述分骨架的复制几何，输出分骨架三维模型，所述分骨架的复制几何基于所述分骨架的发布几何得到；

同理，根据分骨架的布局参数和分骨架的复制几何，可以得到分骨架三维模型，此处分骨架的复制几何是指复制分骨架的发布几何，发布几何是指将分骨架的接口参数发布出去，最后基于布局参数和复制几何，得到分骨架三维模型，此处的分骨架三维模型是指在三个维度下分骨架的模型。

140，根据所述整骨架三维模型和所述分骨架三维模型，进行自动化装配，输出所述目标风电机组的目标三维模型。

对上述获得的整骨架三维模型和分骨架三维模型进行自动装配，得到该目标风电机组的目标三维模型。

本发明提供的一种风电机组设计方法，将风电机组的设计划分为整骨架和分骨架两部分，先建立整骨架的三维模型，后建立分骨架的三维模型，这种采用自顶向下的设计思想，能够很好实现风电机组的自动化设计，从而提高设计效率；进一步地，风电机组零部件复杂繁多，总体装配耗时且困难，运用自顶向下的思想实现自动化装配，提升设计效率30％以上。

在上述实施例的基础上，优选地，所述获取目标风电机组的整机总体布局参数，包括：

具体地，本发明实施例中将整机总体布局参数记录在记事本Lay文件中，通过记事本Lay文件记录总的设计意图，用来驱动整机总体骨架模型。

在上述实施例的基础上，优选地，通过所述记事本Lay文件接收到修改参数指令，利用修改后的记事本Lay文件更新所述目标三维模型。

具体地，由于整机总体布局参数记录在记事本Lay文件中，如果需要对目标风电机组的模型参数进行修改，则重新利用记事本Lay文件驱动目标风电机组的模型，以此来更新目标三维模型。

在上述实施例的基础上，优选地，所述根据所述整骨架的布局参数和所述整骨架的复制几何，输出整骨架三维模型，包括：

复制所述整骨架的发布几何，获取所述整骨架的复制几何；

具体地，通过记事本Lay文件中记录的整骨架的布局参数，驱动三维建模软件中整骨架的结构连接模型，得到整骨架的结构连接模型。由于该整骨架的结构连接模型是由记事本Lay文件驱动的，因此，当整骨架的布局参数或设计意图发生改变时，只需要相应修改记事本Lay文件中记录的相应参数即可。

复制整骨架的发布几何，得到该该整骨架的复制几何。然后基于该整骨架的结构连接模型和整骨架的复制几何，得到该整骨架的三维模型。

在上述实施例的基础上，优选地，所述根据所述分骨架的布局参数和所述分骨架的复制几何，输出分骨架三维模型，包括：

根据所述分骨架的结构连接模型和所述分骨架的复制几何，建立所述分骨架三维模型。

在三维建模软件中，通过“发布几何”在整机总体骨架中找到位置，在整机总体骨架中点击“工具”中的“发布几何”，进入以下选项，在“曲面集”中选择要放置到建模的零件或者分骨架中，用来参考，同时可以使用总体骨架中的一些基准平面和基准坐标系放到“参考”中，用来辅助定位。

在上述实施例的基础上，优选地，所述整骨架的接口参数包括变桨轴承、主轴承、偏航轴承、齿轮箱和发电机。

将风电机组关键系统部件作为方案的突破口，为风电设计提供标准设计路径，该关键系统部件为变桨轴承、主轴承、偏航轴承、齿轮箱和发电机。

在上述实施例的基础上，优选地，所述分骨架以发电机底架为参考设置。

以发电机底架设置分骨架，结构参数化设计。

本发明实施例还提供一种风电机组设计方法，如图2和图3所示，总体布局用来传达设计者的意图，将整个风电机组分为外购件和外协件两部分，外购件包括齿轮箱、发电机、偏航电机、主轴承、变浆轴承和偏航轴承，将外购件作为整骨架的关键接口参数，外协件设计要求包括重量和材料两个方便；然后获取整骨架的发布几何，具体包括：导流罩发布几何、轮廓发布几何、前底架发布几何、后底架发布几何、框架发布几何、主轴发布几何、轴承座发布几何、支撑座发布几何和机舱罩发布几何，在这些发布几何下，分别建立具体分骨架的三维模型。该方法具体包括如下几个步骤：

第1步：建立总体布局(记事本Lay文件)：传递设计意图，其中提前整理整机总体布局参数，并将其嵌入记事本Lay文件，用来驱动整骨架模型。

第2步：建立整骨架模型，传递设计意图，其中整理整骨架的布局参数嵌入记事本Lay文件，用来驱动整骨架模型。

具体地，以变桨轴承、主轴承、偏航轴承、齿轮箱和发电机作为关键接口参数进行整机级Top-down协同设计；以后发电机底架设置分骨架，结构参数化设计。

第3步：声明记事本，整骨架建模完成后，要声明记事本，也就是将整骨架模型与记事本Lay文件产生关联。

第4步：整骨架发布几何。通过“发布几何”在整骨架中找到位置，在整骨架中点击“工具”中的“发布几何”，进入以下选项，在“曲面集”中选择要放置到建模的零件或者分骨架中，用来参考，同时可以使用整骨架中的一些基准平面和基准坐标系放到“参考”中，用来辅助定位。

第5步和第6步：分骨架复制几何建模。

(1)选择模型-复制几何操作。

(2)参考模型中选择已经保存的“整骨架模型”，打开骨架模型，选择已经发布的几何“选定模型”，采用“默认”放置的方式，这样复制几何在模型中有了准确的位置。

(3)在分骨架的模型中完成复制几何后，分别对分骨架内的零部件模型进行装配，装配参考复制几何的位置。

第7步：自动化装配。

(1)、机舱总成自动装配。

机舱总成各分骨架模型进行组装过程，直接选择“默认”放置，分骨架就会自动配合到其之前定义好的位置上。

(2)、风轮总成装配。

风轮总成各分骨架模型进行组装过程，直接选择“默认”放置，分骨架就会自动配合到其之前定义好的位置上。

(3)、主机总成装配。

主机总成各分骨架模型进行组装过程，直接选择“默认”放置，分骨架就会自动配合到其之前定义好的位置上。

第8步：部件分骨架建模。

建立部件分骨架，实现对主要的焊接梁板自动化装配和参数化设计。

(1)、模型规划：根据总骨架中的后底架的位置，建立后底架的分骨架模型，模型要规划好需要建模的零件，确定后底架需要建模并参数化的零件数量，完成自顶向下建模。

(2)、分骨架进行发布几何，分别对关键零件进行发布几何，完成发布所有零件的发布几何。

(3)、对后底架的关键零件分别复制几何，在复制几何基础上进行建模，参考复制几何的外形尺寸和厚度，最终完成对关键零件参数化和自动装配。

(4)、后底架自动装配。关键零件完成建模后，可以在后底架装配过程中，选择“默认”零件完成自动装配，并可以实现参数化变更，通过调整骨架的位置实时调整后底架的装配关系。

第9步：总装配。

所有的分骨架三维模型进行自动化装配。

本发明提供一种风电机组设计方法。针对风电机组中零部件的特点进行协同设计。整体架构上采用总体布局—总体骨架—部件布局—部件骨架—三维模型—二维图纸的设计思路，对风电机组进行整机级自顶向下的协同设计，能够很好的传达设计者的意图；以变桨轴承、主轴承、偏航轴承、齿轮箱和发电机作为关键接口参数进行整机级自顶向下协同设计方案，为风电设计提供标准设计路径；利用记事本Lay文件将布局和骨架模型连接起来，当需要进行参数修改时，只需要修改记事本Lay文件中的参数即可，很好的解决变更一致性问题；并以发电机底架设置分骨架，结构参数化设计；风电机组零部件复杂繁多，总体装配耗时且困难，运用本申请提供的方法实现自动化装配，提升设计效率30％以上。

本发明实施例提供一种风电机组设计系统，如图4所示，该系统包括布局模块401、整骨架模块402、分骨架模块403和装配模块404，其中：

布局模块401用于获取目标风电机组的整机总体布局参数，所述整机总体布局参数中包括所述目标风电机组的整骨架的发布几何、所述整骨架的布局参数、分骨架的发布几何和所述分骨架的布局参数；

整骨架模块402用于根据所述整骨架的布局参数和所述整骨架的复制几何，输出整骨架三维模型，所述整骨架的复制几何基于所述整骨架的发布几何得到；

分骨架模块403用于根据所述分骨架的布局参数和所述分骨架的复制几何，输出分骨架三维模型，所述分骨架的复制几何基于所述分骨架的发布几何得到；

装配模块404用于根据所述整骨架三维模型和所述分骨架三维模型，进行自动化装配，输出所述目标风电机组的目标三维模型。

本实施例为与上述方法相对应的系统实施例，其具体实施方式与上述方法实施例一致，详情请参考上述方法实施例，本系统实施例在此不再赘述。

本发明实施例提供一种电子设备，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行一种风电机组设计方法，该方法包括：

此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的一种风电机组设计方法，该方法包括：

又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的一种风电机组设计方法，该方法包括：

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种风电机组设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的风电机组设计方法，其特征在于，所述获取目标风电机组的整机总体布局参数，包括：

3.根据权利要求2所述的风电机组设计方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求2所述的风电机组设计方法，其特征在于，所述根据所述整骨架的布局参数和所述整骨架的复制几何，输出整骨架三维模型，包括：

复制所述整骨架的发布几何，获取所述整骨架的复制几何；

5.根据权利要求4所述的风电机组设计方法，其特征在于，所述根据所述分骨架的布局参数和所述分骨架的复制几何，输出分骨架三维模型，包括：

6.根据权利要求1至5任一所述的风电机组设计方法，其特征在于，所述整骨架的接口参数包括变桨轴承、主轴承、偏航轴承、齿轮箱和发电机。

7.根据权利要求1至5任一所述的风电机组设计方法，其特征在于，所述分骨架以发电机底架为参考设置。

8.一种风电机组设计系统，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述风电机组设计方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述风电机组设计方法的步骤。