第二代150KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)安全分析—風(fēng)能應(yīng)用與分布式發(fā)電論壇

　　2013年10月17日，北京國際風(fēng)能暨展覽會(huì)——風(fēng)能應(yīng)用與分布式發(fā)電論壇。研究能源相關(guān)政府單位江宗瀚：自主研發(fā)150KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)安全分析。以下是全文：
　　江宗瀚：大家好!我來自臺(tái)灣，我們公司主要是研究能源相關(guān)的政府單位。今天要跟大家介紹我們公司自主研發(fā)的150KW風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的安全分析。
　　報(bào)告內(nèi)容：前言、風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)負(fù)載來源、本研究的重點(diǎn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、結(jié)論
　　目前國際上針對風(fēng)力發(fā)電機(jī)認(rèn)證需求標(biāo)準(zhǔn)主要都是依據(jù)IEC61400系列的規(guī)范，主要是規(guī)范大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的部分。(圖)這個(gè)表是風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)等級(jí)風(fēng)類表，我們可以將風(fēng)機(jī)分為1、2、3類，S級(jí)是設(shè)計(jì)者自己設(shè)計(jì)的規(guī)范，可以分為三種A、B、C的三種情況。˙
　　技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：我們設(shè)計(jì)是上風(fēng)型三葉片形式，轉(zhuǎn)子是22.8米，額定轉(zhuǎn)速和風(fēng)速是48RPM值，風(fēng)是主動(dòng)控制的，包括Pitch Control范圍是0到85度，Yow Control是負(fù)180到180度。目前它的葉片制作完成，設(shè)計(jì)為70%的波纖和30%的碳纖維。( 圖)這是骨架制作的部分。
　　針對結(jié)構(gòu)安全分析，可以依據(jù)IEC61400設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)等級(jí)為A，風(fēng)力發(fā)電機(jī)在正常發(fā)電和異常發(fā)電的時(shí)候可以根據(jù)Focus負(fù)載我
(圖)這是Hub中心負(fù)載，可以拿它做主軸結(jié)構(gòu)分析。右邊這個(gè)圖是葉片根部的極限負(fù)載，可以拿來分析Hub和PC結(jié)構(gòu)的分析強(qiáng)度。我們探討的是主軸、骨架、輪轂等部分。
　　主軸是將葉片旋轉(zhuǎn)動(dòng)能連接到齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電，分析主軸結(jié)構(gòu)強(qiáng)度它的復(fù)雜來源是根據(jù)極限負(fù)載，因?yàn)檫@根主軸是通過徑向軸承合主撐軸承支撐，連接齒輪箱帶動(dòng)發(fā)電。所以競相軸承設(shè)定為允許轉(zhuǎn)動(dòng)和帶，主推軸承部分只允許轉(zhuǎn)動(dòng)，分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)主軸應(yīng)力比較大的地方是發(fā)生在徑向軸承，這個(gè)地方是幾何結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)折處所以經(jīng)常有應(yīng)力變形情況的發(fā)生。
　　骨架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：骨架必須承載所有的風(fēng)機(jī)零組件，它的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相當(dāng)重要。在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)骨架的時(shí)候，在Y方向長度比較長導(dǎo)致風(fēng)機(jī)運(yùn)行的時(shí)候變形比較大，如果這個(gè)地方變形過大，可能會(huì)導(dǎo)致齒輪和風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)有不對稱的情況發(fā)生，避免這種情況發(fā)生，我們在骨架后端設(shè)計(jì)了一個(gè)梁柱，增強(qiáng)后盲的鋼性。
　　分析骨架負(fù)載來源，我們在主軸上設(shè)定了競相軸承、主推軸承合連接器，通過這三個(gè)條件將這個(gè)反力帶到骨架上當(dāng)做一個(gè)負(fù)載來源。分析之后發(fā)現(xiàn)骨架比較大的應(yīng)力地方是發(fā)生在前端，尤其是靠近競相軸承的地方。骨架目前制作是用很多板件焊接起來的，所以應(yīng)力最大的是發(fā)生在焊接的地方。骨架最大變形量是發(fā)生在骨架最前沿。