第二代150KW风力发电机结构安全分析—风能应用与分布式发电论坛

　　2013年10月17日，北京国际风能暨展览会——风能应用与分布式发电论坛。研究能源相关政府单位江宗瀚：自主研发150KW风力发电机结构安全分析。以下是全文：
　　江宗瀚：大家好!我来自台湾，我们公司主要是研究能源相关的政府单位。今天要跟大家介绍我们公司自主研发的150KW风力发电机结构的安全分析。
　　报告内容：前言、风机设计负载来源、本研究的重点、结构强度分析、结论
　　目前国际上针对风力发电机认证需求标准主要都是依据IEC61400系列的规范，主要是规范大型风力发电机的部分。(图)这个表是风力发电机设计等级风类表，我们可以将风机分为1、2、3类，S级是设计者自己设计的规范，可以分为三种A、B、C的三种情况。˙
　　技术标准：我们设计是上风型三叶片形式，转子是22.8米，额定转速和风速是48RPM值，风是主动控制的，包括Pitch Control范围是0到85度，Yow Control是负180到180度。目前它的叶片制作完成，设计为70%的波纤和30%的碳纤维。( 图)这是骨架制作的部分。
　　针对结构安全分析，可以依据IEC61400设计标准，设计等级为A，风力发电机在正常发电和异常发电的时候可以根据Focus负载我
(图)这是Hub中心负载，可以拿它做主轴结构分析。右边这个图是叶片根部的极限负载，可以拿来分析Hub和PC结构的分析强度。我们探讨的是主轴、骨架、轮毂等部分。
　　主轴是将叶片旋转动能连接到齿轮箱带动发电，分析主轴结构强度它的复杂来源是根据极限负载，因为这根主轴是通过径向轴承合主撑轴承支撑，连接齿轮箱带动发电。所以竞相轴承设定为允许转动和带，主推轴承部分只允许转动，分析结果可以发现主轴应力比较大的地方是发生在径向轴承，这个地方是几何结构转折处所以经常有应力变形情况的发生。
　　骨架结构强度：骨架必须承载所有的风机零组件，它的结构强度相当重要。在设计风机骨架的时候，在Y方向长度比较长导致风机运行的时候变形比较大，如果这个地方变形过大，可能会导致齿轮和风机运转有不对称的情况发生，避免这种情况发生，我们在骨架后端设计了一个梁柱，增强后盲的钢性。
　　分析骨架负载来源，我们在主轴上设定了竞相轴承、主推轴承合连接器，通过这三个条件将这个反力带到骨架上当做一个负载来源。分析之后发现骨架比较大的应力地方是发生在前端，尤其是靠近竞相轴承的地方。骨架目前制作是用很多板件焊接起来的，所以应力最大的是发生在焊接的地方。骨架最大变形量是发生在骨架最前沿。