第二代150KW風力發電機結構安全分析—風能應用與分布式發電論壇

　　2013年10月17日，北京國際風能暨展覽會——風能應用與分布式發電論壇。研究能源相關政府單位江宗瀚：自主研發150KW風力發電機結構安全分析。以下是全文：
　　江宗瀚：大家好!我來自臺灣，我們公司主要是研究能源相關的政府單位。今天要跟大家介紹我們公司自主研發的150KW風力發電機結構的安全分析。
　　報告內容：前言、風機設計負載來源、本研究的重點、結構強度分析、結論
　　目前國際上針對風力發電機認證需求標準主要都是依據IEC61400系列的規范，主要是規范大型風力發電機的部分。(圖)這個表是風力發電機設計等級風類表，我們可以將風機分為1、2、3類，S級是設計者自己設計的規范，可以分為三種A、B、C的三種情況。˙
　　技術標準：我們設計是上風型三葉片形式，轉子是22.8米，額定轉速和風速是48RPM值，風是主動控制的，包括Pitch Control范圍是0到85度，Yow Control是負180到180度。目前它的葉片制作完成，設計為70%的波纖和30%的碳纖維。( 圖)這是骨架制作的部分。
　　針對結構安全分析，可以依據IEC61400設計標準，設計等級為A，風力發電機在正常發電和異常發電的時候可以根據Focus負載我
(圖)這是Hub中心負載，可以拿它做主軸結構分析。右邊這個圖是葉片根部的極限負載，可以拿來分析Hub和PC結構的分析強度。我們探討的是主軸、骨架、輪轂等部分。
　　主軸是將葉片旋轉動能連接到齒輪箱帶動發電，分析主軸結構強度它的復雜來源是根據極限負載，因為這根主軸是通過徑向軸承合主撐軸承支撐，連接齒輪箱帶動發電。所以競相軸承設定為允許轉動和帶，主推軸承部分只允許轉動，分析結果可以發現主軸應力比較大的地方是發生在徑向軸承，這個地方是幾何結構轉折處所以經常有應力變形情況的發生。
　　骨架結構強度：骨架必須承載所有的風機零組件，它的結構強度相當重要。在設計風機骨架的時候，在Y方向長度比較長導致風機運行的時候變形比較大，如果這個地方變形過大，可能會導致齒輪和風機運轉有不對稱的情況發生，避免這種情況發生，我們在骨架后端設計了一個梁柱，增強后盲的鋼性。
　　分析骨架負載來源，我們在主軸上設定了競相軸承、主推軸承合連接器，通過這三個條件將這個反力帶到骨架上當做一個負載來源。分析之后發現骨架比較大的應力地方是發生在前端，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，所以應力最大的是發生在焊接的地方。骨架最大變形量是發生在骨架最前沿。