mw级风力发电机塔顶法兰连接系统有限元分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com、l訇似MW级风力发电机塔顶法兰连接系统有限元分析FiniteelementanalysisoftopflangedjointsystemofMWwindturbine张荣’，何玉林，牛兴海，周宏丽ZHANGRong‘。，HEYu—Iin，NIUXing—hai，ZHOUHong—li(1．重庆工程职业技术学院机械工程学院，重庆400037；2．重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400030)摘要：本文使用非线性有限元方法对某MW级风力发电机塔筒顶部法兰连接系统进行了结构分析。利用有限元分析软件MSC．Marc／Mentat建立塔顶法兰连接系

2、统的有限元模型，在极限工况下对塔顶法兰连接系统关键部件的应力分布进行了分析，并对塔顶法兰和连接螺栓进行安全校核，分析结果表明，该塔顶法兰连接系统关键部件满足设计要求，其结果为大型风力发电机法兰连接系统的合理设计提供了科学依据，同时这种分析方法也可用在其他法兰连接系统结构分析中，具有一定工程实用价值。关键词：风电机组；塔顶法兰连接系统；有限元分析中图分类号：TK83文献标识码：A文章编号：1009—0134(2012)12(上)一0112～O4Doi：10．3969／i．issn．1009-0134．2012．12(I-)．350引言法兰连接系统是风力发电机上的重要结构，特别是风电

3、机组塔筒顶部法兰系统，它主要包括塔顶法兰、偏航轴承、连接螺栓、偏航刹车盘和主机架l1J。偏航轴承外圈通过螺栓连接塔顶法兰和偏航刹车盘，偏航轴承内圈通过螺栓连接主机架，在风力发电机工作的时候，作用于叶轮和机舱的载荷通过主机架传递到偏航轴承再传递到塔顶法a．主机架b．偏航轴承内圈c偏航轴承外圈d．内圈螺栓e．外圈螺栓f刹车盘g塔顶法兰兰和塔筒上。由于风速和风向的不稳定性，塔顶图1塔顶法兰系统的几何模型部法兰系统承受动态载荷，在动态载荷长期作用下，塔顶法兰系统极易遭到破坏，为了提高风力2有限元分析模型发电机的可靠性，必须对塔顶法兰连接系统进行本文利用MSC．Marc／Mentat建立塔

4、顶法兰连强度分析。接系统接触有限元模型，模型划分采用8节点六本文以某大型风力发电机为例，利用有限元面体7号单元，单元总数为35648，节点总数为分析理论对塔顶法兰连接系统进行静强度分析，389788个，如图2所示。模型包括主机架、偏航并对塔顶法兰和连接螺栓进行安全校核。轴承、外圈螺栓、、内圈螺栓、刹车盘和塔顶法兰1塔顶法兰连接系统的几何模型等可变形接触体，各零部件所用的材料均为低合运用Pro／E软件对塔顶法兰连接系统进行三金高强度结构钢，弹性模量为2．06×10MPa，泊维建模，为了提高分析效率，在模型中对主机架松比为0．3，密度为7．85×10t／mm。底座进行了简化处理，用一

5、个带有螺栓孔的圆环根据实际装配关系建立各个变形体之间的接代替主机架底座，圆环的厚度和主机架底座的厚触关系，如表1所示。表格中T(Touching)表示度相同。对塔架上面的其他一些对研究塔顶法兰两个接触体之间是接触关系，可能会发生相对位系统强度和稳定性没有重要作用或者非关键部位移，G(Glue)表示两个接触体之间是粘接关系，的附属设备如平台、爬梯、门洞等也进行了简化。不会发生相对位移；括号中数值表示接触对的摩简化后的几何模型如图1所示。擦系数。内圈螺栓与机舱底座有80mm的螺纹收稿日期：2012-07-24基金项目：国家科技支撑计划项目(2009BAA22B02)；重庆市自然科学基

6、金项目(CSTC2009BB0356)作者简介：张荣(1979一)，女，重庆人，讲师，硕士，主要从事风力发电机结构方面的研究。【1121第34卷第12期2012—12(上)学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com地址是否为13结束语ANContlModeSw：10．0—西门子的USS协议是专门用于驱动控制的AV502．0网络协议，可实现低成本的控制网络。本文借助EUUSS网络，将检测线上的触摸屏、变频器、PLCRM14．1，1／／复位1号站等器件通过两根RS485总线进行了可靠的连接，的启动命令标志实现了锚具检测

7、线的网络化调速控制。这套系统不SMI4．6，1／／置位1号站仅极大地简化了检测线的电气接线，还有效地解的停止命令标志决了传统模拟量控制存在的速度不稳定、生产线／／1号从站运行速度确定抖动等问题，保证了探伤检测和硬度检测的精度。LDSM0．0由于自动化程度高，后期的维护成本也比较低。AB=VB510，1／／判断当前站参考文献：地址是否为1ANComlModeSw：IO．0[1】李国平，谢正元，沈毅，等．预应力锚具锚下病害原因分析—及建议[J]．预应力技术，2011，2．MOVRVD