一種5KW離網小型風力發(fā)電機組的工作可靠性研究.pdf

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2、席亟!!j灸蘭評閱人芻凌!il茲姿’壟蠡良2010年11月摘要最近幾年，離網小型風力發(fā)電機組的制造行業(yè)重新繁榮起來。據統(tǒng)計，新生產的機組很大一部分為單機容量千瓦以上的，且單機容量有遞增趨勢。隨著機組容量的增加，機組質量和零部件受力必然增加，但是目前關于千瓦級機組的研究主要集中在高效率電機上，很少進行機組結構方面的可靠性分析。作者以“中國長江航運集團電機廠’’試制的一種5KW離網小型風力發(fā)電機組為研究對象，選取了其中的關鍵受力部件：即主軸

3、和機座，以有限單元軟件ANSYS為主要研究工具，做了如下工作：1通過分析離網小型機組行業(yè)的國內外發(fā)展和研究狀況以及目前存在的問題，認為我國亟需開展離網小型機組工作可靠性方面的研究。2通過實驗與推導的方法，計算出了主軸處于極限轉速時所受到的載衙。在對主軸簡化后，通過比較和趨勢分析，得出了主軸的有限單元模型。在模型加載時，發(fā)現采用目前許多通用的扭矩加載方法仍然不能得出正確的結論。本文采用了新的加載方法，并且確認了得出的分析結果是可靠的，驗證

4、了主軸在極限轉速下有足夠的強度。通過設定路徑并提取路徑上的特定值，發(fā)現主軸處于極限載荷時其電機轉子軸段撓度在許用范圍內。3對主軸分別進行了空載和極限載荷下的模態(tài)分析，推論出造成在這二種載荷下模態(tài)分析結果不一致的原因，并檢驗了推論的正確性，最終得出主軸在轉速范圍內工作時各階自振頻率的范圍，發(fā)現主軸在設計轉速范圍內工作時沒有自振的危險。4通過設定路徑并提取路徑上的特定值找出了主軸上可能發(fā)生疲勞破壞的危險點，并定義出危險點的應力變化曲線，對危

5、險點做疲勞分析最終驗證該處是滿足疲勞設計壽命的。5簡化機座，建立機座的有限單元模型，對機座進行極限載荷分析，驗證了機座滿足強度要求，能夠承擔極限載荷。6采用同樣的方法分析機座的自振頻率，得出了機座在主軸轉速范圍內工作時的各階自振頻率范圍，發(fā)現機座有自振的危險，作者給出了解決的方法。通過這些工作可以預先驗證機組的可靠性，找出可能存在的問題，并進一步提出改善措施，從而提高機組質量；另一方面可以部分取代機組的載荷和疲勞實驗，以縮短研發(fā)周期，降