风力发电机组主机架结构分析

永磁直驱风力发电机组与双馈风力发电机组相比省去了增速齿轮箱,风轮直接与发电机耦合,具有结构简单、效率高、噪音低、维护成本低等优点,成为风力发电技术的发展趋势。为了降低成本,提高零部件的综合性能,保证风机运行的可靠性,需要对风力机中的关键零部件进行强度分析与校核。本文运用风力机空气动力学、结构动力学、强度分析等理论和现代设计方法,以GL、IEC、EuroCode3等风力发电机组规范为依据,对大型永磁直驱风力发电机组主机架进行结构强度分析和研究。为风力发电机组关键零部件的设计和优化奠定了基础,具有理论意义和工程实用价值。 论文主要研究内容如下: ①运用Bladed软件建立风力发电机组分析模型,根据GL规范要求计算得到各工况下主机架所受的极限载荷以及疲劳载荷。 ②阐述主机架的结构特点和受力状况,依据有限单元法静力学和动力学相关理论,建立主机架有限元分析模型,对主机架进行静、动态特性分析,从而得到其应力分布、固有频率和振型,同时为进一步进行疲劳分析提供基础。 ③采用全寿命(S-N)分析方法,遵循Miner疲劳累计损伤理论对主机架在20年设计寿命内各运行工况进行疲劳损伤累积。并研究了S-N曲线的修正和载荷谱的处理方法。 ④为研究螺栓连接的非线性特性,应用接触有限元分析方法对联结螺栓及各联结部件进行静强度和疲劳寿命分析,由此总结出考虑预紧力作用下高强度螺栓的疲劳分析方法。