風(fēng)力發(fā)電大有可為

風(fēng)力發(fā)電大有可為

經(jīng)過長期的開發(fā)，兆強(qiáng)太陽能裝置的技術(shù)日益完善。葉片的容量、體積、長度和重量都發(fā)生了很大變化。因此，兆強(qiáng)太陽能裝置的動態(tài)載荷問題已變得越來越重要。由于風(fēng)電機(jī)組是通過葉片的升力向提供動力的,因此葉片強(qiáng)度的確定需要對其產(chǎn)生的重力、推力、離心力等載荷進(jìn)行計(jì)算而決定,這促使了相關(guān)技術(shù)人員在兆瓦級風(fēng)電機(jī)組的載荷計(jì)算方面的研究。1.分析重要部件的能耗1.1艙艙的支撐和保障塔架是風(fēng)電機(jī)組中的重要支撐部件,風(fēng)力機(jī)的高度調(diào)節(jié)以及機(jī)組中葉輪和機(jī)艙的支撐都由塔架完成。由于其作為機(jī)組重要的承載部件,需要滿足相關(guān)部件的支撐任務(wù),因此在強(qiáng)度和剛度上需要一定的保障,以保證在惡劣的臺風(fēng)或暴風(fēng)天氣中保持機(jī)組的穩(wěn)定性。塔架的可靠性直接決定了風(fēng)力機(jī)的工作性能。1.2齒輪的設(shè)計(jì)合理性風(fēng)電機(jī)組中的葉輪部分則3個(gè)葉片和輪轂連接組合而成,它負(fù)責(zé)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。在這一部件中,輪轂的作用是將3個(gè)夾角為120°的外伸端與葉片及機(jī)艙中齒輪箱的主軸進(jìn)行固定連接,其形狀較為復(fù)雜,但是風(fēng)電機(jī)組中非常重要的部件。風(fēng)電機(jī)組葉片上承受的靜、動載荷都會通過外伸端向輪轂傳遞,由此也造成了輪轂復(fù)雜的受力情況。其主要承受來自葉片的載荷包括葉片本身的重力、離心力、剪切力、扭矩和各種疲勞載荷。輪轂的設(shè)計(jì)合理性對于保證機(jī)組的正常運(yùn)行和使用壽命具有關(guān)鍵性的意義。因此,針對輪轂的靜態(tài)分析和疲勞計(jì)算是非常必要的,相關(guān)數(shù)據(jù)是保證其設(shè)計(jì)合理性的重要依據(jù)。1.3風(fēng)機(jī)眼底結(jié)構(gòu)作為風(fēng)電機(jī)組的承載部件,機(jī)艙底座負(fù)責(zé)相關(guān)設(shè)備中大軸、增速機(jī)齒輪箱及發(fā)電機(jī)等所有聞件的固定和支撐任務(wù)。在結(jié)構(gòu)形式上,可分為鑄造和焊接兩種。在機(jī)組所有的部件中,機(jī)艙底座的制造是相對簡單的,且具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、生產(chǎn)周期短的優(yōu)點(diǎn)。尤其是鑄造底座在強(qiáng)度、耐腐蝕性及吸振性方面的表現(xiàn)都較好,同時(shí)其原材料成本也較低,更有利于成本控制。由于在風(fēng)電機(jī)組的工作過程中,發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)會激勵機(jī)艙產(chǎn)生共振,因此機(jī)艙底座的牢固性非常重要,直接關(guān)系到了機(jī)組的安全性和壽命。2.風(fēng)景設(shè)備的基本負(fù)荷分析2.1機(jī)組負(fù)載時(shí)變特性靜態(tài)負(fù)載:所謂靜態(tài)負(fù)載,指的是風(fēng)電機(jī)組在不轉(zhuǎn)動的情況下,施加在其結(jié)構(gòu)上各個(gè)部件的負(fù)載。穩(wěn)態(tài)負(fù)載:即在風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動且其運(yùn)動結(jié)構(gòu)的負(fù)載不變的情況下,施加于其結(jié)構(gòu)上各個(gè)部件的負(fù)載。周期載荷:指在具有一定規(guī)則的周期變化中,葉片的轉(zhuǎn)動引起的機(jī)動性組各結(jié)構(gòu)部件的負(fù)載,由此可知,負(fù)載變化周期與風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速變化之間的關(guān)系是呈整數(shù)倍變化的,由于風(fēng)電機(jī)組有3個(gè)葉片,因此周期負(fù)載也體現(xiàn)了3倍。瞬載、動負(fù)載、動力沖擊:這是機(jī)組部件表現(xiàn)出的對瞬時(shí)外界負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)變負(fù)載,驅(qū)動鏈剎車就是比較典型的情況。脈動載荷:短周期內(nèi)的是變負(fù)載,可以出現(xiàn)極大的尖峰值。隨機(jī)負(fù)載:即在風(fēng)電機(jī)組上產(chǎn)生的隨機(jī)性的時(shí)變負(fù)載,一般可保持相對穩(wěn)定的平均值,但振幅很大。諧振誘導(dǎo)負(fù)載:對風(fēng)電機(jī)組的固有頻率動態(tài)諧振響應(yīng)形成的周期負(fù)載,主要由機(jī)組的設(shè)計(jì)不合理或在惡劣情況下運(yùn)行而產(chǎn)生。2.2風(fēng)湍流的風(fēng)速風(fēng)布一般情況下,兆瓦級風(fēng)電機(jī)的葉片為截面內(nèi)外翼型曲線的內(nèi)部空心加肋架構(gòu),風(fēng)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要載荷源,而自然界的風(fēng)是多變的,尤其是風(fēng)速對于風(fēng)電機(jī)組的葉片載荷狀態(tài)頻率有決定性的作用,因此需要對機(jī)組所在場地的風(fēng)速風(fēng)布情況進(jìn)行計(jì)算,相關(guān)公式為:表示平均風(fēng)速離地面高度為Z時(shí)的變化函數(shù),結(jié)合正常風(fēng)廓線冪定律給出公式:該公式可以確定垂直方向穿過風(fēng)輪掃掠面積的平均風(fēng)切度。自然風(fēng)的風(fēng)速變化具有隨機(jī)性的特點(diǎn),不可能永遠(yuǎn)保持10min的平均風(fēng)速,這一現(xiàn)象被稱為“風(fēng)湍流”。風(fēng)電機(jī)組的湍流模型構(gòu)建即包括了風(fēng)速、風(fēng)向的變化,以及循環(huán)抽樣的影響,相關(guān)模型的構(gòu)建必須滿足以下條件:2.2.1縱向速度標(biāo)準(zhǔn)偏差的特征值公式如下所示2.2.2當(dāng)頻率垂直分量接近慣性負(fù)區(qū)域時(shí)，其功主譜密度應(yīng)為逐漸形式2.3葉片與風(fēng)輪連接在兆瓦級風(fēng)電機(jī)組中,永磁直驅(qū)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)相對比較簡單,通過輪轂剛性連接3個(gè)葉片,并保持風(fēng)輪的較小的仰角和不超過3°的錐角。當(dāng)基本形體確定時(shí),就可以進(jìn)行載荷計(jì)算校核了。如圖1所示。在以上葉片坐標(biāo)系圖中,FFF3.屋頂裝置的動態(tài)負(fù)荷計(jì)算與分析3.1葉片數(shù)量的增加c作用于風(fēng)輪葉片上的氣動力是呈三角形分布的線性載荷:以上公式中,r表示距葉輪軸的距離,Z表示風(fēng)輪葉片的數(shù)量。上述氣動力在懸臂式葉片的根截面產(chǎn)生的力的計(jì)算公式為:3.2風(fēng)負(fù)荷陣風(fēng)載荷的計(jì)算