摘要：针对大型风力发电机组塔筒门框极限工况下等效应力过大以及造价昂贵的问题,以某大型风力发电机组塔筒门框为例,利用ANSYS workbench软件建立了包含门框的塔筒底段有限元参数化模型。采用中心复合实验设计方法(CCD)设计了响应面模型,通过响应面分析,研究了门框尺寸变化对其所受等效应力的影响;同时基于响应面分析结果,采用Shifted Hammersley方法抽取了优化样本的初始种群,采用遗传算法对门框进行了多目标优化。研究结果表明:经过优化,门框的最大等效应力降低26.69%,同时质量减少73.82%。

摘要：针对MW级风力发电机组运行过程中的塔筒法兰安全问题,以某大型风力发电机组塔筒法兰为例,利用有限元分析软件ANSYS建立了包含上段塔筒、上段法兰、连接螺栓、垫圈、下段法兰以及下段塔筒的法兰连接系统的有限元模型,对MW级风力发电机组塔筒法兰在极限工况下的应力分布进行了分析,对塔筒法兰的疲劳强度计算方法进行了研究,提出了一种将临界平面算法与剪应力算法相结合的塔筒法兰疲劳强度计算方法。计算结果表明:塔筒法兰的极限强度安全系数为1.1,疲劳安全系数为5.163,两项计算结果均大于1,且危险位置与工程实际吻合,根据德国劳埃德船级社规范,塔筒法兰强度能够满足设计要求,说明提出的方法能够实现MW级风力发电机组塔筒法兰的强度校核。

摘要：针对兆瓦级风电机组变桨柜焊缝开裂问题,将多体动力学分析与有限元分析技术应用于变桨柜体强度分析中,对变桨柜进行了结构优化和强度评估。首先采用动力学分析软件Simpack对变桨柜总体结构进行了动力学建模和仿真分析,确定了变桨柜应力幅变化最大的危险位置,作为有限元分析的计算工况;接着采用有限元分析软件ANSYS对不同计算工况下的变桨柜及其支架进行了有限元建模与静强度分析;然后依据GL规范与国际焊接协会IIW规范,利用焊缝热点应力法,得到了变桨柜焊缝热点的外推应力,进而对变桨柜焊缝进行了极限强度评估;最后利用疲劳分析软件Fesafe并结合变桨柜疲劳载荷谱及焊缝的S/N曲线,对其进行了疲劳强度评估。研究结果表明:优化后的变桨柜焊缝的极限与疲劳强度安全系数均大于1,满足GL规范强度设计要求。

摘要：随着风电机组日益向大型化的方向发展,对风电机组偏航制动盘强度校核的精确度要求也越来越严格,因此,迫切需要采用更符合实际的有限元方法来校核偏航制动盘的强度。针对绑定接触算法难以获得偏航制动盘实际受力状态的问题,以某MW级风电机组偏航制动盘为研究对象,对其进行了极限强度校核、疲劳强度校核和对比计算。首先,基于GL规范,采用节点自由度耦合的方法,模拟了偏航制动盘的实际受力状态,计算了偏航制动盘的全工况极限强度,得到了最小极限安全系数;然后,计算了偏航制动盘的单位疲劳工况,得到了载荷与应力关系,利用疲劳分析软件Fe-safe,并结合疲劳载荷谱及板材的S-N曲线,对其进行了疲劳强度评估;最后,将其结果与偏航制动盘采用绑定接触算法所得计算结果进行了对比。研究结果表明:偏航制动盘的极限强度安全系数和疲劳强度安全系数均大于1,满足强度设计要求;采用节点自由度耦合的方法可以有效地控制载荷在某个方向的传递,更真实地模拟偏航制动盘的受力状态,同时也证明了其结果的合理性。

摘要：针对MW级风力发电机变桨轴承起吊设备的强度设计问题进行研究,运用有限元分析软件ANSYS建立变桨轴承起吊系统有限元模型;基于IIW规范,针对极限工况,分别利用线性插值计算和MPC模拟螺栓的方法进行了板、焊缝以及螺栓的强度校核。研究结果表明,危险位置与工程实际吻合,证明了该分析方法的实用性,同时也为起吊设备的结构设计和强度校核提供了一种新方法。

摘要：针对MW级风力发电机叶片锁定装置的强度分析问题进行了研究,运用有限元分析软件ANSYS建立了包含叶片锁定装置及连接螺栓的有限元模型,对其进行了极限强度和滑移强度计算,并根据计算结果对叶片锁定装置结构进行了改进。结果表明,叶片锁定装置的强度满足设计要求。该方法为叶片锁定装置的结构设计和强度校核提供了参考。

摘要：简要介绍了扭矩限制器的结构和工作原理。从风力发电机组现场故障数据分析入手,排查分析了扭矩限制器损坏的原因。通过排查,发现扭矩限制器结构设计存在缺陷,摩擦片受到的预紧力不能及时补偿,导致打滑的发生,根据理论分析结果,提出改进方案,然后对改进方案进行理论计算,最后通过对比试验,证明改进方案的有效性、理论分析与推导的正确性。

摘要：针对某风场MW级风电机组塔架与基础连接强度不足的问题,将L型法兰与基础环连接更改为T型法兰与混凝土地基连接,并对该连接进行了疲劳强度校核。首先基于Petersen方法和VDI2230规范对T型法兰连接进行力学模型简化,得到地锚螺栓与地基的等效刚度;然后基于Petersen方法得到外载荷与地锚螺栓受力之间的函数关系,并利用该关系将疲劳外载荷转化为地锚螺栓的疲劳应力谱;最后结合疲劳载荷循环次数及地锚螺栓S-N曲线得到地锚螺栓的疲劳损伤值,实现对地锚螺栓的疲劳强度评估。分析结果表明,T型法兰地锚螺栓疲劳强度满足设计要求。