摘要: 现代社会的快速发展建立在充足的能源基础之上,随着化石能源的短缺和环境污染的日益严重,风能作为一种新型的清洁能源越来越受到人们的重视,近年来全球风力发电机的装机容量逐年增加,风力发电机的发展前景十分广阔。随着风电技术的日益成熟,为了获取更... 展开 现代社会的快速发展建立在充足的能源基础之上,随着化石能源的短缺和环境污染的日益严重,风能作为一种新型的清洁能源越来越受到人们的重视,近年来全球风力发电机的装机容量逐年增加,风力发电机的发展前景十分广阔。随着风电技术的日益成熟,为了获取更大的经济效益,风力发电机正在向着巨型化方向发展。由于风力发电机特殊的结构形式以及所处的复杂工作环境,其叶片极易发生疲劳破坏;同时,风力机的巨型化发展使得风轮对塔架的激励作用增大,如何保障叶片破坏后塔架结构的安全性,逐渐成为业内人士关注的焦点。 本文通过利用有限元软件ANSYS对一款2MW级水平轴风力发电机塔架的安全性进行了分析。文章从动力特性、风致响应和稳定性三个方面分析了叶片脱落对塔架安全性产生的影响,并提出了叶片脱落瞬态影响系数的概念。 动力特性分析时,分别分析了叶片脱落对风轮和塔架动力特性的影响,分析表明:叶片脱落对风轮和塔架的振动模态都会产生影响,且其瞬态影响系数的大小与其对应模态阶数、脱落叶片位置、叶片固有频率、叶片个数及塔架振动频率相关。通过绘制叶片脱落前后风轮和风轮-塔架系统的坎贝尔图,得到叶片脱落对风轮的共振转速影响较小,但是增加了风轮-塔架系统产生共振的可能性; 风致响应分析时,通过对比分析叶片脱落前后风轮和塔架的风致响应,结果表明:叶片脱落对风轮力学性能的影响较小,但对塔架力学性能有比较突出的影响,本文分别从叶片刚度、风轮转速和风速三个方面研究了瞬态影响系数的变化规律,并且把得到的规律和工程实际条件相结合,分别对已有风力机和将建风力机塔架设计提出了参考性建议,有效的避免叶片脱落对塔架造成破坏; 稳定性分析时,通过对比叶片脱落前后塔架的屈曲模态,分析得到:叶片脱落使得塔架的屈曲模态和屈曲特征值都发生了较大的变化,叶片脱落后塔架的屈曲特征值较脱落前大幅度降低,且屈曲破坏位置由原来的塔筒中部变为塔筒的顶端,并且定性的总结了塔架稳定性瞬态影响系数分别随风轮及机舱质量、风轮转速和风速的变化规律。 收起