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水平軸風力発電機の強度、剛性および安定性

Jun 26, 2017

前世紀の初め、風力発電は、商業的開発価値の一種であり、健康的な新しいエネルギー形態の開発の見通しは、大きな発展を遂げてきました。 美しい中国の発展、人間と自然の調和のとれた発展、風力資源開発技術の継続的な開発、開発と応用、風力タービンシステムの重要な構成要素に関する議論と研究がますます増えています。

ファンブレードは、薄いシェル構造で作られた繊維強化複合材です。 構造は3つの部分に分かれています:最初の部分は根、材料は一般的に金属です;水平軸風力発電機第2部分はシェルです、通常複合材料、ガラス繊維強化材料とマトリックス樹脂化合物、2つの灌流成形によるブレード第3の部分は、シェルを支持する主ビーム、すなわち補強または補強フレームであり、通常ガラス繊維または炭素繊維強化複合材料でできている。

風力タービンブレードは、ブレード風力エネルギーを機械エネルギーに回転させ、次いで発電機発電を駆動し、最後に機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機セットの構成要素の1つである。 ブレードの根元は、ブレードと風車のロータとの間の接続の重要な部分である。 走行中の空気力、水平軸風力発電機の重力およびブレードの遠心力の複雑な荷重効果は、発電機の根元から発電機ハブに伝達されます。 要件を満たすためには、強度、剛性、安定性が必要です。 したがって、ブレードジョイントの機械的性能はブレードの安全な動作にとって決定的である。 の役割。

根元と発電機ハブとの間の大径ブレードは、ブレード根元プリプレグの敷設プロセスにおいて、ボルト頭部に設けられたねじ付きロッドの接続部の間にしばしば使用され、ボルトスリーブに埋め込まれたボルトスリーブの前処理は円形の断面であり、そして、周囲のガラス繊維強化複合材料の接触面積は小さく、外部負荷に耐えるブレード構造に役立つので、ボルト "ゴング"形状のパッドまたは長方形のパッドの両側を埋める必要があります。

力のボルトスリーブと周囲のガラス繊維強化複合材料の接続部分は複雑ですが、風力タービンユニットのコンポーネントは、サイトの要件を満たすために簡単です。 大規模な発電の傾向の開発では、葉は、より複雑で交互の負荷、接続部品の悪い条件に耐えるブレードと発電機のハブまたはベアリングのボルト接続部品は、より柔らかく、長くなります。 統計によると、ボルト締め付け骨折の接合部の刃のために、根が安全性によって引き起こされた葉から引き出され、事故の質がかなり深刻であることが示されている。 水平軸風力発電機の運転の経済性、信頼性および安定性を向上させるためには、葉の葉の安全性、有効性および耐久性を研究することが重要である。 ユニット全体の健全な運用とサービス寿命に重要な工学的意義があります。

風力タービンのブレードの主材料のためのガラス繊維強化複合材料の形態では、ブレードと根の結合構造が重要な問題である。 風車の羽根は、通常、自重、慣性力などを持ち、数十トンの役割を果たすだけでなく、極端な風荷重の影響も考慮する必要があります。 風力タービンブレードの強度、剛性および局所安定性を保証するために、ガラス繊維強化複合ブレードは、通常、主ビームの周りに巻かれた空気圧シェルの形態で作られ、外部負荷を共有する。

データは、海外の風力タービンのブレードに関する研究は、数値的反復アルゴリズムのようなブレード構造設計プロセスの数値解析に主に焦点を当てていることを示しています:既知の条件を使用して、 ほとんどの研究はその価値に焦点を当てたアルゴリズムは、反復プロセスの精度、収束性および堅牢性を改善するために改善されています。 風力タービンシステムのブレード構造の設計には、あまり効果がありません。

横軸風力タービンの発電はブレードの長さの2乗に比例し、ブレードの重力はブレードの長さに比例する。 単一のプラントの容量が増加するにつれて、ブレードは長くなり、ブレード構造の強度、剛性および安定性の要求構造の強度および剛性が増加すると、構造の強度、剛性および安定性が増し、極端な風荷重下でのブレードのタワーとの衝突。 通常のガラス繊維の性能は限界になっており、大きな風力タービンブレードの性能要件を満たすことができません。 したがって、より現実的なプログラムは、ガラス繊維のより高い強度および弾性率を使用することである。 その中で、重要な問題は、力の性能の両頭のねじと葉の根の接続領域です。

水平軸風力発電機の双頭ロッドと葉の根元のボルト接続の解析は依然として比較的小さい。 通常の状況下では、ねじロッドの強度は、主に静的強度および疲労強度を含む。 最大負荷静的強度損傷または循環荷重疲労破壊の下でねじロッドの接続が発生しないようにするには、ロッド接続の静的強度および疲労強度のチェックが必要です。 どのように疲労強度を改善するかは、ねじロッド接続における重要な問題である。