بررسی عملکرد شاسی اصلی و مجموعه انتقال قدرت توربین بادی دومگاواتی تحت بارهای آیرودینامیکی

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسندگان

1 پژوهشگاه نیرو- گروه انرژی های تجدیدپذیر

2 پژوهشگاه نیرو

چکیده

شاسی اصلی یکی از اصلی‌ترین اجزای بارگیر توربین بادی مگاواتی می‌باشد. با توجه به نقش شاسی، علاوه بر تحلیل‌های استحکامی و خستگی، تحلیل تغییر شکل ایجادشده در شاسی نیز از اهمیت بسزایی برخوردار است. اما برخلاف تحلیل‌های استحکامی و خستگی، معیار مشخصی برای تحلیل تغییر شکل شاسی اصلی وجود ندارد. از اینرو در این مقاله، علاوه بر ارائه روشی برای استخراج معیارهای مشخص برای ارزیابی تغییر شکل مجاز شاسی و درایوترین، با کمک شبیه‌سازی همزمان شاسی و درایوترین راه حلی برای تعیین جابجایی‌ها و ارزیابی آن‌ها تحت بارهای وارده ارائه شده است. همجنین عملکرد شاسی اصلی از جنبه استحکامی نیز بررسی شده است. با توجه به عددی بودن راه پیشنهادی، پیش از بررسی نتایج، در کنار بررسی همگرایی نتایج کیفیت المان‌ها نیز از جنبه‌های مختلف بررسی شده تا از صحت نتایج اطمینان حاصل گردد. در نهایت بررسی‌ها نشان داد که هندسه طراحی شده به عنوان شاسی اصلی، علاوه بر برخورداری از استحکام لازم، از صلبیت کافی نیز در برابر بارهای وارده به توربین بادی برخوردار می‌باشد و درایوترین نصب شده بر آن، بدون هیچ مشکلی می‌تواند به عملکرد خود بپردازد. به‌نحوی که ضریب اطمینان طراحی شاسی، در تحلیل‌های استحکامی 1.3، ضریب اطمینان یاتاقان سیستم یاو در برابر تغییر شکل 1.7، ضریب اطمینان کوپلینگ سرعت بالا نیز از دیدگاه تغییر شکل، در هر دو جهت محوری و شعاعی برابر 1.1 می‌باشد. همچنین تحلیل‌های تغییر شکل مجموعه درایوترن و شاسی نشان دهنده کاهش عمر 15% یاتاقان اول و کاهش عمر 50% یاتاقان دوم نصب شده بر محور اصلی توربین را دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of main frame performance of 2 MW wind turbine using finite element method

نویسندگان [English]

  • A. Ghaznavi 1
  • abas Bahri 2
1 Niroo Research Institute (NRI) Renewable Energy Research Department
2 Niroo Research Institute (NRI)
چکیده [English]

Due to the role of the frame, in addition to strength and fatigue analysis, the deformation of the frame is also very important. But unlike strength and fatigue analyzes, there is no specific criterion for analyzing the deformation of the main frame. Therefore, in this paper, in addition to providing a method for deriving specific criteria for evaluating the permissible deformation of the frame and the drivetrain, with the help of simultaneous simulation of the frame and the drivetrain, a solution for determining the displacements and evaluating them under loads is presented. The performance of the main frame has also been examined in terms of strength. Due to the numerical nature of the proposed way, before obtaining the results, the quality of the elements is studied from various aspects to ensure the accuracy of the results. Finally, studies have shown that the presented geometry has the necessary strength, and also has sufficient rigidity against the applied loads on the wind turbine So the drivetrain installed on it without any problems can perform its function. Finally, the main frame strength safety factor is 1.3, the deformation safety factor of yaw bearing is 1.7, and the deformation safety factor of high-speed coupling is 1.1 in both axial and radial directions. Also, the deformation analysis of the drivetrain and frame assembly shows a 15% reduction in the life of the first bearing and a 50% reduction in the life of the second bearing installed on the main shaft of the wind turbine

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wind Turbine
  • Main Frame
  • FE method
  • Drivetrain
  • Deformation analysis