大兆瓦风机主轴轴承加工用高精五轴车磨复合机床关键技术研究

针对大兆瓦风机主轴轴承零件的加工需求,在参考国内外机床公司和科研机构先进技术的基础上,开展大兆瓦风机主轴轴承加工用高精五轴车磨复合机床关键技术研究。基于目前机床企业和科研机构的研究热点,分别对大兆瓦风机主轴轴承零件加工用高精车磨复合机床的结构设计、数控系统技术、机床床身和立柱结构件技术、大兆瓦风机主轴轴承磨削和车削技术进行了研究,为高精五轴车磨复合机床的可靠性提升与精度保持性提供技术支持,从而为提高大兆瓦风机主轴轴承零件的加工精度和质量可靠性提供技术支持。

深远海风电场大兆瓦风机安装工艺研究

随着风电产业技术的完备,海上风电已进入商业化规模开发阶段,基于广东青洲三海上风电场风机安装项目展开深远海大兆瓦风机运输和风机安装工艺研究,探索一种适用于深远海大兆瓦风电机组运-装组合模式,以提高风机安装效率,降低海上风场建设成本,对海上风电开发具有重要的经济效益。

基于拓扑优化方法的大兆瓦级风机主机架设计及应用

本文针对某大兆瓦海上风力发电机组主机架,在考虑强度约束条件的情况下,采用基于固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)的拓扑优化方法,首先开展质量最小化设计,并进一步针对壁厚尺寸约束、制造工艺约束实现了对优化模型的几何重构。相比主机架的原始模型,重构模型具有更优的传力路径,可实现减重5.0吨,可设计域减重比为25.4%,材料用量由4.4t/MW降低为3.9t/MW。该优化设计思路改善了传统经验设计方法的局限性,大大提升了设计空间。

海上风机叶根螺栓瞬态应力分析与可靠性优化

大兆瓦海上风电机组叶根螺栓螺纹副预紧载荷分布非均匀行为是诱发螺栓在高预紧状态下预紧力早期衰退的最主要原因之一。结合海上风机叶根螺栓的预紧工艺,文章从螺纹副载荷非均匀分布行为入手,提出了一种基于螺纹副载荷分布计算的螺纹参数匹配与连接工艺优化方法。首先,构建了参数驱动的螺纹副精细化有限元瞬态动力学模型,并对螺纹牙型角、螺距等特征进行了参数化建模,计算了采用拉伸法工艺预紧叶根螺栓过程中标准螺纹副受载历程与载荷分布状态;然后,搭建了基于拉伸法工艺预紧螺栓的试验系统,以螺栓预紧力瞬时衰减值为判据验证了螺纹副载荷分布行为有限元计算模型的有效性与精度。最后,以某型10 MW级风电机组用M36高强度螺栓为工程应用对象,基于叶根螺栓拉伸法预紧工艺下螺纹副载荷分布对其螺纹特征进行了参数化适配设计。结果表明:采用本文提出的方法,有效控制了拉伸法预紧螺栓过程中的预紧力损失,降低了螺牙的最大结构应力的同时改善了螺纹副的应力分布,有利于提高风电机组的运行可靠性。

自升自航式深水风电安装平台设计

为满足国内外固定式海上风电场未来大兆瓦风机的安装需求,结合未来海上风机安装作业的特点,借鉴国际同类船舶的先进设计理念,开展自升自航式深水风电安装平台的总体设计研究。从平台概况、结构与性能设计、轮机主要系统设计、电站配置方案、发电机组冷却系统配置和风机吊装设备配置等方面进行系统分析,为未来海上风机的发展和同类型风电安装平台的设计提供参考。

深海大兆瓦级浮式海上风电结构强度分析

对深海大兆瓦级浮式海上风电结构设计分析中的关键问题进行研究。浮式风电支撑结构采用美国国家可再生能源实验室(NREL)的OC3 Spar平台为基准模型。分别选用5.0 MW、6.7 MW和8.0 MW风机,采用比例因子设计法提出对应浮式支撑结构设计方案。考虑风载荷与波浪载荷联合作用,进行操作工况和极限工况下浮式支撑结构水动力分析及强度分析,分别得到支撑结构响应幅值算子(Response Amplitude Operator,RAO)和结构关键节点应力响应随风机功率变化规律。提出大兆瓦浮式风电结构应力消减方案,经过验证,改进后结构应力显著降低。