MW级风力发电机叶片锁定装置强度分析及改进

董姝言，何海建，孟令锐，杨 扬，晁贯良

(许昌许继风电科技有限公司，河南 许昌 461000)

作者简介：董姝言(1980—)，女，工程师，硕士，主要从事结构强度分析工作，dshuyan@126.com.

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。

关键词：叶片锁定装置；螺栓；极限；滑移

中图分类号：TK83   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2020)12-0101-04

风能是一种清洁可再生能源，风力发电就是将风能转化为电能的过程。风力发电机是集机械、电气及空气动力学等学科为一体的综合设备，其大多安装在环境恶劣、气候复杂的地区，在运行过程中存在许多隐患，需要定期进行维护或检修，以及时发现故障及隐患，保证风机的效率^［1］。

叶片锁定装置是一个单独的钢制结构，当工作人员需要在叶片上进行安装、维护或检修时，把叶片锁定装置用螺栓连接在轮毂上，卡住变桨轴承与叶片连接螺栓，用以固定叶片，防止其意外旋转，以确保工作人员安全。分析叶片锁定装置的强度非常重要^［2-3］，它应能抵抗安装或维护期间的阵风（工况DLC8.1）和年阵风（工况DLC8.2）以保证叶片锁定的功能^［4］。

本文基于有限元软件ANSYS对某MW级风机的叶片锁定装置进行计算，建立部件间的接触关系，研究在极限工况下叶片锁定装置及连接螺栓的静强度，校核其使用安全性，并对叶片锁定装置的结构进行了改进。

1 叶片锁定装置有限元分析

1.1 前处理

为了准确分析叶片锁定装置的受力情况，基于比较完整的载荷传递路径建立模型，本文建立了包括叶片、叶片锁定装置、变桨轴承、轮毂、变桨电机、叶片锁定装置与轮毂连接螺栓、变桨轴承和叶片连接螺栓等的有限元分析模型，模型删除了倒角、螺栓孔、凸台等不影响刚度的小特征^［5-6］，同时考虑到轮毂结构的对称性，为减少计算规模，其中轮毂为1/3模型。