盖斯林格有限公司风电业务开发经理Alexander KariAlexander Kari:传动链技术,确保高密度大扭距传动链的鲁棒性和静音性能

能见App 2023年10月18日 3755

2023年10月16日-19日,2023北京国际风能大会暨展览会(CWP2023)在北京如约召开。作为全球风电行业年度最大的盛会之一,这场由百余名演讲嘉宾和数千名国内外参会代表共同参与的风能盛会,再次登陆北京,聚焦中国能源革命的未来。

本届大会以“构筑全球稳定供应链 共建能源转型新未来”为主题,将历时四天,包括开幕式、主旨发言、高峰对话、创新剧场以及关于“全球风电产业布局及供应链安全”“双碳时代下的风电技术发展前景”“国际风电市场发展动态及投资机会”“风电机组可靠性论坛”等不同主题的21个分论坛。能见App全程直播本次大会。

10月18日下午,盖斯林格有限公司风电业务开发经理Alexander Kari在风电产业技术创新论坛II上发表题为《传动链技术:确保高密度大扭距传动链的鲁棒性和静音性能》的主题演讲。

以下为发言全文:

各位下午好,今天想给大家介绍的传动链技术,确保高密度大扭距的鲁棒性和静音性。    

我演讲分为,引入低转速连轴器、耦合性效益、滤波及目前成果、变速箱调节、总结。    

随着气动叶片的最新发展,升功率下降,能量开始显著的减少,加上低风速的体系,声音可以去捕获。其次,不断增加的扭距密度,仅仅由成本进行驱动,也是为了保持大型陆上涡轮机的公路运输能力引发两个现象。根据介绍风力变速箱在十年内发展表明,扭距增加近50%,质量下降35%。 

随着激励能量与阻尼比的增加,刚刚谈到扭距增加50%,质量下降35%。随着基件能量和阻尼的增加可以增加调性,由先进的复合材料制成的低轴联动器,以减轻负荷效果闻名,也与叶片和发射塔进行分离。由于直接耦合系统促成声音的传播,并且根据不具备有任何阻尼元件,我们调性的问题很有可能会不断的增长。    

首先由先进复合材料制成低速连轴器,可以看到也将传动系统与主要发生的表面塔叶片进行有效的剥离。让我们先来看看非扭距的载荷,正如这项研究所揭示,与带有弹性液压扭距之下4个点的支撑相比,负荷低轴连轴少90%以上的非扭距载荷。   

2015年以来,盖斯联轴器已经在海上使用了1000台,但是尚未在陆上使用。因为可以解决NVH挑战,我们与德国合作研究噪音和音调缓解的结果,我们需要去了解更多整体的噪音和音调缓解的效果。为了进行研究低速连转器的影响,我们与风力驱动中心合作,对于风力涡轮机进行多态模拟的研究。首先计算多面的力,最高可以达到200赫兹,进行传递路径的分析,确定叶片和塔顶的加速度,最后计算声源和塔的辐射能。

开始进行之前,通用的模型进行修改,首先以代表最新的中速技术,通用的陆上车型被改成中速动力的传动系统。其次,传统的发电机轴承被太阳轴承取代。

拆除行星载体的轴承,直接耦合和合并到主轴承单元的转子轴上。这代表最新的传动技术,对于耦合的模型,我们考虑合适低速轴连轴器的钢度和阻尼值,同时包括行星载体的轴承,我们考虑到了方方面面,这就是相应的比较。

我们可以看到受叶片加速度的影响,黑色图形表示叶根和叶尖的加速度,主要是二级啮合措施和斜坡表示,红色的图表示耦合模型,使红色的主阵伏减少70%-85%。

从转子叶片的辐射声功率计算,可以看到高达16.5分贝的降低,并这也证明耦合性消除声调在未来发展的巨大潜力。如果假设空气动力声功率为110DB,我相信它也会消除所有的声调。

现在让我们转到第一个变速箱集成选项,这种是联动型的,出现在第二个齿轮的阶段,吸收多余能量的所在之处,主要模式之一是造成调转性来扭转。

从这一页可以看到,如果TVA表明主阵伏降低50%甚至更多,我们可以去预期音调降低5-7分贝,虽然阻尼器可以被调整到主要的阵伏。但事实上,红色的图也表示该解决方案宽带的效应,低频高频也是有减小。

第二个是关于频率的调节,风力动力系统专家非常清楚太阳轴的模式,这是一种潜在的动力系统声音的来源。通过降低钢度调整共振频率,可以隔离振动。但是由于可用安装的空间,其实是非常有限,这是我们现在面临的主要问题,由先进的复合材料制成的零件,可以改变规则。

所以我们改变了材料,调整也会变的非常大,这很可能会彻底改变现状。在这一页给大家举一个例子,可以看到调整所带来的结果。红色的曲线显示是频率的改变,所以它是第一代原型样机。

当然,这种调整是不够的,还会有一些调整进一步优化。比如说第二代采用同一种太阳轴,而且它有一种侧翼,能够将轴更多的转向电机的表面。根据系统调整,幅度也有所不同。

这种情况也不一定完全整合到齿轮箱,电机领域的专家应该非常了解这种情况,根据最初的结果没有足够的动机改变调整来进行全面的开发和验证。简要来说,在过去这几年开展模拟,根据扭距和其他的模型,我们基于模型来确定传动区域有效的负载,来决定碳纤维和钢的区别。

我们也开展全面的验证测试,包括零件测试、原型机测试,在系统环境内进行测试,最后进行相应的现场评估。这个风机我们会对它进行寿命的预估,也需要去测试特定具体数量的样本,我们也使用最先进的技术,包括根据它的扭距进行测试,应力水平也是一样的。我们基于此实现同样的压力水平,这个数字是20-30%不等,这个对于我们确定最终的应力和周期来说是非常重要的。

而且在我们知道提前预先的条件,当它是100度的时候我们需要进行完备的疲劳测试,了解它的压力水平,可以进行内部的验证和寿命预测。在进行测试后,我们能够确定它的安全因子和足够的疲劳阻力测试。

在基于现有的设计来说,这个是非常重要的,能够让我们确定影响的控制,同时也有相应的改进空间。

最后总结一下,一是我们在风机领域所面临的挑战,包括扭距进一步增加和NVV所面临的挑战。二是ESS耦合不仅会消除力量,而且能够将扭距降低。三是阻尼是非常合适的消除扭距工具。四是碳纤维管非常的智能,而且进行全面的整合克服扭距的问题。

谢谢大家的倾听,我们也有自己的展区在B08,大家感兴趣可以来参观。

     

(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)

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