影响风机塔筒门设计的主要因素

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方向上均匀分成三个， 每个搅耙的力臂各不相等， 每个力 臂的长度位置对应一个排渣口， 搅耙刮板的离地间距为 30 mm， 从而使得排渣机的负荷减小。 3） 改变排渣机的出渣孔的分布方式： 由原来的对称 但这三个排渣口 的两个改为在圆周方向均匀分布的三个， 距搅耙的中心距离各不相同， 梯次分开， 这样排渣机在运 行时， 由于其三个搅耙力臂各不相同， 使得收尘器内的收 尘渣在不同的时间由不同的排渣口排出， 从而进一步减小 排渣机的负荷。 具体如图 1 所示。 4） 改变现在的排渣 方式： 启动风机， 将所有 盖 收尘渣排入冲渣池后， 用小水将 上冲渣池盖板， 所有冲渣池浸泡透， 再用 必须改变一 消防水冲洗， 边排放收尘渣， 一边冲洗 的排渣方式。 5） 改善排渣机的出 渣口与冲渣池的接渣口 同时将排出 的密闭连接， 的收尘渣先用小水浸泡 一段时间， 待浸泡透后再
［ 1］ 马永林主编． 机械原理 ［ 2］ 王茂主编． 机械制造技术 ［ 3］ 陈正福主编． 机械原理与机械零件 ［ 4］ 毕谦， 程培基主编 ． 材料力学
改用较大的水流量冲洗， 这样就避免了因用消防水冲洗而 导致收尘渣不能瞬间溶解， 造成大量烟气污染环境。 6） 提高收尘渣烟气抽力及淋洗处理能力， 将管道改 在每个收尘渣池安装一套淋洗和风 为 400 mm 的同时， 减少烟气外溢量， 改善环境。 机系统，
The Main Factors Which Affect the Design of the Tower Door of the Wind Turbine
REN Ruijie， WANG Lin， MA Lei， LI Man ， TIAN Dandan
Abstract： There are many factors which affect the design of the tower door of the wind turbine． Here we primary do the analysis by changing the thickness of the tower wall and door frame to get the max stress value and the location where the max stress occurs． as we adjust the thickness of the tower wall and the door frame to suitable sizes， the max stress value can From the analysis we know， be reduced accordingly， then the max stress will be get in a more reasonable position． Key words： tower； door frame； max stress； stress loaction
1. 2 塔壁厚度： 28 mm， 门框厚度： 34 mm 根据 1． 1 的分析结论将门框的壁厚减小为 34 mm， 塔 壁厚度不变。重新建模并施加相同的载荷， 计算结果如图 6 － 图 8 所示。 从图 6 － 图 8 可以看出塔门的极限应力最大值变成 了 300 MPa， 相比 1． 1 减少了 2 MPa， 最大应力位置出现在 而门框位置的最大应力为 273 MPa， 应力值相比 塔筒壁处， 1． 1 增加了 9 MPa。通过分析可以得出： 应力值已经向门 框上面有所转移， 但塔壁处的最大应力值还是远大于门框 可以考虑继续减小门框厚度来使应力继 上最大的应力值， 续向门框上面转移。 1. 3 塔壁厚度： 28 mm， 门框厚度： 32 mm 根据 1． 2 的分析结论将门框的壁厚减小为 32 mm， 塔 计算结果如图 壁厚度不变。重新建模并施加相同的载荷， 9 － 图 11 所示。 从图 9 － 图 11 可以看出最大应力位置还是出现在塔 筒壁上， 但应力最大值已减小为 291 MPa， 相比 1． 2 又减少 应力值有了进一步的减小， 门框位置的最大应 了 9 MPa，
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从图 3 － 图 5 中可以看出极限应力最大值为 302 MPa， 且最大应力位置出现在塔筒壁处， 而门框位置的最 大应力值仅为 264 MPa， 应力值较小。通过分析可以得出： 塔壁处的应力值远大于门框上的应力值， 且非常接近许用 应力结果不理想。这表明门框可能 应力值（ 304． 5 MPa） ， 相对于塔壁较厚， 可以减小门框的厚度以将应力向门框上 面转移并降低塔壁处的最大应力值。
作者简介： 李东海， 男， 长江大学机械学院在读硕士研究生， 研究方
向： 流体机械优化设计及 CAD 技术。
收稿日期： 2011 － 9 － 2
櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓
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参考文献
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［ 4］邓凡平． ANSYS 10． 0 有限元分析自学手册［ M］ ． 北京： 人民邮电 2006 出版社，
作者简介： 任瑞杰（ 1983 － ） ， 男， 河北邢台人， 工学学士， 从事风机发
电机组整机的设计。
收稿日期： 2011 － 8 － 9
否得到较好的应力结 果， 如没有则根据分析 结论继续调整两者的 尺寸， 最终得到较优的 应力结果。 1. 1 塔壁厚度： 28 mm， 门框厚度： 36 mm 首先设定塔门位 置处塔筒壁的厚度为 28 mm， 门框厚度为 36 mm。建Baidu Nhomakorabea好有限元模型后在 17． 5 m 高度中心节点处施加 My（ 弯矩） 最大值工况下的所有载 荷分量， 进行计算， 计算结果如图 3 － 图 5 所示。
4 结论
按本改进方案制作安装一套排渣机进行试验半年 未出现任何故障， 效果非常明显。现场的环境和安全 后， 隐患得到了极大的改善， 操作工人的劳动强度也得到了很 大的降低， 烟气和粉尘降低了 95% 左右， 取得了极大的成 同时 功。现已在氯化生产的收尘渣排放上普遍推广使用， 也将该排渣机的设计于 2010 年申报了国家专利。
从图 12 和图 13 中可以看出最大应力位置已转移到 ， 门框上面， 且应力最大值变为 299 MPa， 接近但没有超过 许用极限应力值， 综合考虑， 选取这一组厚度尺寸较为合 应力结果最优。 理，
2 结论
本文主要分析了在塔门整体外形尺寸等设定不变的 情况下， 塔壁和门框的厚度尺寸变化对塔门极限应力值和 最大值出现位置的影响。从分析结果可知， 只要将塔壁和 可以有效降低塔 门框厚度调整到一个比较好的尺寸比例， 门的极限应力值， 并使最大值出现在较合理的位置。
0 前言
影响风力发电机塔筒门设计的因素有很多， 例如塔 门框露出塔壁的尺寸， 塔筒门到底 筒门的整体外形尺寸， 部法兰的定位尺寸等对最终的极限应力结果都有很大的 但在上述条件都不变的情况下， 塔壁和门框厚度尺 影响， 寸的变化对极限应力结果影响也很大， 最大应力出现的位 置也随之变化。 本文以 1． 5MW 风力发电机组的塔门为例分别用 4 组 不同的塔壁和塔门厚度尺寸进行建模， 并施加相同的极限 载荷来进行分析。
1 4 种不同的壁厚尺寸分析
在整个塔门的设 假定塔门的整体 计中， 外形尺寸和定位尺寸 并且固定不 已经设定， 变， 塔门整体外形如图 1 和图 2 所示。 第一次分析时通 过对成本、 载荷等方面 的综合考虑先设定一 然后在 ANSYS 软件中进行 个塔壁和门框的厚度尺寸值， 建模计算， 最后通过分析极限 Von － Mises 应力云图， 看是
参考文献
作者简介： 金旭（ 1973 － ） ， 男， 汉族， 贵州余庆人， 助理工程师， 研究
方向： 机械工程。
收稿日期： 2011 － 7 － 14
櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓櫓
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从图 7 中可以清楚看出两曲线不重合。排除应变片问题， 主要原因是模拟套管的制造误差引起。 2） 随着套管磨损量的增加， 套管抗内压强度减小， 在 然 磨损最严重的部位的应变量首先随磨损量增加而减小， 后随磨损量增加而增加， 可推出外表面出现内凹现象。 3） 位于磨损与未磨损的过渡区所受的周向应变值受 随磨损量的增大而较大幅度增大。 磨损量的影响最大， 4） 下一步工作将磨损套管加载至爆破作进一步研 究。
参考文献
［ 1］ J］ ． 西南石 仵雪飞， 林元华， 巫才文等． 套管防磨措施研究进展［ 2004， 26（ 4） ： 65 － 69 油学院学报， ［ 2］ SONG J S，BOWEN J，KLEMENTICH F． The Internal Pressure Capacity of Crescent － shaped Wear Casing［ C］ ∥IADC / SPE Drill1992： 547 － 554 ing Conference． New Orleans： IADC / SPE，
设计·研究·分析 ·47·
力则增大为 285 MPa， 应力值相比 1． 2 增大了 12 MPa。通 过分析可以得出： 随着不断减小门框壁厚， 塔筒壁处的应 力已逐步转移到门框上面， 两者的最大应力值已非常接 基本达到平衡。通过对塔筒的整体受力分析和以往的 近， 认为最大应力位置出现在门框上应更加合理， 考虑 经验， 到门框上最大应力为 285 MPa， 还有一定的裕度， 可以尝试 继续降低门框厚度让应力接着向门框上转移以使最大应 力位置出现在门框上。 1. 4 塔壁厚度： 28 mm， 门框厚度： 30 mm 根据 1． 3 的分析结论将门框的壁厚减小为 30 mm， 塔 壁厚度不变。重新建模并施加相同的载荷， 计算结果如图 12 和图 13 所示。
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影响风机塔筒门设计的主要因素
任瑞杰， 王林， 麻磊， 李曼， 田丹丹
（ 保定天威风电科技有限公司， 河北 保定 071051） 摘要： 影响风力发电机塔筒门设计的因素有很多， 这里主要分析塔壁和门框厚度尺寸变化对塔门极限应力结果和最大应 力值出现位置的影响。从分析可知， 当将塔壁和门框厚度尺寸调整到比较合适的大小时， 可以有效降低塔门的极限应力 值， 并使最大值出现在较合理的位置。 关键词： 塔筒 门框 最大应力 应力位置 中图分类号： TK83 文献标识码： B 文章编号： 1002 － 6886（ 2011） 06 － 0045 － 04