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1、第39卷第4期四川电力技术Vol.39,No.42016年8月SichuanElectricPowerTechnologyAug.,2016基于ANSYS的风力机组发电机轴承热分析郭艳伸1,常喜强2,张新燕1,雷晨昊3(1.新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047;2.国网新疆电力公司调度控制中心,新疆乌鲁木齐830006;3.国网新疆乌鲁木齐供电公司，新疆乌鲁木齐830011)摘要:风力发电产业发展迅速，提高发电机组可靠性成为了一个重要的课题，其中发电机轴承运行可靠性就是其中之一。利用传热学、摩擦学理论分析了风力发电机
2、轴承正常及风速突变状态下的发热机理和传热特点，通过ANSYS软件建模求解出温度场、热流密度等热力学量并对求解结果进行分析。研究结果对风力发电机轴承故障诊断以及优化设计有参考意义。关键词:风力发电机;可靠性;传热;轴承;温度场Abstract：Withtherapiddevelopmentofwindpowerindustry,ithasbecomeanimportantsubjecttoimprovethestabilityofgeneratingunit,includingthereliabilityofgeneratorb
3、earingoperation.Usingheattransfertheoryandtribologytheory,theheatingmechanismandheattransfercharacteristicsofwindturbinebearingareanalyzedunderthenormalwindspeedandthewindspeedmutation.ThebearingismodeledbyANSYSsoftwaretocalculatethetemperaturefield,heatfluxdensitya
4、ndotherthermodynamicquantities,andtheresultsareanalyzedtodeducesomeconclusions,whichgivesareferencevaluetofaultdiagnosisofwindturbinegeneratorbearingsanditsdesignoptimization.Keywords：windturbinegenerator；reliability；heattransfer；bearing；temperaturefield中图分类号:TM14文献
5、标志码:A文章编号:1003-6954(2016)04-0006-05当今世界全球变暖、能源紧缺以及环境污染问的运行状态以及故障状况。风力发电机轴承的热力题日趋严重，许多国家都把发展可再生能源当做一学分析为风力机组故障诊断提供了理论依据。项重要的战略举措，所以近些年包括风电在内的可再生能源发展迅速，风电已经成为继火电和水电之1风力发电理论后的第三大主力电源[1]。风力发电机组故障率偏高，加之风电机组轮毂1.1风能高以及地处环境恶劣等因素的影响，使得维修成本风力发电就是利用风能发出电能的发电设备。高、维修周期长、维修困难的问题阻
6、碍了风力发电产根据动能定理，运动的物体就具有能量，单位时间内业的发展[2]。为了风力发电的大规模发展并且提流过半径为《的风力机的风能即风功率为高发电效益，就要提高风力机组的故障诊断技术，做到能预防为主，提前发现缺陷，防止设备故障的发生，能科学安排检修计划，提高风力机组稳定性，做式中,m为空气质量,kg;4>为风速,m/s;p为空气密到效益最佳。度，kg/m2为风力机叶轮扫过面积，m。在风力机组常发生的故障中，发电机轴承失效当风能流过的横截面积为单位面积即为1m2发生率较高，故障类型包括磨损失效、疲劳剥落、腐时所计算出的风功率就
7、是风能密度。蚀失效、断裂失效、压痕失效、胶合失效和保持架损W=Ypv3(2)坏[3]。这些故障无一不伴随着电机轴承温度场的变化，所以监测轴承温度场的变化就可以了解轴承由式(2)可以看出，风能密度和风速的三次方基金项目：国家自然科学基金资助项目（51367015)成正比，因此单位风速的增加会造成风能密度较大•6•第39卷第4期四川电力技术VoL39,No.42016年8月SichuanElectricPowerTechnologyAug.,2016的增量，这在风速突变时对风力机组会形成不小的风吹动风机叶片将风能转化为机械能，机械
8、能冲击力。通过主轴传递到永磁同步发电机，发电机把机械能由于风速是随着时间不断变化的，所以风能密转化为频率变化的电能，再通过整流逆变器转化为度也随着时间不断变化，这就提出了一个平均风能符合并网条件的电能送人电网。密度的概念。由贝兹理论可知：[4]Wz-yJ'0pv^⑶P=yC
