Как всеcтороннее моделирование помогает в разработке ветряных турбин

Согласно прогнозам Envision Intelligence, мировой рынок возобновляемой энергии, как ожидается, будет расти на 13,1% в год с 2018 по 2024 год .

WEG использует всепроникающее моделирование для оптимизации производительности своих ветряных турбин и других технологий использования возобновляемых источников энергии.
WEG использует всепроникающее моделирование для оптимизации производительности своих ветряных турбин и других технологий использования возобновляемых источников энергии.

В результате компании ищут способы не отставать от конкурентов, нацеленных на этот рост рынка.
Всеcтороннее моделирование позволяет компаниям улучшать и обновлять каждый аспект дизайна на протяжении всего его жизненного цикла. Таким образом, моделирование — это лучший способ для этих компаний дифференцировать себя от пакета и позиционировать себя, чтобы поглотить этот рост рынка.

WEG — бразильская компания, стремящаяся воспользоваться преимуществами роста в энергетическом секторе. Разрабатывает и производит ветряные турбины, турбогенераторы и гидрогенераторы. WEG использует всестороннее моделирование ANSYS для оценки структурных, электромагнитных, тепловых и жидкостных характеристик всех своих продуктов. Компания обнаружила, что всепроникающее моделирование позволяет ей производить самые современные продукты, в то же время соблюдая строгие графики и ограничения затрат.

Компания WEG использует повсеместное моделирование для удвоения выходной мощности ветротурбины

Инженеры WEG разрабатывают ветряную турбину с прямым приводом мощностью 4 МВт с высокими требованиями к эффективности и минимальным затратам на техническое обслуживание. WEG надеется, что почти удвоив мощность своей нынешней платформы мощностью 2,1 МВт, ее новый дизайн будет соответствовать растущим требованиям.

WEG использует моделирование, чтобы гарантировать, что шейка ветровой турбины и точки сварки могут выдерживать нагрузки, создаваемые весом лопаток турбины.
WEG использует моделирование, чтобы гарантировать, что шейка ветровой турбины и точки сварки могут выдерживать нагрузки, создаваемые весом лопаток турбины

Инженеры используют различные распространенные инструменты моделирования для тестирования и разработки своих конструкций на протяжении всего жизненного цикла, в том числе:

  • ANSYS Mechanical
  • ANSYS Maxwell
  • ANSYS DesignXplorer

Повышенная выходная мощность, связанная с удвоением производительности ветряной турбины, вызывает высокую динамическую нагрузку на конструктивные элементы. Инженеры WEG используют Mechanical для оценки различных вариантов нагрузки по всей конструкции.

Например, адаптер верхней части гондолы, который находится на вершине бетонной башни и несет вес лопастей турбины, установленных на ее передней части, должен выдерживать экстремальные нагрузки, избегая при этом пластической деформации и проскальзывания. Инженеры используют структурное моделирование для оценки напряжений на шее и в точках сварки. Для завершения анализа усталостных отказов инженеры используют ANSYS nCode DesignLife .

Критические точки сварки по всей структуре являются потенциальными областями структурной слабости. Используя Mechanical и DesignXplorer, инженеры WEG оценивают эти места, чтобы убедиться, что они могут выдерживать самые большие нагрузки, которые они могут испытывать.

Оценка электромагнитных характеристик ветряных турбин

Инженеры WEG используют Maxwell для моделирования низкочастотных электромагнитных полей, создаваемых турбиной во время работы.

Моделирование Максвелла используется для оптимизации генератора цилиндрических полюсов ветротурбины.
Моделирование Максвелла используется для оптимизации генератора цилиндрических полюсов ветротурбины.

Эти модели ветровой турбины оценивают крутящий момент, индуцированное напряжение, потери и насыщение магнитопровода.

Минимизация гармонических токов между генератором и силовым преобразователем имеет решающее значение для безопасной и оптимальной работы ветрогенератора. Чтобы поддерживать низкое общее гармоническое искажение, инженеры используют моделирование Максвелла для анализа положения магнита, определения генерируемого напряжения и оценки спектра гармоник.

Всепроникающее моделирование вошло во все аспекты проектирования ветровых турбин WEG. То же самое можно сказать и о других продуктах, производимых WEG, таких как турбогенераторы и гидрогенераторы.

Турбогенераторы и гидрогенераторы требуют некоторого дополнительного моделирования, чтобы оценить их поток жидкости. Чтобы узнать, как WEG использует ANSYS CFX  и всепроникающее моделирование для оценки систем охлаждения в турбогенераторах и профилей давления/скорости воды в гидрогенераторах, прочитайте « Включение в будущее»  в последнем выпуске журнала ANSYS Advantage.

Back to Top