On design, modelling, and analysis of a 10‐MW medium‐speed drivetrain for offshore wind turbines

Abstract

Utformingen av et drivverk med middels hastighet for 10-MW referanse offshore vindturbin for Danmarks Tekniske Universitet (DTU). Det foreslås en fire-punkts drivlinjeoppsett som er utstyrt med en girkasse med to planetrinn og ett parallelt trinn. Deretter er drivkomponentene designet på grunnlag av designbelastninger og kriterier som er anbefalt i relevante internasjonale standarder. Til slutt oppnås en optimalisert drivstasjonsmodell via en iterativ designprosess som minimerer vekt og volum. En high-fidelity numerisk modell etableres via multikroppssystemtilnærmingen. Deretter sammenlignes den utviklede drivlinjemodellen med den forenklede modellen som ble foreslått av DTU, og de to modellene stemmer bra. I tillegg, en resonansevaluering av drivlinje er utført basert på Campbell-diagrammer og modal energidistribusjon. Detaljerte parametere for drivverkdesign og dynamisk modellering er gitt for å støtte reproduksjonen av drivstoffmodellen. En avkoblet tilnærming, som består av global aero-hydro-servo-elastisk analyse og lokal drivanalyseanalyse, brukes til å bestemme drivverkets dynamiske respons. De 20 år lange utmattelsesskadene på gir og lagre beregnes ut fra fordelingen av spenning eller belastningstid, Palmgren-Miner lineær akkumulerende skadeshypotese og langsiktige fordeling av miljøtilstand. Deretter etableres et inspeksjonsprioritetskart basert på feilrangeringen av drivlinjekomponentene, som støtter drivstoffinspeksjon og vedlikeholdsvurdering og videre modelloptimalisering.