摘要：在我黨和政府堅持“節(jié)能環(huán)保”理念的情況下，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越來越依賴風(fēng)能，這使得風(fēng)力發(fā)電機組的應(yīng)用逐漸趨于大型化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化。但是，在具體應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電機組的過程中，需要特別注意機械零部件疲勞問題，避免給風(fēng)力發(fā)電機組正常、穩(wěn)定運行帶來負面影響。那么，如何切實有效的解決風(fēng)力發(fā)電機組零部件疲勞問題呢？本文首先分析影響風(fēng)力發(fā)電機組零部件疲勞壽命的主要原因，進而探討以上問題，希望能夠提出適合的抗疲勞設(shè)計方法，優(yōu)化設(shè)計零部件，以保證風(fēng)力發(fā)電機組能夠長期安全、穩(wěn)定、高效的運行。

關(guān)鍵詞：風(fēng)里發(fā)電機組；零部件；抗疲勞設(shè)計方法

很長一段時間我國發(fā)電方式是以火力發(fā)電為主，但隨著煤炭能源儲量的降低及人們環(huán)保意識的增強，火力發(fā)電越來越不能滿足社會發(fā)展需求。此種情況下，相關(guān)研究人員及業(yè)界人士積極探尋一種效率高、無污染的新型發(fā)電方式，最終提出了風(fēng)力發(fā)電方式，通過以自然風(fēng)為動力，促使風(fēng)力轉(zhuǎn)化為電力，滿足用電需求，同時有效解決煤炭能源需求不足的局面，降低環(huán)境污染。

1、影響風(fēng)力發(fā)電機組機械零部件疲勞壽命的常見原因

1.1缺口效應(yīng)

考慮到不同風(fēng)力發(fā)電機組的工作任務(wù)不同，所以在風(fēng)力發(fā)電機組結(jié)構(gòu)設(shè)計上，是從滿足應(yīng)用需要的角度出發(fā)，對機械零部件的槽溝深度、切口截面、孔徑等方面予以合理合計，這勢必會導(dǎo)致零部件存在缺口，但是對于風(fēng)力發(fā)電機組運行來說能夠起到積極作用；而對于機械局部應(yīng)力來說，卻起到反作用，降低風(fēng)力發(fā)電機組的疲勞強度。

1.2機械表層應(yīng)用狀態(tài)的影響

除了缺口效應(yīng)會導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機組零部件疲勞之外，機械表面應(yīng)用狀態(tài)不佳也會導(dǎo)致零部件疲勞。因為在風(fēng)力發(fā)電機組長期運行的過程中，一些內(nèi)部機械零件的表面會受到環(huán)境、自身及其他因素的影響，致使其表面出現(xiàn)不同程度的磨損，相應(yīng)的機械零部件表面越來越光滑，導(dǎo)致表層組織結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)淬火現(xiàn)象，降低風(fēng)力發(fā)電機組運行效果。針對此問題，通常采用表面冷作變形方法來處理，也就是利用表面冷作變形的外力作用，使零部件的表層發(fā)生微妙的物理性變化。需要特別注意的是在處理機械表層應(yīng)用狀態(tài)的過程中，注意控制好處理量和處理時間，避免零部件表面出現(xiàn)小裂紋等不良現(xiàn)象。

1.3載荷的影響

（1）載荷類型帶來的影響。載荷類型有彎、拉壓及扭三種，均能作用在機械零部件上，導(dǎo)致零部件疲勞。從以往風(fēng)力發(fā)電機組運行實際情況來看，確定機械零部件雖然能夠承受較為復(fù)雜的邊界條件和幾何變形，但是零部件疲勞危險部位受到的不同類型載荷，給零部件帶來的負面影響是不盡相同的。所以，載荷也是導(dǎo)致機械零部件疲勞的因素之一。

（2）加載頻率帶來的影響。通常情況下，在外界應(yīng)力水平提高時，加載頻率會增大，進而加劇機械零部件疲勞程度。加載頻率也是致使機械零部件發(fā)生疲勞的因素。

2、風(fēng)力發(fā)電機組機械零部件抗疲勞設(shè)計的原則及方法

2.1機械零件抗疲勞設(shè)計的原則

為了改變風(fēng)力發(fā)電機組機械零件疲勞強度較低的局面，應(yīng)當注意科學(xué)合理的進行機械零件抗疲勞設(shè)計。當然，要想真正做到這一點，需要遵循以下原則，即：

原則一，無限壽命設(shè)計原則。也就是在機械零件抗疲勞設(shè)計中，應(yīng)當從盡可能降低零部件疲勞極限的角度出發(fā)，優(yōu)化設(shè)計零部件，盡可能的延長零部件的使用壽命。

原則二，有限壽命設(shè)計原則。這里所說的有限壽命是指安全壽命設(shè)計，也就是零部件在規(guī)定的使用期限內(nèi)能夠安全使用。為此，在零部件抗疲勞設(shè)計中，應(yīng)當充分考慮安全系數(shù)，分析可能影響零部件安全系數(shù)的因素，進而提出有效控制方法，優(yōu)化設(shè)計零部件，提高零部件安全壽命。

2.2機械零部件抗疲勞設(shè)計的方法

2.2.1名義應(yīng)力方法

作為使用時間最長的抗疲勞設(shè)計方法，名義應(yīng)力方法具有一定的應(yīng)用價值及不可替代的優(yōu)勢，所以科學(xué)、合理的運用此種方法來展開機械零部件抗疲勞設(shè)計是非常適合的。當然，要想提高零部件抗疲勞設(shè)計效果，在具體應(yīng)用名義應(yīng)力方法時應(yīng)當從零部件材料的S-N曲線出發(fā)，分析影響因數(shù)，進而得到零部件S-N曲線，以此為據(jù)來優(yōu)化設(shè)計機械零部件。

2.2.2局部應(yīng)力應(yīng)變法

局部應(yīng)力應(yīng)變法是以應(yīng)變集中處的局部應(yīng)力、應(yīng)變作為基本的參數(shù)，通過分析零部件在應(yīng)力作用下，局部應(yīng)力、應(yīng)變情況，進而獲取到零部件疲勞的限值，以此為準來分析可能導(dǎo)致零件局部塑性變形的因素，提出優(yōu)化措施，進而科學(xué)合理的設(shè)計零部件。

2.3案例說明

作為風(fēng)力發(fā)電機組的重要組成部分，變槳距控制技術(shù)關(guān)系到風(fēng)力發(fā)電機組的安全可靠運行，影響風(fēng)力機的使用壽命.所以，有效利用此項技術(shù)來控制變槳距疲勞狀態(tài)是非常必要的。那么，如何做到這一點呢？做好變槳距抗疲勞設(shè)計就顯得尤為必要。

2.3.1分析變槳距疲勞狀態(tài)產(chǎn)生的原因

參考相關(guān)資料及分析以往風(fēng)力發(fā)電機組運行實際情況，對變槳距的疲勞載荷在工況和極限載荷工況進行仿真，整個過程中需要考慮到一個因素一偏航誤差角度，一般需要考慮±80誤差角度。對仿真結(jié)果進行假設(shè)性的分析，如若不考慮偏航誤差角度，得到的結(jié)果是等效疲勞載荷基本上沒有變化；根據(jù)相關(guān)規(guī)定對不同風(fēng)傾斜角進行分析，確定實際環(huán)境中復(fù)雜的地形作用會使風(fēng)傾斜角可能大于或小于8°，經(jīng)過仿真分析，確定不同的風(fēng)傾斜角也會影響變槳距的疲勞載荷。

2.3.2變槳距抗疲勞設(shè)計

在確定影響變槳距的疲勞載荷的影響因素的情況下，分析和計算變槳距疲勞強度，之后繪制零部件材料S-N曲線，假設(shè)S-N曲線的斜率m=4，那么它的存活率Pu就應(yīng)該超過50%以上?；诖耍治鲇绊懽儤嗥趶姸鹊囊蛩?，確定風(fēng)傾斜角對變槳系統(tǒng)和驅(qū)動鏈等效疲勞載荷的影響加大，進而合理調(diào)整變槳系統(tǒng)，提高變槳距的疲勞強度。

3、結(jié)語

基于本文一系列分析，確定風(fēng)力發(fā)電機組長期運行的過程中容易出現(xiàn)機械零部件疲勞問題，給風(fēng)力發(fā)電機組穩(wěn)定運行帶來一定負面影響。對此，應(yīng)當了解風(fēng)力發(fā)電機組的實際情況，選用名義應(yīng)力方法或局部應(yīng)力應(yīng)變法等方法來進行機械零部件抗疲勞設(shè)計，提高機械零部件的疲勞強度，以保證風(fēng)力發(fā)電機組長期安全運行。