Utveckling och konstruktion av motorhus till vindkraftverk

• Main Authors: Engström, Kristina, Stjernlöf, Lovisa
• Format: Others
• Language: Swedish
• Published: KTH, Maskinkonstruktion (Avd.) 2010
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-41515

Företaget GC Windpower har under 2010 arbetat med utvecklingen av två vindkraftverk, ett tvåbladigt med en effekt på 1 MW och ett trebladigt på 2,5 MW. Examensarbetet innefattade utformningen och konstruktionen av maskinkåpan för det trebladiga verket. Målet med projektet var att ta fram ett tillverkningsunderlag för motorhuset bestående av ritningar, 3D modeller, FEM-analyser samt förslag för material och tillverkningsmetod.Tillsammans med uppdragsgivarna sattes en kravspecifikation upp för maskinkåpan. Kraven innefattade utformningen, hållfastheten och materialvalet för maskinkåpan. En omsorgsfull informationssökning utfördes för att ge en bra grund till konceptgeneringen.Konceptgenreringen skedde i omgångar och i flera steg. Dels genererades idéer för specifika områden och dels för maskinkåpans totala utformning. Det slutliga konceptet blev en sammanfattning av de valda koncepten för olika områden, konceptet diskuterades och justerades efter åsikter från uppdragsgivarna.Hållfasthetssimuleringar utfördes med hänseende på den last som uppkommer då vinden är riktad rakt mot maskinkåpans ena långsida. Simuleringar utfördes för lastfall med olika vindstyrkor samt olika versioner av maskinkåpan, för att påvisa för- och nackdelar med valt koncept.För att hålla tjockleken på motorhuset nere förstärks kåpan av fyra spant av glasfiberarmering. Nosen och bakdelen sammanfogas med resterande maskinhus med stål och aluminiumbalkar. Sammanfogningen mellan sidoväggarna och över-/underdelen sker med T-balkar i stål. T-balkarna skall även fungera som fästen mot ramverket vilket skall stödja maskinkåpan och bära drivlinan.Den maximala deformationen av maskinkåpan blev 62,2 mm vid en vindsyrka på 59,9 m/s, orkan. En deformation som vid det kritiska lastfallet ansågs tillåten då gränsvärdet låg på 70 mm. === During the year of 2010 the company GC Windpower worked with the development of two wind power plants, one two-bladed turbine with an effect of 1 MW and one three-bladed turbine with the effect of 2,5 MW. The Master’s of Science thesis concerned the design and development of the nacelle to the windpower plant with an effect of 2,5 MW. The aim of the project was to compile a basis for construction of the nacelle, including drawings, 3D-models, FEM-analysis as well as proposals of suitable materials and manufacturing methods.Requirements of specifications were listed together with the representatives from GC Windpower. The demands affected the design, strength and material choice. To get a solid ground of knowledge in the start of the project a thorough search for information was performed.Many sessions of generating concepts were hold. The focuses of the sessions were both specific areas and the total design of the nacelle. The final result is a combination of solutions of the different areas, and was during the process adjusted after the point of view from the company.To see if the construction would restrain the wind pressure, Finite Elements simulations were made. The simulations were made for different wind forces and with different variations of the nacelle, this to show weaknesses and strengths of the construction.To keep the wall thickness of the nacelle thin, four ribs of glass fiber reinforcement were used. Beams of steel and aluminum were connecting the rear and front with the rest of the housing. Beams of T-profile were used to join the walls with top and bottom, and to connect the nacelle to the frame.The total deformation of the nacelle became 62,2 mm, when the wind speed were 59,9 m/s. The maximum deformation was considered reasonable since the approved limit was 70 mm.