水电之家讯：摘要 ：研究设计额定转速为2700 r/min、储能量为60 MJ的合金钢飞轮，以实现石油钻机动力系统飞轮单机MW级输出功率。飞轮材料为35CrMoA合金钢，采用“H”形变截面，直径1600 mm，厚380 mm，质量4000 kg。芯轴与轮毂局部过盈配合，采用圆柱销传递飞轮与芯轴之间的扭矩。有限元计算表明，轮辐内厚外薄，实现近似等强度设计;轮缘加厚，调整质量分布，实现大转动惯量;底部圆柱销传递扭矩，局部应力比键连接优化。飞轮轴系具备2.5倍应力安全系数，额定转速下最大应力小于500 MPa。2016年3月飞轮设备调试成功，实现150～200 kW充电、500～1000 kW放电功能，储能密度4.17 W˙h/kg，比功率250 W/kg，标志着我国具备了单机WM级飞轮储能设备研制能力。
关键词 ： 飞轮储能系统, 合金钢, 无键连接, 有限元分析
汪 勇1，戴兴建1，李振智2
1清华大学工程物理系，北京 100084;2中石化中原石油工程有限公司，河南 濮阳，457001
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