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1600mm,厚380mm,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.
飞轮储能系统 合金钢 无键连接 有限元分析