Moventas公司是世界领先的风力涡轮发电机齿轮箱制造商。随着能源价格的不断攀升，人们对可替代能源的需求急速增长。去年，公司的营业额增长了40%。根据世界风能协会的统计，在过去的十年里，全球新增装机容量增长了10倍，仅去年就增长了25%。该协会预测，目前全球的风力发电机厂的装机容量是740亿瓦，到2010年将增长两倍多，达到160亿瓦

风能市场的蓬勃发展对风力发电机，特别是大型和超大型风机的需求快速增长。但是，随着风机设计越来越复杂，以及对风机长期承受恶劣天气条件的可靠性要求越来越严格，提高开发速度成为一项棘手的任务。客户预订的每台风力发电机都需要进行大量的试验才能解决这些问题。Moventas公司研发和试验部经理Jari Toikkanen认识到，在过去的五年内，振动噪声试验的数量增长了三倍，但许多项目所限定的开发时间却维持不变。

“风力发电机的供应商们除了将更多的精力投入到开发中，还需进行更多的振动试验，以及在更多的细节上测试风机的性能，”Toikkanen说。“试验的主要目的是提高产品的可靠性，使生产出的风机能够满足那些严格的法规要求，例如美国的AGMA（美国齿轮制造协会）标准和欧洲的ISO标准。”

研究齿轮箱的共振问题

他指出研究振动问题要特别关注风力发电机巨大的齿轮箱，风机齿轮箱通常是行星齿轮和斜齿轮的混合结构，将低速转子的速度提高100倍，驱动发电机发电。另一个值得关注的主要部件是连接齿轮箱和风机框架结构的力臂。Moventas公司制造的3兆瓦风机样机，齿轮箱重达30吨，直径长达2米，高2.5米。其连接的力臂有4米宽，0.5米厚，重达5吨。

工程师进行大量的模态激励试验，以确保风机周围结构的激励频率或者齿轮啮合频率不会引起这些部件的共振，从而避免引起风机框架、叶片、驱动轴和风塔等结构存在潜在的破坏性振动现象。通常，试验的目标是避免力臂80Hz至250Hz的模态频率，以及外壳400Hz至800Hz的模态频率。工程师一旦诊断出在这些频率或者接近这些频率范围时，有引起共振的现象，便会通过改变齿轮箱零部件和力臂的几何结构来改变模态频率——常用的方法是改变部件厚度和外形来优化刚度属性。

Toikkane指出，这个过程是相当复杂的，微风时风机的转速仅每分钟几转，大风时其转速最大可增加十多倍，叶轮片不同速度下的传动频率将激励起齿轮箱的模态和转动臂的振动模态。并且，Moventas公司在其现有资源下，还要做一些扭振试验和研究。