某风电场风机基础故障分析及处理

某沿海风电场建成1年后,多台风机陆续出现报警停机情况,风机基础承台混凝土与基础环之间缝隙有大量灰浆喷出,部分风机基础上表面开裂。文章对风机基础破坏机理进行了较全面的分析,认为基础环与承台之间存在的缝隙导致混凝土受力状态异常,同时水从缝隙进入基础加速了基础的破坏。根据故障原因分析结果采取相应的处理措施,对风机基础进行加固处理,主要采取注浆方法将风机基础承台混凝土与基础环之间缝隙填实,取得了良好的效果。文章对风机基础设计及加固处理、基础环设计等提出了建议,可供风机基础设计及处理同类事故参考。     

基础环埋深和法兰宽度对风机基础承载性状的影响

风力发电机的基础在外部荷载作用下承受巨大的弯矩作用,基础应力分布比较复杂,在基础环法兰附近存在应力集中问题。文章通过ABAQUS有限元对风机基础进行数值模拟,计算了基础环不同埋深和基础环下法兰不同宽度情况下的基础混凝土应力、钢筋应力和基础环位移等,讨论了基础环埋深和下法兰宽度对基础承载性状的影响,为风机基础设计提供参考。     

风机基础环局部受压计算

通过分析计算风机基础环下混凝土在轴心压力下的局部受压承载力及偏心荷载下的局部压应力,确定在风机运行不利工况下,基础环下混凝土的最大压应力。根据混凝土的最大压应力,核算风机台柱或风机基础混凝土的强度等级及优化基础环下钢筋混凝土部分的配筋方案。     

基础环式风机基础动态偏移量的影响因素研究

以基础环式风机基础为研究对象,建立一种基于位移传感器的监测系统,对健康及亚健康风机基础进行动态位移监测,以风机基础动态偏移量为风机基础损伤的量化指标,分析影响风机基础动态偏移量大小的具体因素。监测结果表明,在风力发电机正常运行阶段,风机基础动态偏移量的大小与风速和轮毂转速呈多项式函数关系。     

梁板式、无张力灌注桩与传统风机基础的对比分析

自2005年以来,中国风电产业发展迅速,国内风机基础由最初的传统设计不断发展演变,逐步出现了梁板式风机基础、地脚螺栓式风机基础、反向平衡梁式风机基础,最近几年从美国引进了无张力灌注桩风机基础。文章从力学原理、施工工艺、适用条件、工程量及造价几个方面对目前主要采用的传统风机基础与新兴的梁板式风机基础、无张力灌注桩风机基础做了较全面的对比分析。传统风机基础技术成熟、适用性广、施工难度低、工期短、工程量大、造价高;梁板式风机基础受力分析清晰、施工难度大、工期长、工程量小、造价低;无张力灌注桩风机基础在国内尚未得到认可,仅在国内个别项目中应用,原材料标准要求高、工程量最小、造价最低。     

风力发电塔基础环基础疲劳破坏加固方法研究

针对基础环基础的构造缺陷,提出环向预应力加固方法,并以某风电机组基础环基础为例,通过数值分析计算基础环基础加固前后的受力状态,根据相关规范对其疲劳寿命进行评估.结果表明,该方法能有效降低混凝土疲劳应力幅,提高T型板上方混凝土疲劳寿命,同时能降低基础柱墩上表面拉应力水平,有效改善开裂问题.     

既有基础环型风机基础改造方法研究

利用既有风机基础安装大功率风机时,如何对基础进行改造并合理解决新风机和既有基础的连接是老旧风电场改造的核心问题之一。针对此关键问题,文章综合考虑实际施工技术与经济成本,提出了既有基础环与新增锚栓的复合连接方法。利用有限元软件ABAQUS建立了风机基础与基础环精细化有限元模型,分析了既有风机基础及基础环的薄弱位置并揭示其损伤机理;然后,分别对基础环-锚栓内、外复合连接方案进行数值分析,对比风机基础连接改造前后的结构受力性能与响应控制率。研究结果表明：采用内复合连接后,基础环的应力减小38%;采用外复合连接后,基础环的应力减小46%,混凝土的拉应力减小14%。基础环及混凝土的应力水平均有明显降低,建议优先采用外复合连接方案。文章提出的改造方法和数值分析结果可为类似工程提供参考。     

半预制半现浇混凝土风机基础的受力分析

以某半预制半现浇混凝土风机基础为研究对象,在其受压区和受拉区各选取一个关键节点进行ANSYS数值模拟,分析其受力情况,以此确定基础受力薄弱部位及预制肋梁和现浇混凝土的协同受力情况,为基础设计优化和合理配筋提供依据。研究结果表明:肋梁和中心台柱的结合部位以及肋梁与底板的结合部位是受力薄弱点;中心台柱承担大部分的荷载作用,尤其是与高强灌浆层和下锚板接触的部位,拉应力和压应力超过了设计要求;高强灌浆层的抗拉能力不足,锚栓、锚板以及塔筒底法兰所承受的应力均满足设计要求。     

风机塔架基础接触非线性分析

针对风机基础设计中的缺陷及存在安全隐患问题,以辉腾锡勒风电场风力发电机组为例,引入基础混凝土与塔架基础钢环、地基之间的非线性接触,构建了风机基础结构的三维有限元模型,分析了极限与正常两种工况下风机基础的受力特征、规律及接触状态.结果表明,符合风机基础受力结构响应,方法合理.     

风力机叶片涂层风蚀过程的有限元分析

利用有限元瞬态动力学方法分析了单个球形二氧化硅粒子对叶片聚氨酯涂层的冲蚀过程。数值模拟结果表明,涂层表面的冲蚀坑以及唇口断裂损伤与实际环境中受到的损伤特征非常接近,聚氨酯涂层在90°冲蚀角度下的耐冲蚀性能强于45°冲蚀角度下的耐冲蚀性能;风速垂直分量的大小以及涂层与颗粒接触时间是涂层微观结构发生屈服的主要因素;冲击载荷应力以波的形式在结构内传播,与数值模拟动态显示下的应力传播相一致。     

基于有限元的风力发电机组传动齿轮故障振动分析

为研究风力发电机组齿轮箱振动故障特性,提高其工作的可靠性,综合利用振动力学、有限元理论和齿轮啮合理论,建立起了圆柱齿轮传动三维有限元模型.模拟计算了风力发电机组齿轮前20阶固有振动频率与相应变形.采用有限元法,求解出正常工作和故障频率情况下的圆柱传动齿轮形状和等效应力的变化,分析了双圆柱齿轮正常转速下的故障振动特性,为风力发电机组齿轮箱的故障诊断提供理论依据.     

海上风力发电机组基础的选择

介绍了海上风力发电的发展现状,结合海上采油平台形式,对海上风电机组采用的基础定义、基础类型及其选择进行了介绍。     

海上三桩风机基础简化及荷载响应对比分析

三桩基础(Tripile Foundation)是一种新型的海上风机支撑结构,广泛适用于地质相对复杂、水位较深的风场。文章理论分析了海上风机基础桩—土相互作用简化方法,运用ANSYS建立3维有限元模型,考虑不同种地基约束简化方法,对单机3 MW三桩基础在不同方向极限荷载作用下进行数值分析。结果表明:三根桩非平均承担结构荷载,不同方向荷载作用结构响应呈规律性变化,荷载为0°方向时结构位移最大,荷载为20~30°方向时结构应力最大。实际工程计算时,需运用不同简化模型进行对比校核,重点考虑基础单桩主受拉、单桩主受压及20~30°荷载方向。     

浅谈风力发电机基础地基处理方法的选择

风力发电被誉为绿色能源,在西方发达国家早已得到了大力发展和利用,而在我国发展相对缓慢,随着我国社会主义现代化建设的不断深入,越来越认识到环境保护的重要性,保护大自然,达到人与自然的和谐,是构建和谐社会的重要组成部分。为此,我国近年来加大了对风力发电的投入,使风能这一绿色能源得到了蓬勃发展,开发风能,使大自然更好的服务于人类。     

燃气轮机涡轮盘结构应力有限元分析

在某燃气轮机透平一级涡轮盘三维模型的温度和应力场计算基础上,为降低涡轮盘应力,用有限元通用程序对其作局部细网格计算研究并探讨影响因素,给出了改进设计建议,为涡轮盘的结构设计及疲劳寿命管理提供依据。     

Finite element simulation of wind turbine aerodynamics: validation study using NREL Phase VI experiment

A validation study using the National Renewable Energy Laboratory (NREL) Phase VI wind turbine is presented. The aerodynamics simulations are performed using the finite element arbitrary Lagrangian–Eulerian–variational multiscale formulation augmented with weakly enforced essential boundary conditions. In all cases, the rotor is assumed to be rigid and its rotation is prescribed. The rotor‐only simulations are performed for a wide range of wind conditions, and the computational results compare favorably with the experimental findings in all cases. The sliding‐interface method is adopted for the simulation of the full wind turbine configuration. The full‐wind‐turbine simulations capture the blade–tower interaction effect, and the results of these simulations are also in good agreement with the experimental data. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

A new multibody modelling methodology for wind turbine structures using a cardanic joint beam element

This paper presents a new multibody modelling methodology for wind turbine structures. The methodology is based on the hybrid multibody system being composed of rigid, flexible bodies, force elements and joints. With a cardanic joint beam element based on the Timoshenko beam theory, the flexible bodies, e.g. rotor blades and tower, shafts, are modelled by a set of rigid bodies connected by cardanic joints geometrically and constrained by spring forces elastically, thus a whole wind turbine structure can be represented by a discrete system of rigid bodies, springs, and dampers. Using some concepts of the differential geometry, the Lagrange's motion equations of the multibody system are represented in explicit form. With this model, the global natural vibrations of a wind turbine structure of 600 kW are analysed.