海上升压站桩靴式导管架基础设计与数值分析

对桩靴式海上升压站导管架基础开展了深入研究,经过理论研究和计算分析,形成一套能够应用于实际工程的设计方法。桩靴式海上升压站导管架基础与传统的桩腿式基础相比,桩径不受导管架主腿截面限制,可调空间较大;此外该基础的钢管桩桩长可控,施工风险更低。综上所述,桩靴式海上升压站导管架基础适用水深范围更广,对于表层存在深厚软土的地质条件也可适用。     

海上风电风机基础初步设计及数值分析

以某300 MW风电场项目为研究背景,利用ANSYS通用有限元分析软件,实现了高桩承台和导管架2种风机基础结构的数值模拟。针对桩土相互作用采用p-y曲线法,对高桩承台和导管架基础进行数值分析,给出相应的计算过程和结论。结合实际工程算例,针对2种风机基础进行计算,为海上风电高桩承台基础和导管架基础设计、施工提供了理论依据和参考资料。     

海上风机基础环锚固性能有限元分析

目前福建海域海上风电机组嵌岩机位的基础常采用大直径单桩和高桩承台两种形式,由于大直径单桩基础嵌岩施工设备国内较少,因此有较多海上施工经验和施工船舶设备的高桩承台基础成为具有较高施工可靠性的基础型式。文中海上风机通过预埋在混凝土承台中的基础环将上部风机荷载传递给整个高桩承台基础,基础环是保证结构安全性的重要节点结构。一些陆上风电场中同样采用预埋基础环的风机基础,出现了因基础环晃动导致风机停运的事故,需要后期采用加固措施。海上风电机组的运行和维护条件比陆上更恶劣,一旦出现基础环锚固失效问题造成的经济损失更大,后期采用加固措施将更加麻烦且难以保证质量。因此,研究基础环结构在海上高桩承台基础中锚固机理,对于上部风机荷载有效地传递给风机基础,保证风电机组运行的安全性和可靠性具有重要意义。     

电厂主厂房纵向结构自振特性分析

火力发电厂主厂房属框排架组合结构,其纵向抗震计算在60年代以后逐渐引起重视,过去一直按柱列法,以各柱列的φ-φ划分其荷载范围和确定计算简图,却忽视了各柱列间的相互影响。为此,对秦岭电厂主厂房进行了起振机激振试验,试验表明,各个纵向柱列结构并非按独自的振动特性振动的。这是由于各层楼板的纵向刚度较大,可以协调B、C两柱列的振动(图1)。至于在高烈度大变位情况下,     

基于ATP-EMTP的海上风机雷电暂态分析

雷击活动严重影响海上风机的正常运行,必须精准分析风电机组雷击过电压的影响因素和变化规律。论文根据海洋接地环境,在ATP-EMTP中搭建了基于圆锥天线原理的海上风机暂态一体波阻抗模型,通过优化机组各部位模型及模型电气参数计算,有效地将雷电流在风机内部的传播路径整合为一体,并利用该模型研究桨叶长度、塔筒高度对雷电暂态电压的影响,讨论屏蔽层结构对信号电缆的保护效果。仿真结果显示:雷击作用下,海上风电机组将产生兆伏级暂态电位变化,并呈欠阻尼式振荡衰减,其电位峰值从塔筒顶端到底端依次减小;风机塔筒的高度和桨叶长度分别与塔筒暂态电位和桨叶尖端电位呈正相关性;双屏蔽层结构下,信号电缆芯线与内屏蔽层的电位差值最小,比单屏蔽层结构电位差要低100 kV,因此采用双屏蔽层的保护效果更好。     

风机基础的连接特性分析及加固

针对风力发电机组在运行过程中出现基础环位移过大的问题,对基础环与混凝土之间的连接机理和受力特性进行分析,进而提出风机基础化学灌浆加固方案。     

基于湍流模型定制的风机塔架结构动力特性分析

介绍湍流风场模型中常用的达文波特功率谱密度模型,根据随机振动理论,确定利用达文波特速度谱模拟风速湍流,并应用有限元软件ANSYS实现风力机塔架模型的建立及湍流风场的数值模拟。通过在风场中对风机塔架进行结构动力特性分析,得到塔架前32阶振动频率及各阶模态、节点速度变化值及节点湍流强度,数值模拟结果符合结构振动规律,可为工程实际提供参考。     

基于五点等效法的海上风机运行荷载识别研究

可靠的荷载时程是评估风机剩余生命周期和疲劳的关键因素,但长期的荷载监测不可行.本文针对海上风机结构振动特性和荷载特点,采用五点等效法识别风机运行荷载.该方法克服了初始值影响,降低误差传递和累计误差,提高荷载识别稳定性和鲁棒性.首先采用弹质阻尼模型验证识别荷载的准确性和精度,并讨论噪声对识别方法的影响;然后将识别方法应用...     

基于流固耦合的海上风机桩基础受力性能分析

为了保证海上风机桩的安全性与稳定性,基于流固耦合原理对海上风机桩基础受力性能进行分析。根据动量守恒定量构建海水域控制方程,采用流固耦合原理设计风机桩和海水交界耦合控制方程,通过Adina STRUCTURE模块分析海水对风机桩基础受力性能的影响,构建海上风机桩有限元模型,模拟不同海水体积、流速、桩半径情况下,以及在风、波浪和二者共同作用下,机桩基础受力性能。试验结果表明,海水的体积与最大应力及桩顶最大位移变化成反比,当海水体积是风机桩基础体积6倍以上时,最大应力和桩顶最大位移降低程度随海水体积增大而减小;随着海水流体入口速度的增加,机桩基础的最大应力和桩顶的最大位移不断增加;风机桩基础半径由0.4 m增加到3.2 m,机桩基础最大应力和机桩桩顶最大位移分别由0.79 MPa降低到0.61 MPa、由0.89 mm降低到0.44 mm,且风电机组桩腿基础半径变化对桩顶最大位移的影响大于对最大应力的影响;风速、波浪有效波高及周期的增加,导致风机的桩基最大载荷及桩顶最大位移逐渐增加,风和波浪的共同作用会增加基础的最大载荷和桩顶最大位移。     

风机惯量支撑对电网频率跌落特性的影响

大型同步电网中新能源渗透率日益增长,不具备惯量响应能力的新能源机组可能会削弱系统的惯性。针对这一问题,学者们提出了多种风机惯量支撑方式,并在IEEE标准算例系统中验证了风机惯量支撑的效果,但关于风机惯量支撑对同步大电网频率暂态稳定性影响的研究较少。为此,首先从故障时间梳理、典型算例仿真和数学模型分析三个角度出发,分析了新能源渗透率提升后同步大电网发生功率缺额事件的频率跌落特性。然后以此为基础,研究了风机惯量支撑对大电网频率跌落特性的影响。最后分析了风机同时进行惯量和一次调频支撑时,惯量响应对一次调频发挥功率支撑作用的影响。研究结果表明：不同的风机惯量支撑方式对系统频率跌落特性的影响差别较大,某些惯量支撑方式可能会加剧大电网频率跌落的幅度。     

筒型基础风机结构振动特性及减振研究北大核心CSCD

筒型基础在我国海上风电工程中已推广应用,探究其在实际工程中的表现,是保证风机安全的关键。本文针对筒型基础风机结构的振动位移进行原型监测,并以单桩基础风机作为对照。首先基于风机实测自振频率,采用遗传算法拟合基础刚度,然后统计并对比两种基础风机的振动水平。结果表明:两种基础的水平刚度相差7%,筒型基础的旋转刚度是单桩的10倍;风速小于6 m/s时,筒型基础风机位移大,大于6 m/s时,单桩基础位移大;3P共振导致小风速下筒型基础位移较大,通过优化运行策略,减小振动位移最大达54.4%。筒型基础在抗倾稳定性和振动响应控制方面具有优势。     

具有新型支撑结构换热器的工作特性与分析

在具有新型支撑结构的纵流壳程换热器内,布置有多个导流头支撑结构,使壳侧的换热介质形成周期性的引射流,可提高壳侧的传热系数。通过数值模拟,分析了换热单元内部流场及温度场的分布情况。依据不同锥角的导流头,分别计算了换热器的传热系数和压降。计算结果表明,当锥角取值在特定范围内时,可增强局部区域的换热效率,但增大了换热器的压降。所以,在兼顾换热效率的同时,应将压降维持在较低值。     

基于运行数据的海上风电场功率特性分析

随着海上风电场并网容量的逐渐增加,海上风电功率的随机性与不确定性问题进一步对电网规划与运行提出挑战。针对缺乏实测数据导致目前海上风电出力特性研究不足的现状,该文基于海上风电场现场实测运行数据与区域电网负荷特性,围绕电网运行与调度关注的关键问题,分别从定性分析与定量分析的角度对海上风电功率波动性规律进行了分析与总结。研究结果表明,我国东南沿海海上风电功率拥有较高的容量可信度、具有昼高夜低的日内变化特征及秋高夏低的季节变化特征等。研究结果可用于中长期发电计划编制、调度决策、调峰调频容量配置等方面,为大规模海上风电合理消纳提供参考依据。     

单桩式基础应用于我国海上风电的可行性探讨

结合国外海上单桩式基础建设成果,对比我国浅海地区地质地貌条件,分析得出单桩式基础优于其他基础形式,更加适用于我国浅海海域的风电开发。通过借鉴江苏如东潮间带风电场二期单桩基础建设经验,对单桩基础在我国海上风机建设的可行性与适用性进行了论述。通过对荷载、设计方法、桩基制作能力、施工方案的全面分析,阐述了该种基础形式在我国应用的可行性,为未来我国大规模海上风电建设提供有益参考。     

小型风机的空气动力特性分析

分析了小型风机及其空气动力特性，并对小型风机的叶轮、机壳在设计制造中如何提高其气流特性进行了探讨。     

基于LESO的海上风机塔架振动无源控制

以海上永磁同步风力发电系统为研究对象,考虑风、波浪载荷对海上风机支撑结构的影响,研究塔架前后/两侧振动的控制及干扰抑制问题。将波浪载荷作为外部干扰,提出基于线性扩张状态观测器的塔架振动无源控制方法。首先,根据海上塔架振动的基本模型建立反映系统物理结构特性的端口受控哈密尔顿(port-controlledHamiltonian,PCH)模型。然后,进行无源控制器(passivity-based controller,PBC)和线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的设计,通过LESO对干扰进行观测,无源控制器用于实现塔架振动的抑制,并对LESO的估计能力和闭环系统的稳定性进行理论分析。最后,与线性自抗扰控制(linearactive disturbancerejectioncontrol,LADRC)策略和无源控制策略进行仿真对比,仿真结果表明提出控制策略的有效性。     

基于可及度评估的海上风机机会维修策略

海上风电机组的维修费用较高,在一定程度上限制了海上风电产业的发展。针对此现象,提出一种将故障维修与预防性维修相结合的机会维修策略。考虑海上天气情况对维修活动的影响,采用马尔科夫法和动态时间窗描述海上天气状况,提出可及度指标评估海上风电机组维修的可及性。运用蒙特卡洛法模拟部件的随机故障,并选择合适的周期,以周期内成本期望值最小为目标,对仅考虑更换措施以及考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略的维修阈值进行优化。以某海上风电机组为例进行仿真,结果表明,考虑不完全维修、更换措施的机会维修策略对降低海上风电维修成本的效果更为可观,从而证明该策略的有效性。     

基于风机特性模拟的风力发电系统

分析了风力机和直流电动机的运行原理,给出了直流电动机模拟风力机的理论依据。提出了实现简单、特性优良的转速、转矩控制模拟方案,通过控制直流电动机电枢电流来实现风力机转矩特性的模拟。搭建了基于风力机特性模拟的直驱式变速恒频风力发电系统试验平台,实现了模拟风力机在不同风速、转速下系统的稳定运行状态,验证了模拟方案的可行性和正确性,满足了该风力发电系统并网逆变和最大风能追踪等方面实验室研发的需要。     

离心风机叶片脊状结构减阻特性的三维数值分析

基于Realizable k-?紊流模型,采用Fluent软件对G4-73型离心风机单流道模型叶片翼型表面脊状结构的减阻特性进行了数值模拟研究,并分析了脊状结构对风机运行特性的影响。结果表明:适当尺寸的脊状结构布置能够使脊状表面单流道模型全压高于相同工况下的光滑表面模型,最大增幅7.98%,间接反映了叶片表面流动摩擦阻力的减少。脊状结构只对翼型表面的近壁面边界层分布有一定的影响,其沟谷内形成的稳定的二次流,可以有效减小沟谷内的表面剪切应力,证明了脊状结构具有的减阻效果。脊状表面湍流边界层近壁面的法向速度梯度和湍动能均明显低于光滑表面,验证了脊状结构对湍流耗散的抑制作用和具有的减阻效果。而脊状结构等距间隔的存在会增大部分区域的剪切应力,对减阻效果产生一定的不利影响。在偏离设计工况时,叶片压力面和吸力面分别产生的边界层分离现象也会影响脊状结构的减阻效果及其位置。文中所得研究结果可为工程实际中风机叶片的优化改型及性能改善提供参考依据。