特高压输电线路塔线体系风振响应特性及对登塔人员影响分析

登塔是输电线路施工、巡视和检修的重要技术手段，而特高压输电线路截面大且为高耸的塔线耦合的弱阻尼系统，其风致振动特性及其对登塔作业人员的影响对确保作业和人员安全具有重要意义。针对±800 kV直流输电线路建立了输电线路塔线耦合体系有限元模型，基于风速随高度变化的Kaimal谱和谐波叠加法生成了2 m高风速分别为6、8、10 m/s的风速时程，应用模拟的风荷载对三塔两线体系在A、B两种地形下的风振响应进行了时域分析，并讨论了铁塔振动对登塔作业人员的影响。结果表明：在2 m高风速为6 m/s时，A、B塔线体系整体风速都没有超过10 m/s，铁塔各部位风致振动的位移较小，典型作业位置处作业人员基本没有不舒适感；在2 m高风速为10 m/s时，铁塔横担以及地线支架处位移较大，作业人员的登塔作业人员感到极不舒适，存在高空坠落风险。建议登塔作业人员测量风速时将地面测量的风速修正到作业位置高度处，修正值小于10 m/s再进行登塔作业。     

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。     

直接空冷凝汽器加装导流叶栅的性能分析

直接空冷凝汽器换热性能易受环境风的影响。以某600 MW机组中单列空冷单元为例,建立了环境风对直接空冷凝汽器换热性能影响的数值分析模型,得到了加装导流叶栅后空冷单元的流场特性,计算了加装导流叶栅对空冷凝汽器换热性能的影响。结果表明,加装导流叶栅明显缩小了空冷单元风机入口处负压区的范围,进而提升了风机效率,当风速为6 m/s时,a1单元风机效率提高了17.5%;加装导流叶栅还能降低各空冷单元风机入口平均温度,当风速为12 m/s时,a1单元风机入口平均温度下降了3.7℃。因此,加装导流叶栅使得各空冷单元的换热性能得到大幅提升,当风速为12 m/s时,整列空冷单元的换热效率升高了14%。所得结论为改善环境风工况下直接空冷凝汽器的性能提供了参考。     

冰区海上风电场工程抗冰结构设计与分析

冰区海上风电场抗冰结构的设计与分析是海上风电产业发展亟待解决的关键问题。依托渤海冰区某拟建海上风电场,根据工程海域冰情条件设计了适用于该场区海上风机超大直径单桩基础的抗冰结构,并采用三维有限元法从静冰力角度计算分析了不同水位、有无加装抗冰结构工况下风机基础的应力变形规律。结果表明,海上风机抗冰单桩基础的最大等效应力和极值静位移较普通单桩基础均大幅降低,说明抗冰风机基础平台的设计是合理有效的,证明了三维有限元法在冰区海上风电工程应用中的可行性。计算成果可为同类海上风电场的设计提供参考。     

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。     

陆上风电机组刚性承台桩基础基桩变刚度设计技术

针对刚性基础下"全部或部分基桩竖向刚度各不相同""同一根基桩竖向抗拔刚度与抗压刚度不相同"时桩顶竖向力计算问题,通过分析,给出完整的桩顶竖向力计算公式和相应的"基桩竖向刚度迭代算法",以求解基桩顶部竖向力;在此基础上,针对诸如承受风荷载等需要考虑水平荷载作用方向问题的桩基础,给出桩顶竖向力随水平荷载作用方向变化而变化的自动算法,并编制了相应的计算程序,建立刚性承台桩基础基桩变刚度设计技术.实际工程中,当刚性基础下基桩竖向刚度存在差异分布时,在不同方向水平荷载作用下,桩顶竖向力控制值的计算相当复杂;所编制的计算程序可以较好地解决这个问题,为工程设计提供了一种准确、高效的分析工具.     

某风机钢筋混凝土基础破坏实例及有限元分析

介绍某风电场1．5MW风电机组钢筋混凝土重力式扩展基础的破坏实例。应用有限元方法分析在各种工况下基础的应力及变形。根据计算结果,分析风机塔筒预埋筒环法兰盘上侧混凝土破坏的原因。破坏调查、检测及计算分析表明,在极端荷载作用下,筒环与混凝土之间的黏结力丧失,导致筒环法兰盘上侧的混凝土受到较大的应力作用,使混凝土发生剪切和疲劳破坏,简环与混凝土基础之间发生明显的滑动位移,塔筒的振动加大,最终引起风机报警停机。在调查与分析结果的基础上,对基础加固处理及混凝土重力式扩展基础的设计提出建议。     

水池模型位移边界的刚度取值及敏感性分析

水池结构有限元建模时通常需要给定位移边界。本文介绍了位移边界刚度取值的相关方法,并以巴基斯坦某电厂两个浅基础和桩基础水池结构为例,分别确定了其有限元模型位移边界的弹簧刚度,然后基于SAP 2000有限元计算,分析了计算结果对弹簧刚度取值的敏感性。相关方法和结论在工程实践中有一定的实用性,可供结构设计人员在同类问题计算时作一定参考。     

周围建筑物对660MW SCAL型间冷塔传热性能的影响

对660 MW SCAL型间冷塔周围有无建筑物分别建立三维数值计算模型,利用FLUENT软件分别在不同环境风速下进行数值模拟。结果表明:有无建筑物时,通风质量流量和传热量均随环境风速先减小后增大,在风速为12.0 m/s时均出现最小值;塔周围有建筑物时,通风质量流量和传热量改变度分别在风速为20.0 m/s和5.5 m/s时最大,均在风速为0 m/s时最小。     

全球首台1.5MW93m风轮超低风速机组并网发电

2012年4月30日,全球首台1.5 MW 93 m超大风轮机组在安徽来安风场并网发电。这款机组可以把风机适用风速降到5.5 m/s,使5.5 m/s的风资源区域也具有开发价值,从而结束占我国风资源30%的超低风速地区,无法有效开发风     

粉质黏土中厚壁筒型基础减阻措施研究

筒型基础具有建造成本低、安装效率高等优点,已在我国近海风场安装超60台。随着海上风电向深水化、大容量发展,筒型基础尺寸不断增大,岸边预制与浮运、沉放过程中钢制筒裙易发生屈曲破坏,导致安装失败。因此本文提出混凝土筒裙加钢制分舱板的厚壁筒型基础,在避免筒裙屈曲的同时进一步降低造价,但厚壁筒裙导致沉放阻力增加,有效的减阻措施及准确的沉放阻力预测是其安全沉放安装的关键。为此开展了粉质黏土中筒型基础室内模型沉放试验,探究了筒壁减阻环与筒端冲水破土装置的减阻效果,提出了考虑减阻效应的沉放阻力计算方法。研究结果表明,与分舱板等厚度的减阻环可使侧摩阻力减小约50%;筒端冲水破土装置可使端阻力减小约88%,为减小冲水破土对负压施加的影响,推荐采用冲水破土与负压沉放间隔作业的施工方式。     

低位布置燃机基础考虑桩基动刚度影响分析

该文研究了某2×200 MW级燃机热电联产工程燃机基础的动力性能。本燃机基础为低位布置,底板与桩基连接。采用SAP2000软件建立燃机基础有限元模型,采用弹簧单元模拟桩基,考虑桩基动刚度。分别采用试验动刚度与GB 50040-96《动力机器基础设计规范》(以下简称《动规》)计算动刚度进行动力分析。对比两种方法,《动规》方法计算的桩基动刚度较试验更大,且振动线位移曲线右移、峰值右移,说明桩基动刚度对燃机基座动力性能有较大影响,桩基动刚度越大,振动曲线峰值在幅频曲线上出现在高频范围的概率越高。     

基于电气阻尼-刚度控制的双馈风电机组轴系扭振抑制策略

针对现有扭振控制中,难以平衡抑振效果和响应速度的关系,以及高、低速轴的阻尼比变化速率不同导致整体阻尼比难以调节的问题,提出了一种双馈风电机组轴系扭振抑制策略。首先推导了机械扭转角与电磁转矩的传递函数,通过引入等效阻尼和刚度分析了高低速轴机电耦合阻尼比的差异。其次对电气刚度抑制轴系扭振的机理进行分析,根据阻尼和刚度的协调作用,提出基于电气阻尼-刚度控制的轴系扭振抑制策略,得到电气阻尼-刚度控制下的轴系阻尼比变化趋势。最后在搭建FAST-MATLAB/Simulink联合仿真双馈风电机组模块的基础上,引入湍流风与电网暂降激励,对所提策略的抑振效果进行仿真验证。结果表明,相较于传统的阻尼控制,所提策略能够充分发挥传动链的机电强耦合作用,在保证响应速度的同时具有更好的抑振能力。     

KZ-28型可控震源车负刚度隔振系统的研究

可控震源是物探领域的重要设备,其在低频段的隔振性能不理想,在一定程度上影响了勘探的效果.以KZ-28型可控震源车为研究对象,建立了负刚度隔振系统,通过降低刚度提高原隔振系统在低频段的隔振效率,并通过仿真验证该系统可以应用于可控震源车隔振.将负刚度系统引入可控震源车实物模型,进行了隔振效果测试.结果 表明,该负刚度隔振系...     

中空内外钢管混凝土风电塔架柱有限元分析

为节约用钢量,保证风力发电机塔架柱具有更好的经济性,基于1.5MW风电塔架柱的参数,设计了一种新型的中空内外钢管混凝土风力发电机组塔架柱。基于Ansys软件建立了该塔架柱的三维有限元模型,并对其进行了塔架柱静力分析和模态分析,得到了在额定风速下正常运行、切出风速下正常运行和极端风况下停机这3种工况下塔架柱的应力及塔架柱顶位移变化,以及塔架柱的固有频率和振型。结果表明:该塔架柱不会与叶片发生共振,且其结构满足工程的强度和刚度要求。     

核电站半速汽轮机弹簧基础隔振效果评价方法的探讨

岭澳二期核电站的半速汽轮发电机(工作频率25Hz)采用了弹簧隔振基础,通常情况下,将弹簧基础简化为单自由度体系来计算的隔振效率,但用SAP2000有限元软件对岭澳弹簧基础隔振效率进行计算发现,有限元方法得到隔振效率与单自由度体系的结果差异较大,其原因在于单自由度体系计算方法无法考虑台板刚度对隔振效率的影响,因此采用单自由度体系的简化计算方法来计算汽机弹簧基础隔振效率是不合适的,对于汽轮机弹簧基础的评价方法建议如下:采用有限元的方法来计算各个弹簧支座处的传递系数,并采用SRSS组合方式来考虑多个扰力的影响,绘制机器工作频率一定范围内(如±25%)各个支座处传递系数-频率曲线,对弹簧基础隔振效率进行全面评价。     

风电机组塔架桩基础的基桩竖向力计算方法

风电机组塔架桩基础的基桩竖向力常用的计算方法有 规范公式法和有限元法,利用规范公式和有限元程序ANSYS 分别计算了2 种布置类型桩基础在不同承台刚度情况下的基 桩竖向力,并对其结果进行比较,得出承台刚度对基桩竖向力 计算结果的影响。     

定桨恒频风电机组机网扭振的建模与机理

报告了风力机组机网扭振问题的研究现状,指出了研究并网大型风力机组机网扭振问题的必要性。针对定桨恒频双速异步风力发电机,建立了研究风力发电机和电网之间扭振相互作用的统一机电动态模型:利用有限元分析法对风机叶片进行了建模,将风力机机械部分(包括叶片、低速轴、齿轮箱、高速轴、转子组成的旋转系统)等效为柔性连接的三质量块模型,计算了机械旋转系统的固有频率;对电气部分(包括发电机定子和电网)在dq0坐标系下进行了建模。在电磁暂态仿真软件中了建立了仿真模型,通过在输电线路始端设置三相接地短路故障,激发了风力发电机的机网扭振现象。对扭振曲线进行频域分析,发现了扭振频率与计算得出的机械旋转系统固有频率相吻合,验证了模型的准确性。     

变速变桨风力发电机组塔架的侧向振动控制

针对结构阻尼很小的大型兆瓦级变速变桨(Variable Speed and Variable Pitch,VSVP)风力发电机组如何抑制塔架的侧向振动问题进行研究,提出在控制器的设计中,借助反馈增益并使用塔顶振动加速度测量值来确定附加的电机转矩设定点,并在反馈控制回路中使用椭圆带通滤波器和切比雪夫低通滤波器,进而改善塔架侧向振动阻尼。以某5 MW变速变桨风力发电机组为验证对象,基于Bladed软件平台对该控制策略进行仿真验证。结果表明:所提出的控制策略能够有效降低塔架的侧向振动位移,且对叶轮转速和电机扭矩没有太大影响。     

恒速风电机组极限切除时间的确定

为分析电网故障时恒速风电机组的暂态稳定性及其对电网的影响,首先,以等面积法则为理论依据.利用感应发电机的转矩-滑差曲线和机械输入转矩曲线,确定了感应发电机的极限切除时间;其次,考虑电网故障时刚性度较低的风电机组轴(采用双质块模型)的松弛所释放出的能量使感应发电机的加速而导致发电机的加速面积增大且大于其减速面积,因此恒速风电机组中感应发电机的极限切除时间小于单纯的感应发电机极限切除时间;最后,根据恒速风电机组所使用感应发电机的极限切除时间确定恒速风电机组极限切除时间.通过仿真分析得出恒速风电机组轴刚性度对机组极限切除时间的影响,随机组轴刚性度增大机组的极限切除时间增大,但是当轴的刚度系数增加到一定程度时,风电机组的轴就可看作单质块模型,机组的极限切除时间就不再增加.