风电机组结构抗震性能分析

利用大型有限元分析软件,对某风场风电机组混凝土塔筒进行研究,通过设置不同等级的地震动荷载,选取塔筒同一条母线上顶端、中部、底部的节点并对其加速度、位移以及应力进行分析。结论表明:在对风电机组混凝土塔筒结构的地震动荷载响应分析中,顶端振幅最大,中部与底部振幅次之;随着荷载增强,塔筒底部位移增大明显,主拉应力及主压应力急速增大,最先发生破坏。     

装配式风电塔架整体结构可靠性研究

分析装配式风电塔架在荷载作用下的位移和应力,以塔架顶部位移和各构件最大应力为控制条件对塔架进行可靠性分析,并研究预应力松弛对于塔架整体可靠性的影响。结果表明对塔架结构性能影响最大的两个参数分别为钢塔筒壁厚和混凝土塔筒门洞口附近预应力筋束的应力;预应力松弛会降低塔架位移和钢塔筒的可靠指标而提高混凝土塔筒的可靠指标。     

风电机组塔筒在线监测技术的研究与应用

对风电机组塔筒的在线监测技术进行了研究,采用加速度传感器和重力传感器研究塔筒的变形特征和相关数据,实现对风电机组塔筒的在线监测,保障风电机组的安全运行。     

风电支撑结构静强度与疲劳可靠性分析

为评估风电支撑结构静强度和疲劳可靠性,利用ANSYS软件建立有限元模型,对风电支撑结构在额定、切出和极限风速三种工况下的静强度可靠性进行数值模拟,分析其在多荷载作用下的最大应力和位移值,确定结构关键点,并应用FTCALC模块对结构关键点进行了疲劳分析。结果表明:风电支撑结构在设定边界条件下的静强度和疲劳性能是可靠的,其两个结构关键点分别位于塔筒一、二级法兰连接处和塔筒底部与基础连接处,且在额定风速工况下的Mises等效应力值最大。     

某新型风电机组塔筒倾斜及安全性检测鉴定

某3MW风电试验机组采用新型预应力混凝土基础形式,在机组试验运行阶段发生机组塔筒倾斜,风机安全运行受到严重威胁。本文通过对该风电机组基础的检测鉴定,分别从风机基础设计和施工角度查明了机组倾斜的原因,针对性地实施了纠偏加固处理。并针对纠偏加固处理效果进行了检测分析,同时采用动力测试技术分析了风机塔筒的动力特性,为风机的安全运行提供了技术依据。本文开创了此类风电机组基础检测鉴定的先例,指出了该类型风电机组基础设计以及施工中存在的问题,本文的实践研究成果将为此类风机基础的设计、施工和检测鉴定提供宝贵的技术参考。     

风电机组中空夹层钢管混凝土塔筒钢板稳定性能研究

为研究风电机组中空夹层钢管混凝土塔筒钢板在轴压荷载作用下的稳定性能,完成了1片中空夹层钢管混凝土塔筒缩尺试件的轴压试验,得到了内、外钢板的局部失稳破坏模式及稳定性能承载能力。采用ABAQUS建立了试件的有限元模型,模拟结果与试验得到的破坏模式和荷载-位移曲线吻合良好在此基础上进一步开展了有限元参数分析,研究了钢板曲率半径、钢板屈服强度、钢板厚度、栓钉竖向间距等参数对中空夹层钢管混凝土塔筒钢板在轴压荷载下峰值强度的影响规律,并对比了参数敏感性以找出关键设计变量,为构件设计方法的研究奠定基础:以期推动基于边缘加劲组合壳体的新型风电混合塔筒在工程中的应用。     

新型厚度渐变型塔筒门框受力性能研究

为了弥补门洞对塔筒的削弱,目前单管风力发电塔塔筒门洞处多采用环形加劲板门框进行补强,并增大门洞处塔筒壁厚度,这使得塔筒重量、焊接量及应力集中程度均增大。本文提出了一种无需增大门洞处筒壁厚度的新型厚度渐变型塔筒门框,并从极限强度、疲劳强度、自振特性及经济性等四个方面对采用新型门框进行补强的单管风力发电塔进行了分析,研究了新型门框的补强效果。分析结果表明,厚度渐变型塔筒门框极限强度及疲劳强度均满足要求,且对风力发电塔的一阶自振频率几乎没有影响;相比环形加劲板门框而言,采用厚度渐变型塔筒门框可以为整个塔架节省约2.1%的用钢量。     

基于变形要求的钢-复合材料风机塔筒选型研究

近年来,随着风电机组的大型化发展趋势及近海、海上风机的应用,塔筒的高度和截面尺寸随之增大,防腐、加工及运输等方面一系列问题亟待解决。复合材料具有防腐性能、后期维护、运输安装等方面的优势,但一般弹模相对钢材较低,为充分发挥钢和复合材料的优势,本文提出了钢-复合材料组合风机塔筒结构方案。以变形作为控制指标,基于刚度等效的思想,采用阶梯折算法,推导了变截面钢塔筒和钢-复合材料组合塔筒在风机荷载及塔身风荷载作用下的顶端位移表达式。通过优化选型,给出了等刚条件下组合塔筒的最优化尺寸。采用有限单元法对组合塔筒和钢塔筒的结构性能进行了分析比较,验证了组合塔筒结构方案的可行性,可供钢-复合材料组合结构在风机塔筒中的应用参考。     

拼腔组合结构风机塔筒系统气动响应性能分析

风电资源开发空间的高度及机组容量日益提高,超高塔筒技术得到广泛研究。本文提出一种适用于陆上风电塔筒结构方案的新型拼腔钢-混凝土组合结构风机塔筒,基于风力机系统气动理论,建立了高140m的4.5MW风力机塔筒数值模型,对其在风载下的动力响应进行了数值模拟,并分析了各参数对结构动力特性的影响规律。结果表明:土壤和基础的耦合作用对塔筒系统的频率及模态阻尼比影响较小;风机塔筒的频率、塔顶位移和加速度响应均能满足规范要求;随着风速增大,塔筒顶部位移减小,加速度增大;结构阻尼比对顶部位移的影响较小,而对顶部加速度的影响较明显。研究结果可为塔筒结构风洞试验提供理论依据。     

风电混凝土塔筒结构缺陷及加固修复技术研究

表述了风电混凝土塔筒现有的缺陷并分析了缺陷产生的原因;针对混凝土塔筒的结构缺陷,采用理论计算及有限元分析的方法,对存在缺陷的混凝土塔筒结构进行性能评估,并判断截面削弱后的混凝土塔筒承载力及强度是否满足原设计要求;针对压溃崩边问题提供了相应的混凝土塔筒加固修复方法,并计算了加固前、后混凝土塔筒结构的承载力。结果表明：加注结构胶并包覆碳纤维的加固方法能够修复截面受力面积、改善结构的受力状态。