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1、第30卷第1期沈阳工业大学学报Vol130No112008年2月JournalofShenyangUniversityofTechnologyFeb12008文章编号:1000-1646(2008)01-0042-04海上风力发电机组塔架海波载荷的分析王湘明,陈亮,邓英,王婀娜(沈阳工业大学风能技术研究所,沈阳110023)摘要:由于海上风力发电机组的外界载荷条件比陆地上的风力发电机组更加复杂,因此在机组设计中要考虑到海上风机载荷条件.在研究海波性能和运动规律的基础上,给出了海水中的塔架载荷的计算公式;针对海上风力发电机组的结构特点,将研究的海波载荷
2、计算方法用于风机的塔架载荷计算,以110MW风力发电机组为例,对塔架所承受的海波载荷和风载荷进行了计算,经过对比分析可知,风载荷大于海波载荷并为同一数量级的载荷,因此,在设计中更应注意这两种载荷的耦合作用.关键词:海上风力发电机组;海波载荷;风轮载荷;海波性能;运动规律中图分类号:TK81文献标志码:AAnalysisonwaveloadsofoffshorewindturbineWANGXiang2ming,CHENLiang,DENGYing,WANGE2nuo(WindEnergyInstituteofTechnology,ShenyangUn
3、iversityofTechnology,Shenyang110023,China)Abstract:Theloadconditionofoffshorewindturbineismorecomplicatedthanthatonland,andmustbeconsideredindesign.Inviewofthewavefeatureanditsmovingrule,theformulasoftowerloadsonoffshorewindturbineswerepresented.Basedonthestructurefeatureofoffs
4、horewindturbines,thecomputationmethodofthewaveloadswasappliedtocalculatethetowerloads.Thewaveloadsandwindloadsof110MWwindturbineontowerwereobtained.Bymeansofanalysisandcontrast,itisconcludedthatwindloadsareheavierthanwaveloads,butbothareinsameorder.Therefore,thecouplingactionbe
5、tweentwoloadsshouldbepaidamoreattentionindesign.Keywords:offshorewindturbine;waveloads;windloads;wavefeature;movingrule面以下的部分为0到(-h),在海面以上部分为01海上风力发电机组载荷计算到h0.塔架总载荷包括风轮载荷、风载载荷和海波载通常海上风力发电机组的外界载荷条件比陆荷.Fwind表示风轮载荷,Fh表示风载载荷,Fh表示0地上的风力发电机组更加复杂,其原因是除了受海波载荷.以风机塔架计算为例,风轮载荷为到通常的风载荷以外,更
6、主要的是受到海波和海12Fwind=CtρairvsA·B·S(1)浪的影响,而海上风机主要是受风轮载荷的影响,2此外还受到海浪和海波的影响,这样海水下面塔式中:Ct———扭矩系数;架的外界载荷就变得比较复杂.因此在机组设计ρair———空气密度;中,除了要考虑陆上风机的风作用下的21种载荷vs———风速;工况之外,还要考虑到42种海上风机载荷条A———风轮扫掠面积;件[1].如果风机装在渤海湾的某一浅海滩上,如B———叶片的支数;图1所示,设海平面为起始位置0,则塔架在海平S———安全系数.收稿日期:2007-06-20.基金项目:国家863计划资
7、助项目(2006AA5Z429).作者简介:王湘明(1963-),男,辽宁沈阳人,副教授,硕士,主要从事风力发电技术等方面的研究.第1期王湘明,等:海上风力发电机组塔架海波载荷的分析43Cd———阻力系数.则塔架所受的最大弯曲应力h0hFwind(h0+h)+Fh+h+Fh022δ=(4)44π(D-D1)32D式中:D———塔架外径;D1———塔架内径.塔架的风载荷计算直接参考机械设计手[4]册,海流的载荷计算直接与海波条件相关,计算比较复杂,可按参考文献[2]的方法进行计算.2海波载荷的计算211海波载荷的计算公式图1海上风力发电机组结构图在时间
8、t时海波中点(x,y,z)处的波粒子速Fig11Structureofoffshorewindturbine
