风力发电机组的塔架与基础.doc

《风力发电机组的塔架与基础.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第十章风力发电机组的塔架与基础第一节塔架塔架和基础是风力发电机组的主耍承载部件。其重耍性随着风力发电机组的容量增加，高度增加，愈来愈明显。在风力发电机组中塔架的重量占风力发电机组总重的1/2左右，其成本片风力发电机组制造成本的15%左右，由此可见塔架在风力发电机组设计与制造中的重耍性。由于近年来风力发电机组容量已达到2-3MW,风轮直径达80-100m,塔架高度达100m。在徳国，风力发电机组塔架设计必须经过建筑部门的批准和安全证明。一、塔架的结构与类型塔架主要分为桁架型和圆筒型。桁架型塔架如图示。桁架型塔架在早

2、期风力发电机组屮大量使用，其主要优点为制造简单、成木低、运输方便，但其主要缺点为不美观，通向塔顶的上下梯了不好安排,上下时安全性差。圆筒型塔架如图示。在当前风力发电机组中大量采用，其优点是美观大方，上下塔架安全可靠。以结构材料可分为钢结构塔架和钢筋混凝十塔架。钢筋混凝十•塔架在早期风力发电机组屮大量被丿2用，如我国福建平潭55kW风力发电机组（1980年）、丹麦Tvid2MW风力发电机组（1980年），后来由于风力发电机组大批量生产，从批量生产的需要而被钢结构塔架所取代。近年随着风力发电机组容量的增加，塔架的体积

3、增大，使得塔架运输出现困难，又有以钢筋混凝十塔架取代钢结构塔架的苗头。图10-1桁架塑塔架■0・2圖简型塔堞二塔架的设计与计算塔架的主翌功能足支欣风力发电机的机械部件•发电系统(靈力负载)•承受风轮的作用力和风作用在塔架上的力(弯矩、推力及对塔架的讯力)•塔架还必须其冇足够的疲劳强度•陡承受风轮引起的撮动战荷■包括旭动和停机的周期性老响.4变化W7塔架的刚度耍适度.！【白振頻率(弯曲及扭转)要避丿I运行频敕叫轮旋转频率的3倍)的整数倍•塔架自振频率高于运行频率的塔称之为刚塔•低于运行频率的塔称之为柔塔.1•塔架錚

4、强度的我荷条件1〉横吹:风速为65m/g¥均)风轮不转动，叶片颇桨贝向足横向吹在机枪k.2)止常运行十地然载几心倾定风速时.产生的风轮轴向力最L同时根据均匀建筑物由地爲产生的水『碱荷因了•将英产生的惯竹•力加在风轮轴向推力上.3)m1_.：im常运行载荷的2倍・2•塔架风菠分析及萌机撇动理论圧础从实际风速记录UJ旬.风速的变化址没冇观律的•也不可能用常规的方法给P定义•风速的波动员只能用统计特性进厅描述.I)风速的波动及突风分析风速振动ii(J被定义为瞬时风速L(2与准稳态丫均风速C的偏差•由下式表示u(t)=L

5、(1)-lj(10-1)风速的芟化率山偏才代描述:风速的阵风度由风速振功密度il弘它定义为(10-3)屮均垠大究凤II取决卜W均凤速10根据风速资料的分析及理论研究.町得到：t(z)=L-(z)+glll<(10-4)g取决”测m.iijja速仪及突风时距•它5衣出啣槌度％和高度m匕亠*/)=I+gl/z)(10-5)1.式中订楚安伞检代风比・lKz)为•小时屮均2速。对于究风时距为3s,g=3.7.则(1()-6)这就是说.突凤时距为％的突觇风速足时弟为•小时的平均风迷的1・5倍。2)极值风速在长期的气線观察屮

6、发现•极大风速不是经常出现的•何隔淀的时期才出现。这个间隔期称为重现期T.重现期在概率意义11体现了结构的安全度.P(>C)=1-1>(^O)=1/T(10-7)上式中户(wO)称为小于极值C的保证率。如咆现期T=5()年.则5()年内不出现C的保证率UW「[为P(WO)=1-l/T=0.98文献对高斯曲线•皮尔逊111型曲线和极值分布曲线进行了详细的分析，认为极值K速的概率分仙比较符合极值I割曲线。极值I型分布(Crnnbel分仞表达式为卜](x)=exp(-cxp[(1()-8>其中a与4可以曲数学期里Ex和

7、杯准离蛙"求出：卜“=Jx)(1=]

8、X)E。=I(—-t«xp(-T>](10-11)(10-12)(10-13)(1()-16)(10-17)cr"=J(x-Ex)「IF[(x>=L(X--■5^722'-IX)Hexp[-exp<_t)]5打.1.28255

9、

10、1)=-1汕-lii

11、»)因为1、=叫()将式(10-13)及式(1()-14)代人式(10-15)得=x-^£().57722-ln<-Inp)](r=x+(p