风力发电机组塔架设计

风力发电机组塔架设计

塔架设计是风电站设计中不可或缺的一部分。随着风电站容量和高度的增加，其重要性增加。塔架类型一般有钢制或混凝土制的桁架式或管状式,以前桁架式塔架用得比较多,但随着风力发电机组大批量生产,钢制管状式塔架逐渐普遍。在风力发电机组中,塔架的作用主要是支承风轮和机舱到一定高度以利于发电。它在受到风轮、机舱以及自身重量作用的同时还要受到各种风况下的风载荷作用,因此塔架必须有足够的强度、刚度、稳定性来承受这些力的作用,保证风力发电机组安全可靠运行。1塔架抗台风设计在我国的东南沿海地区风能资源丰富,但每年都有不同程度的台风频繁袭击,对安装在这些地区的风力发电机组造成了很大的破坏。如果风力发电机组塔架设计的参考风速不能抵抗台风的袭击,将会造成巨大的经济损失甚至人员伤亡和电网故障,因此对安装在这些地区的风力发电机组的塔架进行抗台风设计是非常重要的。这里主要运用BladedforWindows软件对塔架在参考风速(60m⋅s首先对塔架的受力和弯矩进行如图1的定义。图中X、Y、Z为三维座标系的三个座标轴,图中字母T代表塔架,F代表所受到的力,M代表弯矩,如M通过对一些气象资料的统计,一般台风引起的最大风速≤60m⋅s对某台风力发电机组塔架在60m⋅s从仿真结果可以看出,塔底Y方向的弯矩远远大于其他方向其他位置的弯矩,因此,塔底与基础连接处强度要求很高,必须仔细设计。2塔架侧向受风面积以上仿真结果是在风向为正北方向(即X方向)时得出的,如果风向改变90°或180°情况又会怎样呢?通过初步分析,可以得出这样的结论:当风力发电机组侧向(即Y方向)的受风面积大于正向的受风面积时,那么这个方向的风所产生的M从仿真结果可以清楚看出:风向改变90°后塔架所受X方向和Y方向的弯矩值均比正北方向时小;风向改变180°后塔架所受X方向和Y方向的弯矩值几乎没有变化,只是方向改变了。通过初步计算,风力发电机组的侧向受风面积小于X方向受风面积,因此侧向的仿真结果在数值上要小于正北方向时的仿真结果;而正北方向和正南方向时风力发电机组的受风面积几乎不变,因此所受的弯矩值没有变化。这证实了以上对风力发电机组的不同风向的受力分析是正确的。必须指出,风力发电机组所设参数(如翼型、塔高、控制方式等)不同,得出的结果是不同的。3风轮组织中叶片安装角的确定根据这些仿真结果可以对塔架进行初步的设计。但是塔架的设计是一个比较复杂的过程,需要考虑的因素很多,为了对塔架进行比较准确的设计,本文在仿真中就以下参数对塔架风载荷的影响进行了分析,结论如下:(1)叶片安装角叶片弦线与风轮旋转平面间的夹角。当其他参数均不变时,随安装角的增大,则M(2)风轮锥角叶片相对于和旋转轴垂直的平面的倾斜角。当其他参数均不变时,随锥角的增大,则M(3)风轮仰角风轮的旋转轴线和水平面的夹角。当其他参数均不变时,随仰角的增大,则M(4)悬距风轮中心到塔架中心线之间的水平距离。当其他参数均不变时,随悬距的增大,则My减小而M(5)塔架气动阻力系数当其他参数均不变时,随气动阻力系数的增大,M(6)塔架线密度塔架单位长度的质量,也就是塔架的重量。当其他参数均不变时,改变塔架的线密度,M通过分析,以上参数对塔架风载荷的影响跟实际情况是吻合的。4风荷载计算方法仿真在塔架设计时,必须特别注意风的定义、塔架底部的受力和弯矩、正向受风面积和侧向受风面积的比较、其他参数设置等。BladedforWindows软件功能很多,是风力机设计领域比较权威的软件,运用它对塔架进行设计只是其功能之一。本文运