【《某直驱风力机塔架与基础的设计案例》2300字】

某直驱风力机塔架与基础的设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u25594某直驱风力机塔架与基础的设计案例 1108321.1塔架的分类 126094（1）钢筋混凝土结构塔架 13872（2）桁架结构塔架 210134（3）钢筒结构塔架 2270121.2塔架的设计 2275161.2.1塔筒高度设计 244091.2.2塔架的刚度与强度 3215731.2.3塔架的运输和安装 322451.3塔筒的设计 3253541.3.1塔架基础的形式 3风力发电机正常工作时，离地是有一定高度的。为了使得风力机正常工作，则需要正确合理的设计塔架。塔架是风力机中一个很重要的组成，不仅支撑着机舱，还使得得风力机正常工作，无论是风轮的旋转还是机舱内部个部件的正常工作，都由塔架提供保证。现如今的风力机塔架高度可达到100多米，在这样的高度下，塔架的载荷承受能力就是重点关注的点，例如台风天气亦或是沙尘暴天气，塔架要能够在这样的极端天气下承受住，不发生倒塌等事件，假设发生此类事件，穗槐机组设施的同时，还会对机组工作人员和附近居民的人身安全造成危害。在风力发电机组中，塔架不仅要承受外界载荷还要承受机组的载荷，所以在设计塔架时，它的性能，强度，刚度还有成本进行综合考虑，将所有的影响因素都考虑到塔架的设计中，由此进行合理设计的塔架才能保证事故的低发生率。1.1塔架的分类目前的塔架形式有很多种，但是主要有三种形式。（1）钢筋混凝土结构塔架通过现场浇筑或者是提前制作预测件在现场组装，这样的塔架相较而言制作较为简单，成本较低，在早期的小型风力机上有使用。钢筋混泥土的塔架的刚度较大，对于共振问题，它可以很有效的避免。但现今的风电机组多为大型机组，塔架高度和直径都较大，对于钢筋混泥土塔架的制造很不方便，所以已经很少由大型风电机组使用此种塔架了。（2）桁架结构塔架桁架结构的塔架和高压线路的塔架很类似，都是由很多零部件组装而成。此种结构所需的材料较少，便于运输，但是由于其需安装的零部件较多，现场组装耗时较长，而且在后期维护中，对于桁架结构中的连接部位需要仔细检查维护，无形之中增加了后期的维护成本。但是和钢筒式的塔架相比较，假设设计高度和刚度都相同，桁架结构的材料使用要比钢筒式节约大概40%，而且它的部件较小，在运输方面有着很大的优势。（3）钢筒结构塔架现如今，在大型风电机组中，钢筒式结构式一种使用很广泛的塔筒结构形式，而且经测试与分析，这种形式的塔架无论是从设计与制造，还是安装和维护上来看，各种指标都是较为平衡的一种塔架结构形式。1.2塔架的设计1.2.1塔筒高度设计由于风速的大小与离地高度有关系，离地越高，风速越大，对于风力机而言，风速越大，则或取得风能越多，发电量也就越多。但是高度越大，塔筒的设计难度也会增加，同时，还会增加塔筒制造的材料损耗。因此，在设计塔筒时，要综合考虑当地的环境气候因素与塔筒本身的设计制造运输等因素。塔筒的设计高度为： H=0.8~1.2D在考虑到景泰地区的地形地貌，环境因素，气候因素等一系列条件后，综合考虑后，塔筒高度选择为0.8D，即为 H=0.8D=0.8×115=对数据进行处理，取塔筒高度为100m。为了方便制造与安装，将塔筒分为4段，每段长25m。每段之间的连接采用的是强度较高的L型法兰。经查询资料后，一般情况下大型风力发电机的塔筒壁厚为10mm到40mm。根据已知的条件和参考文件选择塔筒底部直径为4200mm，塔顶直径为2990mm。1.2.2塔架的刚度与强度塔架是风力机机舱和风轮的支撑结构，一个是重量较大，一个是需要承受的载荷较多，所有大部分的载荷都是传递至他家的，所以对于塔筒的结构强度要求较高。而且，塔筒立起来之后较高，为细长型的结构，所以它的稳定性也需要多加注意。像塔筒这种类型的部件，共振问题是需要防范和关注的，就风力机而言，风轮在不同的方位上产生的周期性的动载荷是引起共振的主要原因，即是共振的主要激励源。防止共振的措施，是防止塔筒的振动频率和风轮的频率相同，而且要避开风轮频率的整数倍。1.2.3塔架的运输和安装目前，风力机的容量逐渐增大，相对应的塔筒的高度、直径、重量也在增加，在运输安装上也是值得重视的一个问题。1.3塔筒的设计塔架基础，即塔筒的地基。正常状况下，他应该是承受了风力机中可能出现的各种载荷，而且在这样的状况下依旧可以保持稳定状态，不会发生失稳，倾倒，或者是其他的问题的这样一种基础部件。一般情况下，风力机的地基设计主要考虑的是风电机组的静态载荷问题，还有一点需要考虑的是地基可以承受的最大压力，若是土层的承载能力不够，则会发生像风力机机组整体下沉，或者是倾倒这样的事故。在设计前，对风力机安装地点的地质勘察，土壤结构的分析，是地基设计前不能缺少的重要环节。同时，当风力机安装后，对该地点的地基的应力等力学特性都会发生变化，所以对于土壤的强度问题或者是土壤的变形都应做到详细的分析。他的要求是，作用在地基上的载荷应该小于或者等于地基容许的承载能力，防止地基整体被破坏；其次则是低级的沉降是不能超过地基容许的变形范围，超过范围则会导致风力机整体出现下沉或者其他问题。1.3.1塔架基础的形式现今的塔架基础全部都是由钢筋混凝土浇筑作为基础，但是根据不同的风场条件进而衍生出了多种不同的形式，主要有板状基础、桩式基础和桁架式基础等。板状基础板状基础有四种形式，分别是平板层、桩和覆盖层，嵌入锥形板层的桩塔，以及岩石锚牵引固定的板层。结构形式如下图所示图1.1板状基础的四种形式桩基础桩基础型的地基一般是，当该地的地质条件较差是，采用桩基础，可以更好的利用材料，节省成本。这种基础可以通过桩的径向和轴纵侧面的反向力矩，很好的抵消来自于塔架的倾覆力矩。