运转工况下风电塔抗震分析

为了研究运转工况下风电塔的地震响应及倒塔模式,使用风电塔设计软件FAST建立风电塔模型,比较停机和运转不同工况下的结构响应,并在运转工况下通过改变地震动输入方向研究不同风震组合角对结构响应的影响,得到最不利工况;使用ABAQUS建立风电塔的精细化有限元模型,将FAST计算的塔顶风荷载导入ABAQUS开展分析计算.将基于叶素理论计算的塔顶荷载与FAST计算结果进行对比,并进一步将弹性阶段ABAQUS与FAST模拟的塔顶位移进行对比,校验分析方法的合理性.利用ABAQUS模型将地震动调幅,开展倒塔模拟.研究结果表明运转工况下最不利风震组合角是90°,强震下塑性铰在塔身下部出现并向中上部发展,最终该风电塔在中上部发生破坏.     

基于频率控制的多约束风电塔优化方法

提出了基于频率控制的多约束单管型风电塔优化方法.塔架简化成悬臂梁结构,其横截面参数作为设计变量,以最小化材料体积为目标函数,按照将塔架设计成刚-刚或刚-柔或柔-柔不同类型的要求设定塔架的固有频率约束,采用专业软件Bladed计算风荷载,按照风电塔规范考虑强度、稳定性和疲劳等约束,这使得优化结构更符合实际设计.考虑到采用Bladed荷载计算工作量很大,整个优化过程分为几个阶段,在每个阶段的开始,以前一个阶段的优化设计作为初始设计,并重新计算结构荷载,在该阶段内于固定荷载下用移动渐近线法(MMA)求解优化问题改进设计,所需的固有频率、强度及疲劳约束灵敏度采用解析法获得.对一现有塔架进行优化以说明方法的有效性.根据塔架固有频率和风机工作转速之间的关系,发展了高风电塔的分类.在此基础上,结合提出的优化方法,可以帮助设计者判定在指定高度和机型下哪种类型塔架更合适,为塔架概念设计提供有价值的参考.     

高压输电塔线体系风冰振动力特征分析

以安徽省六安市某输电塔为例,利用大型有限元软件ABAQUS6.9建立了输电塔架以及输电塔线体系的力学模型。分别对其进行计算分析,得到如下结论：输电塔线体系的振动表现为导地线的弦振动为主,振动时高阶振型均表现为导地线的一次弦振动。导地线振动时其内部产生张力,带动输电塔架的振动,塔架振动产生的位移与导地线的位移叠加,又会引起导地线内部应力的变化;输电塔线体系的覆冰,增大了塔线体系的质量,限制了塔线体系的振动,使得其振动的周期增大,自振频率减小。     

盆式调谐/颗粒阻尼器在风力发电塔振动控制中的实测研究

基于调谐质量阻尼器和颗粒阻尼器的工作原理,提出了一种适用于风力发电塔架振动控制的盆式调谐/颗粒阻尼器.为了研究阻尼器的减振效果,以某1.5 MW陆上风机为样机,设计、制作并分阶段将阻尼器安装在塔顶平台.在塔顶布置加速度传感器测得急停工况和正常运行工况下风力发电塔顶部的动力响应.采用峰值法得到急停工况下塔架的一阶模态阻尼比,采用散点法得到运行工况下阻尼器的减振效率.实测分析结果表明,该阻尼器不仅可以有效增加急停工况下塔架垂直主轴方向的一阶模态阻尼比,还可有效减小大风条件下风机运行工况下塔架的振动.     

输电塔-线体系动力响应影响参数分析

对两相邻直线输电塔进行了非线性动力时程分析,分别分析了绝缘子长度、导地线初始应力和输电塔档距三方面对输电塔-线体系风振响应的变化规律.结果表明:绝缘子长度在6～7m范围内,导地线的初始应力为最大应力的55%左右时,两相邻输电塔的最大位移同时达到最小值,但塔架的最大速度、最大加速度在此过程中的改变量较小,变化趋势不明显;当输电塔的档距为400m时塔顶位移最大.     

缆吊系统主扣合一塔架结构分析与优化

为了解决在复杂地质环境下斜拉扣挂缆吊吊装系统主塔和扣塔设置问题,提出主塔和扣塔合为一个塔架的方法。由于主塔和扣塔合为一个塔架受力非常复杂,采用常规的计算方法难以有效的计算缆吊吊装系统的受力,因此采用遗传算法对主扣合一塔架进行优化,通过优化后得出塔架内力及两岸锚固措施达到较高的安全系数。结果表明,采用遗传算法的优化方法能较好地解决主扣合一塔架设计问题。     

轴流式水轮机支持盖有限元分析及优化设计

为解决传统的刚性环算法对水轮机支持盖设计计算的不足,建立了支持盖的有限元分析模型,对在正常工况和紧急停机工况下的支持盖进行了有限元分析,指出紧急停机工况为危险工况,并计算了重量灵敏度和在紧急停机工况下的位移灵敏度,建立了支持盖的优化模型,对在紧急停机工况下的支持盖进行了优化设计,并校核其在正常工况下的强度条件、     

风力发电机设备塔架设计探析

本文根据我国风力发电机组倒塌事故频发,发现机组及塔架设计不合理处,提出塔筒设计和现运行的塔架修改方案,对风电安全运行有积极意义.     

风电塔筒制作过程中质量控制关键点及要求

风力发电的塔杆就是指风电塔筒,其发挥的作用主要为支撑风力发电机组,且对机组振动起着吸收作用。风电塔筒的制作质量关系机组运行安全,因此,控制风电塔筒的质量具有重要意义。文章基于风电塔筒制作情况及工序步骤,提出具体的风电塔筒制作方案,然后对其焊接检测、塔筒包装及运输进行分析,就风电塔筒制作过程中的质量控制关键点及要求进行探究,以此为保证风电塔筒制作质量提供一些参考。     

基于激光遥测方法的某在役风电塔现场实测分析

风力发电塔作为一类特殊的高柔结构,顶部支撑的风机在工作状态下对塔身产生动态激励,目前的风电塔振动实测通常采用接触式传感器.为发展风电塔现场非接触测试技术,本文对激光遥测方法进行阐述,利用加速度计和激光遥测设备对某1.5 MW风电塔进行环境脉动激励下的动力实测,对两种仪器的现场使用及测试结果进行对比,分析遥测方法的优势.利用得到的多组实测信号,分别采用峰值拾取法和随机子空间识别法进行分析处理,获得该风电塔的自振频率.     

考虑土―结构相互作用的运转状态风电塔抗震分析

针对某陆上风电场1.5 MW风电塔结构,建立了"塔筒―基础―地基"整体三维精细有限元模型,研究土―结构相互作用对风机运转状态下风电塔结构地震动力响应的影响规律.在风机运转状态下,使用FAST程序把风速时程转化为风荷载时程输入模型,并使用EERA程序进行土层地震反应分析得到模型土层底部的地震波,作为地震激励进行输入,对风电塔进行模态分析并计算风电塔地震动力响应.研究表明,考虑土―结构相互作用效应会引起风电塔体系自振频率降低,并显著增加风电塔的结构动力响应.     

输电塔线体系分析方法现状及存在的问题

总结了两类常用输电塔线体系的分析方法在国内外的研究发展现状,对塔线体系运行过程中塔架各组成杆件受力特性进行了论述,并对输电塔架设计中采用的截面形式进行了分类比较.     

基于SMA阻尼器的输电塔风振控制

 根据SMA 阻尼器的工作原理和输电塔的振动特性,提出应用SMA 阻尼器对输电塔风致振动进行控制。应用有限元软件建立输电塔和阻尼器的有限元模型,基于Matlab 软件,采用线性自回归滤波器法模拟随机脉动风荷载的时程样本;应用能量法计算所需阻尼器数量,根据阻尼器的工作原理和输电塔结构特点设计不同的阻尼器布置方案;对不同方案进行结构风致振动瞬态响应仿真,提取各方案控制点位移和加速度时间历程进行比较分析。模拟了多种风荷载,进一步对各方案的控制效果进行了对比分析。结果表明:SMA 阻尼器对输电塔风振控制效果较好;将阻尼器布置在塔头上,可有效控制塔顶位移,减振率在28%以上;在塔身上布置阻尼器,可有效控制塔顶加速度,减振率在66%以上。通过综合比较,选出了阻尼器的最佳布置方案。     

典型塔式起重机塔架结构风致动力响应与疲劳分析

将谐波叠加法与自回归法相结合,构建了新型风时程混合模拟方法,数值模拟三维风速时程,并转为风荷载时程;针对典型塔式起重机塔式结构,建立参数化力学模型.基于Newmark-β方法进行结构风致动力响应分析.基于结构关键点的应力-时间历程并引入S-N曲线法,分析塔架结构的疲劳损伤效应.研究发现,塔架结构节点的风致位移响应、速度响应和加速度响应均较稳定且风致位移响应具有周期性特征,塔臂两端部和塔顶的风致位移和疲劳损伤较大.研究成果可为此类塔架结构的抗风设计提供技术支撑.     

风力机启停机过程中的振动特征分析

风力机运行中由于受到环境荷载和叶轮转动的激励作用,塔架产生振动,影响风力机寿命.为了分析风力机在启停机过程中的振动规律和动态特性,对1.5 MW风力机塔顶的振动进行了长期监测,并采用基于数据驱动的随机子空间法识别了结构一阶自振频率和阻尼比.对监测结果进行统计分析,发现该风力机在并网转速附近运行的时段较多,当风力机启动经过并网转速时,有明显的共振现象,而风力机停机经过并网转速时,共振现象则不明显.模态识别的结果表明,一阶自振频率随运行工况不同而微幅变化,风力机启动经过并网转速时的阻尼比较小,风力机停机经过并网转速时的阻尼比相对较大.此外,基于Sommerfeld效应对风力机启停机过程中的不同振动现象进行了解释.本文成果对于掌握同类型风力机的振动特性和动力参数优化具有借鉴意义.     

预应力混凝土-钢组合风电塔架塔段优化研究

以某2 MW传统钢筒结构风电塔架为对象,采用预应力混凝土-钢组合塔架结构取代原钢筒结构,并对组合塔架结构的两塔段进行优化.以造价为目标函数,在塔架几何外形不变的情况下,考虑预应力混凝土与钢塔段的强度、刚度、稳定性、疲劳以及自振频率、顶部最大位移等约束条件,借助改进的粒子群优化算法,对预应力混凝土和钢塔段的高度及其截面尺寸进行优化.结果表明,采用粒子群算法对预应力混凝土-钢组合塔架两个塔段进行优化后,在满足各项约束条件的前提下,组合塔架结构形式的造价比传统钢塔架造价降低约27%.     

脉动风作用下气象钢塔的结构风振响应研究

以脉动风作用下沿海某气象钢塔的风振响应为研究对象,采用谐波叠加法对脉动风载荷进行模拟并验证其有效性,得到作用于气象钢塔各层上的脉动风载荷时历。建立塔架结构的空间三维有限元分析模型,进行有限元仿真,采用时域方法计算钢塔的风振动力响应,为气象钢塔的前期设计和振动控制提供必要的技术参考。分析结果表明,在50年一遇风载荷作用下,该气象钢塔的最大风振位移为0.013 m,在规范要求范围内,塔架设计具有合理性。     

TSI系统装置在天业电厂的应用试验报告

汽轮机安全监视系统是监测、保护汽轮发电机组安全运行的重要设备,为了保证机组安全启停和正常运行,需对汽轮机组的轴向位移、缸胀、差胀、转速、振动、偏心度等机械参数进行监视。在这些参数超过极限值(危急值)时,保护装置动作,关闭主汽门,实现紧急停机。     

含可靠性约束的电网接纳风电能力优化研究

大规模风电的随机变化给电力系统运行调度带来很大挑战,因此,评估电网可接纳的风电容量对电力系统的安全运行具有重要意义。为了更加准确地评估电网可接纳风电的容量,文中建立了考虑发电和弃风可靠性指标的电网接纳风电评估的优化模型,在保证电力系统安全可靠运行的前提下尽可能减少弃风。同时,提出了一种将非线性混合整数约束转换为线性混合整数约束的解算方法,以大大提高模型解算的效率。最后,采用Garver 6和IEEE 30节点系统进行计算分析,得到考虑系统可靠性的风电接入容量,验证了所提模型和方法的有效性。与现有的电网接纳风电容量评估模型相比,所提的模型在评估精度和计算效率两个方面上均具有优越性,可为调度人员选择风电并网容量和配置旋转备用容量提供参考。     

固支塔架缆风设计计算

为了寻求大跨度、吊重大的缆吊桥梁施工中的塔架缆风结构的合理设计,根据索的特性,讨论塔架缆风的共同工作机理,以固支塔架缆风为例,采用变形协调原理,在规范要求的控制位移条件下,侧向荷载作用时,塔架缆风结构的缆风设计数量及安装张力.