在役风电塔结构的最不利风--震组合作用响应分析

因风电塔整体结构不沿轴向对称,为明确该结构的受力特性和保证结构安全,采用国外及国内两种数值计算方法对塔筒结构进行了研究,分析风荷载作用下、地震动作用下和风–地震组合作用下的塔体结构的受力差异.在此基础上对塔筒结构进行风–地震组合作用下的不同地震动输入方向的动力响应分析进行研究.结果指出了该状态下对塔筒结构最不利的地震动输入方向以及该作用条件下塔筒结构的薄弱位置为塔筒开口位置.     

浅析风电塔筒防腐工装的应用措施

防腐在风电行业要求较高,但现在普遍存在由于防腐施工条件不理想,导致最终油漆达不到设计要求。本文主要介绍一种风电塔筒防腐的环节中用到的工装制作及在实际应用中如何解决防腐问题,以防止由于施工环境因素导致最终产品不符合工求,通过工装的使用为塔筒防腐的环节提供理想条件。     

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.     

大跨越输电塔线体系风振控制风洞试验

以建设中的500 kV江阴大跨越输电塔为工程背景,通过气弹模型风洞试验,对大跨越输电塔线体系风振控制进行了研究。设计了悬挂水箱质量摆、阻尼棒质量摆及二者组合控制等3种控制方案,进行了塔线体系有无控制装置的动力特性测试和紊流场多种风速下风振响应试验。通过模型的阻尼比和风振响应方差分析,验证了振动控制的有效性,为实际工程风振控制设计提供了依据。     

风电塔筒焊接工艺的改进措施

针对风电塔筒法兰与筒体连接的环角焊缝手工CO2气体保护焊焊缝质量欠佳，生产效率较低的问题，经过多次试验，采用“船形焊”工装，选择了最佳工艺参数，并利用CO2气体保护自动焊工艺，获得了高质量的焊缝。     

风电塔筒检测爬壁机器人设计与安全性分析

针对风电塔筒垂直壁面作业任务的需求,根据塔筒的直径变化范围研制了一个能够自适应塔筒曲面曲率变化的爬壁器人。并对机器人进行静态与动态安全性分析,根据实际塔筒壁面倾角建立任意位姿的空间模型,分析了爬壁机器人失稳的因素及其产生的原因。通过仿真分析得到爬壁机器人的主导失稳形式以及机器人安全吸附时的最小许用吸附力。分析了机器人静态安全吸附与重力和壁面倾角以及位姿角存在的关系,以及动态安全吸附与重心位置高度、摩擦系数、几何尺寸之间的关系,结果表明:纵向翻转式影响机器人安全性的最重要因素,适当地降低机器人的重心高度更有利于保证机器人的稳定性,对样机进行性能测试试验,证明机器人能够在风电塔筒壁面上安全稳定的运行。     

浅谈塔筒大直径带颈锻造法兰焊接变形控制

风电塔筒连接锻造法兰尺寸较大,由于运行现场应力情况复杂,对安装精度要求较高,焊后尺寸的公差要求达到了加工等级,这就使法兰的焊接变形控制变得尤为重要,且焊后的变形控制在生产中也是一个难点。本文主要介绍了如何通过焊接工艺的改进及应用,来保证法兰焊后的平面度与内倾,满足生产需要。     

超大直径钻孔灌注桩成桩过程的钢护筒受力分析

建在江河湖泊中的深水大跨越输电塔多采用大直径钻孔灌注桩基础,钢护筒是保证灌注桩成孔与成桩质量和安全的重要部件.结合苏通长江大跨越输电塔设计方案中的超大直径钻孔灌注桩工程,运用有限元分析软件ABAQUS,对超大直径钻孔灌注桩成桩过程进行数值模拟分析,研究江中超大直径钻孔灌注桩成桩过程中钢护筒的受力性能.研究表明,钢护筒应力随钻孔深度增加而增大,钢护筒内浇筑混凝土后随混凝土凝结和硬化而逐渐减小.成桩过程施工的最不利工况为钻孔完成后浇筑混凝土前阶段,此工况下钢护筒应力达到最大值,建议以此工况作为钢护筒结构设计的控制工况.钢护筒成桩后的施工应力最大值占钢材强度设计值的24.7%,建议结构设计若选用钢护筒参与桩身受力方案,应考虑施工应力.     

基于高频天平测力试验的输电塔风荷载空间分布估计

风荷载是输电塔的主要控制荷载,准确地了解风荷载在输电塔上的空间分布,对输电塔的抗风研究具有重要的工程意义。高频动态天平测力试验具有模型制作简单、试验方便等优点,被广泛用于高耸结构抗风研究中。本文利用高频动态测力天平基本原理,在脉动风荷载准定常假设的基础上,估计出输电塔脉动风荷载的空间分布。通过对建设中的ZVK塔的试验研究,验证本方法的有效性。计算结果表明,该方法能较好反应风荷载空间分布特性,是对高频天平测力实验局限性的一种可靠方便的扩展。     

风电机组塔筒结构绕流风场的数值模拟研究

为研究风电机组塔筒结构的气动力特性,基于ANSYS软件,建立了塔筒结构的简化模型并对其进行绕流风场的数值模拟分析,主要探讨了塔筒结构表面风压分布特征,风场风速、湍流度及不同高度比对塔筒表面风压分布的影响.结果显示,圆锥塔筒结构背风面在绕流作用下沿高度方向由上向下形成连续几个回流区,导致背风面受到正压作用;不同风速只有对塔筒背风表面压力大小有较之明显影响,而对塔筒迎风面及侧风面压力大小影响很小;湍流强度对模型表面风压系数大小有不同程度的影响,随着湍流强度的增加,模型侧面(大部区域)、背风表面的压力绝对值相应减小;不同高度比对模型表面风压分布有显著影响.研究结论可为风力发电机塔筒结构的设计提供参考.     

基于传递熵和改进替代数据法的损伤识别

为了提高传递熵方法对结构损伤识别的精度和可靠性,提出一个具有一定置信水平的损伤指标,由相对基准数据和置信水平确定置信区间范围,计算各时间延滞处由替代数据与原始数据算得的传递熵之差的绝对值,对落在该置信区间范围外的绝对值加权求和。采用传递熵和改进替代数据法对带裂缝梁的数值模型进行损伤识别研究,并对含法兰损伤的风电塔筒进行损伤识别。研究结果表明:悬臂梁上裂缝附近测点组的损伤指标与裂缝长度呈明显正相关关系,通过损伤指标能够识别裂缝长度变化,验证了算法和指标的有效性。法兰维修后的风电塔筒上测点组的损伤指标相对较小。依据该损伤指标,采用传递熵和改进替代数据法能够进行非线性损伤识别。     

高压输电塔风振控制的能量特性

研究了输电塔线体系风振控制的能量评估问题.采用多自由度模型建立了输电塔线体系动力分析模型和磁流变(MR)阻尼器的力学模型,研究了安装有MR阻尼器的塔线耦联体系的动力分析模型和受控运动方程,并采用局域反馈的固定增量半主动控制策略来实现输电塔结构风振反应的半主动控制.提出了设置有MR阻尼器的输电塔结构风振反应的能量评价标准并将其应用于某大跨越输电塔线体系的风振控制.分析表明:MR阻尼器可以有效地抑制输电塔结构的风振反应,通过能量评定方法可以准确地考察不同控制方法的控制效果.     

特高压长悬臂输电塔结构风振扭转响应

在分析±1 100 kV特高压长悬臂输电塔的风振扭转响应机制的基础上,通过有限元动力时程计算考察扭转效应对结构内力的影响。首先,计算特高压长悬臂输电塔结构横担部位的风振系数;其次,根据横担的位移时程结果明确输电塔结构的风振扭转效应;最后,定义等效扭转风振系数,计算脉动风作用下的附加扭转荷载,分析风向角和长悬臂输电塔横担总长度对结构扭转效应的影响。研究结果表明:在风荷载动力时程的作用下,长悬臂输电塔结构会产生约0.01 rad整体扭转,考虑附加扭转工况可以提高输电塔主材和斜材的设计可靠度,提高程度从高到低依次为塔身斜材、横担斜材、横担主材和塔身主材;应力包络程度从74.4%提升到93.6%,且对所有主材和斜材,考虑扭转荷载的静力计算结果对动力时程计算结果的包络程度均在90%以上;不同风向角时,输电塔结构的扭转效应和横担风荷载Y方向的分配系数呈正线性关系,其中0°风对应的等效扭转风振系数最大,达到0.75,而90°风对应的等效扭转风振系数为0。随着输电塔结构的横担总长度减小,结构的扭转效应也减小,0°风对应等效扭转风振系数先减小后稳定在0.55附近,且拐点与结构的扭转振型的阶次有关。当扭转阵型为低阶阵型时,长悬臂输电塔结构的风振扭转效应明显。     

ZS型老旧杆塔自动化建模及承载特性分析

为探求不利工况下ZS型老旧杆塔的力学响应,解释其在大风作用下倒塌的原因,以110 kV ZS型架空输电塔为例,通过编制自动化建模程序建立结构的有限元模型,分析不同风载荷工况下电塔的静力承载性能,并基于振型叠加理论分析电塔的动力承载特性。结果表明:ZS型输电塔抗扭性能差且塔身中部为薄弱部分,由于承载力不足,在不利荷载作用下容易发生破坏从而导致整体的倒塌。基于电塔的承载力分析,提出相应的加固方案,数值模拟表明加固后主材的承载力比显著降低,验证了加固方案的有效性。     

风荷载作用下输电塔结构动力可靠度分析

介绍一种新的随机结构分析方法-概率密度演化方法,以及基于该方法的动力可靠度分析方法．为 了实现其在风工程中的应用,从随机Fourier谱的思想出发,阐述了随机风场具有随机性的物理本质,给出 了两个基本随机变量-地面粗糙度z0和10 m高平均风速U10服从的概率密度函数．最后,应用概率密度演 化方法对某输电塔结构受风荷载作用下的动力可靠度进行了分析,并将分析结果同随机模拟方法计算得到 的结果进行比较．算例证明,概率密度演化方法可以准确、有效地分析风荷载作用下输电塔结构的动力可 靠度．     

风电塔筒爬壁机器人电机基座优化设计

为解决应用于风电塔筒壁面检测的爬壁机器人电机基座轻量化的问题,提出了一种将动力学仿真与优化设计相结合的方法。通过ADAMS进行动力学建模仿真,得到电机基座的动态载荷并将其作为优化设计的边界条件;通过ANSYS Workbench将拓扑优化、尺寸优化相结合的方式进行优化设计,拓扑优化确定了优化区域。结合参数敏感性分析和响应面法的尺寸优化确定了满足电机基座轻量化目标的最优解。     

1000 kV特高压大跨越输电塔调谐质量阻尼器减振效果分析

本文结合有限元模拟和风洞试验方法,研究了大跨越输电塔这一类高耸结构在有、无调谐质量阻尼器(TMD)时的风振响应.结果表明,当阻尼器占主结构质量比为2％时,对结构在横线和顺线方向的第一阶弯曲振动控制较好,放置T MD可增大结构的阻尼比,提高输电塔振动响应中的加速度均方根及位移均方根减振率,有利于输电塔结构整体的振动控制.     

2000KW塔筒顶法兰平面度加工方法探讨

针对大唐三门峡清源风电场许继单机2000KW/80m风电塔筒顶法兰装焊后平面度要求较高、难于保证这一生产难题,作者分别采用二种不同的加工方法认真进行对比、分析,并设计出的专用定位工装。最终采用顶部法兰与相邻三节筒节装配焊接后,用专用定位工装,在数控落地铣镗床上焊后加工顶法兰端面,再将加工过的组件与塔架上段塔筒其余各段总装,较好地解决了这一制约生产的技术难题。     

高柔风电塔残余振动控制优化设计

高柔风电塔在紧急停机后因共振往往会发生长时间且激烈的残余振动,严重影响风电塔的运行安全．为了确保风电塔的安全运行,提出基于残余振动控制的多约束单管型风电塔的优化方法．由于降低风电塔建造成本的重要性,以最小化材料体积为目标函数,按照将塔架设计成柔性塔的要求设定塔架的固有频率约束,将停机激励下的残余振动降低比例作为约束．为了避免计算残余振动及其灵敏度所需的耗时瞬态动力学分析,采用二次型积分形式的性能指标衡量结构的残余振动．基于李雅普诺夫第二方法实现了对上述性能指标及其灵敏度计算的大幅简化．同时,考虑到风电塔设计中也需考虑塔顶位移约束,为了计算塔顶位移,采用专业软件Bladed得到紧急停机工况下的风荷载．比较了采用塔顶位移约束和残余振动约束的优化结果,同时对阻尼器的分布进行拓扑优化,为高柔风电塔的设计研究提供了一定的参考．     

有关风电塔筒法兰焊接措施的分析

在风力发电高塔中,塔筒是最基础的大型部件。由于塔筒的体积过大,因此在制作时,必须将塔筒划分成多段。在完成塔筒制作后,要通过法兰焊接技术将塔筒各部分连接起来,然后才能进行组装发电机组。在进行法兰焊接时,如果没有控制好操作手法和技术细节,很有可能会造成法兰变形情况。为了提高塔筒焊接施工的质量,使风电塔在建成后能够安全、平稳地运行,该文对法兰焊接的优化方式进行了深入分析。