用于风电钢塔筒的加劲钢管压弯性能试验研究

薄壁圆钢管广泛应用于风电机组锥筒型钢塔筒中,其在径厚比较大时易出现局部失稳,进而导致塔筒承载能力下降。该文提出了一种可用于风电钢塔筒的纵向加劲钢圆钢管结构形式,并进行了6个试件的压弯加载试验,以研究加劲肋形式及径厚比大小对加劲圆钢管压弯性能的影响。试验结果表明:在相同用钢量下,加劲肋有效改善了钢管的局部屈曲,改变了结构的破坏形态,增大了钢管的塑性发展程度,从而提升了钢管的承载力及延性,其中T型加劲肋的增强效果更为明显。并将试验模型与有限元建模进行对照,互相验证了准确性。最后使用现有设计标准对试验结果进行了初步评估,无加劲肋试件与各设计标准吻合良好,但现有计算方法低估了加劲试件的承载力。

风力机钢塔筒结构风致疲劳分析方法研究

高耸、轻柔的风力机钢塔筒结构在风荷载作用下的抗疲劳设计是一项重要且难度较大的工作,该文主要探讨其风致疲劳的分析理论与方法,并在某典型风力机结构中加以应用。建立了包含“叶片-机舱-塔筒-基础”的风力机结构整体有限元模型;基于气象站的气象资料推导得到了风力机位置处的风速风向联合分布函数;对风力机钢塔筒结构进行了风振响应时域分析,系统地建立了风力机钢塔筒结构合理考虑叶片旋转效应、风向及低应力幅循环对疲劳损伤有折减影响的风致疲劳寿命时域和时-频域分析方法。研究表明:叶片旋转效应对钢塔筒响应的均方根值影响较为显著,风力机钢塔筒结构风致疲劳寿命分析需考虑叶片的旋转效应。风向对钢塔筒结构的风致疲劳累积损伤影响较大,在风向出现概率较大的区间产生的风致疲劳累积损伤较大。相对于时域分析方法,时-频域分析方法计算得到的钢塔筒结构疲劳寿命均偏低,且计算较简便。建议采用雨流修正后的等效应力法、TB-2和Dirlik公式来进行风力机钢塔筒结构的风致疲劳寿命预测分析。针对实际设计需求,兼顾安全性和经济性,建议采用不同的风致疲劳分析方法。

风电机组钢塔筒门框式门洞的筒壁应力计算方法研究与应用

风电机组钢塔筒门框式门洞是塔筒结构的相对复杂与薄弱区域,对该处筒壁进行合理的应力计算是钢塔筒设计和评估的重要内容。鉴于此,针对钢塔筒门框式门洞筒壁的应力计算要求,采用有限元分析软件ANSYS对钢塔筒门框式门洞筒壁应力进行了计算,并对比了不同计算方法下的应力,最后提出了针对钢塔筒门框式门洞筒壁应力计算的一种简便替代方法。

风电机组钢塔筒门框结构尺寸参数的优化

风电机组钢塔筒门框式门洞是塔筒结构强度相对薄弱的区域,与塔筒的结构安全、塔筒重量等紧密相关。为实现减小钢塔筒门框式门洞筒壁的应力集中系数、减轻门框重量等目标,现采用分析软件对钢塔筒门框结构尺寸参数进行了优化设计,并对优化方案进行验证评估,得到了更加经济合理的设计方案。

钢塔筒结构形式在港口导标工程中的应用

钢结构塔筒结构形式广泛用于风电行业,作为风机的主要承重支撑构件—风机塔筒,结构形式成熟,施工简单,建筑外形简洁、美观,但目前现有港口导标工程中还没有工程采用钢塔筒结构方案。为了在港口导标工程中及内河类似工程中推广钢结构塔筒结构形式,介绍了钢塔筒港口导标的塔筒连接方式、塔筒与基础的连接方式、基础的选型,并用完成的工程实例说明了钢结构塔筒港口导标的设计及计算。

考虑脉动风场的3MW风机钢塔筒基础底板脱开失效概率

该文采用谐波合成法按Davenport风速谱和Kaimal风速谱分别模拟了某陆地风电场的脉动风速时程。根据相应高度处的平均风速,并结合伯努利理论,得到风荷载时程。建立某3 MW风机钢塔筒有限元模型,并考虑风机气动推力、塔筒风荷载时程和重力二阶效应的影响,求解钢塔筒的动力响应。考虑作用效应时程变化及材料容重变异性,采用Monte Carlo方法按规范准则分析该风机基础底板脱开失效概率,并研究对应可靠指标随基础底板半径变化的规律。结果表明:无论是正常运行工况还是极端荷载工况,该风机塔筒底部总弯矩和总剪力近似完全相关,且变异系数较大;选用Davenport风速谱时正常运行和极端荷载工况下基础底板脱开失效概率分别约为0.00820和0.0188,选用Kaimal风速谱时对应失效概率分别约为0.0107和0.0281;基础底板不脱开失效的可靠指标会随着半径增大而提高,当半径增加至1.2倍时,两种工况下可靠指标提高均不少于39.90%。

风力发电钢塔简自动化制造关键技术

风力发电钢塔筒自动化制造关键技术是通过研究现有塔筒生产线设计和制造工艺,采取自动化设备实现磁吸起吊、轨道搬运、数控切割、卷板成型、圆度校验、筒体焊接、液压组对、焊接法兰、无损探伤、喷砂、涂漆、成品检验、包装、存储等工序的全过程自动化制造过程。通过在锥形塔筒滚轮架、防腐处理工艺、厚钢板拼接接长焊接等技术进行升级研究,减少下料、防腐、转运的生产成本,提高钢塔筒加工制造精度和生产效率。以期对未来新能源行业的风电钢塔筒加工制造提供参考和依据。

钢及预应力钢筋混凝土风电塔筒模态分析

利用有限元法完成了钢塔筒和预应力塔筒的建模以及模态分析。分析中考虑了轮毂叶片质量偏心的影响,发现两种塔筒的前两阶模态都是侧向摆振,只有钢塔筒从第三阶开始发生了扭转变形。通过比较,在相同的风机型号和塔筒尺寸下,预应力塔筒的第一阶固有频率比钢塔筒大13%,即可以产生更大的位移并能承受更大的应力。此外,两个塔筒的第一阶固有频率均超过叶片激励频率10%,不会发生和叶片的共振,为预应力混凝土塔筒的工程应用提供了理论依据。