索塔式風(fēng)機(jī)塔架的靜動(dòng)態(tài)分析.pdf

1、塔架是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要支撐結(jié)構(gòu),將風(fēng)輪抬升到工作高度獲得驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的能量。塔架重達(dá)百余噸,隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的不斷提高,塔架的重量也在隨之增加。有關(guān)資料顯示,風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架的制造成本至少占總成本的18％。近年來(lái),我國(guó)加大了風(fēng)力發(fā)電的投入,年裝機(jī)容量不斷提高,作為風(fēng)力發(fā)電大國(guó),在保證塔架安全性能的前提下,優(yōu)化塔架結(jié)構(gòu),降低塔架制造成本,對(duì)降低風(fēng)力發(fā)電成本具有重要意義。
　　本文以國(guó)內(nèi)主流1.5MW水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳統(tǒng)圓錐式塔架及在圓

2、錐式塔架設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉索的索塔式塔架為研究對(duì)象,采用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)圓錐式塔架及索塔式塔架進(jìn)行靜力強(qiáng)度及穩(wěn)定性分析,動(dòng)力特性分析,地震時(shí)程分析,并將兩塔架的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,為索塔式塔架的進(jìn)一步優(yōu)化提供依據(jù)。
　　1)靜力強(qiáng)度分析與對(duì)比。對(duì)兩塔架在三種工況下進(jìn)行靜力分析,得到兩者的應(yīng)力及位移指標(biāo),同一工況下拉索的設(shè)置有效的限制了塔架的水平位移,索塔式塔架的最大等效應(yīng)力小于圓錐式塔架,但同樣由于拉索豎向分力的存在,使塔架

3、基礎(chǔ)的等效應(yīng)力大于圓錐式塔架基礎(chǔ)。
　　2)屈曲穩(wěn)定性分析與對(duì)比。在靜力分析的基礎(chǔ)上對(duì)兩塔架進(jìn)行屈曲穩(wěn)定性分析,得到相應(yīng)的屈曲模態(tài)及振型,兩塔架的安全系數(shù)均大于1,滿足穩(wěn)定性要求,同一工況下,索塔式塔架的安全系數(shù)大于同階的圓錐式塔架,說(shuō)明索塔式塔架的穩(wěn)定性得到很大提升。
　　3)動(dòng)力特性分析與對(duì)比。分別對(duì)索塔式塔架和圓錐式塔架進(jìn)行動(dòng)力特性分析,確定兩塔架的固有頻率及其模態(tài)振型,索塔式塔架的各階固有頻率均大于同階的圓錐式塔架,

4、但兩者均滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架結(jié)構(gòu)對(duì)頻率設(shè)計(jì)的要求。
　　4)地震時(shí)程分析與對(duì)比。選用兩條經(jīng)典地震波及一條人工合成地震波對(duì)兩塔架進(jìn)行時(shí)程分析,確定兩塔架在地震作用下的應(yīng)力和位移分布,索塔式塔架的頂端最大位移小于圓錐式塔架的頂端最大位移,塔架在地震作用下的位移較在風(fēng)荷載下的位移小得多。索塔式塔架的最大應(yīng)力大于圓錐式塔架的最大應(yīng)力,索塔式塔架的最大應(yīng)力出現(xiàn)在拉索與塔架的連接處,圓錐式塔架的最大應(yīng)力出現(xiàn)在塔架頂端,但兩塔架的對(duì)大應(yīng)力均遠(yuǎn)小于