第6章_塔架与基础.pdf

6章 塔架与基础 大型风力发电机组塔架高度可达100m，重量超过百吨 (约占风电机组总重的一半)，成本约占风电机组总成本的 15%~20%。 由于风电机组的零部件几乎全部安装在塔架上，塔架 一旦发生倾倒垮塌，往往造成整个风电机组的毁灭性损失 。 图6-1是两例典型的塔架事故照片，图a为暴风导致的 塔架局部失稳，使整个风电机组倾倒毁坏，图b则是由于 基础设计与施工等方面存在问题，经雨水浸泡后的基础 质松软导致塔架被连根拔起，使风电机组报废。 因此，塔架设计对风电机组的安全性与经济性具有重 图6-1 倾倒的风电机组塔架及基础 要影响。 u 设计概述 l 塔架高度 塔架要承受整个风电机组的载荷，还要承受外界的风压等载荷。 塔架高度的增加可从高空捕获更多风能，降低湍流所造成的影 塔架的设计过程中，不仅需要考虑与这些载荷相关的承载结构，同时 响，并提高年发电量。风机的高度每增加一倍，风速增加10%，风能 还要考虑塔架性能与成本、组装、运输等因素的关系。 增加30%。相应的，塔架高度增加一倍，为避免塔架的局部屈曲，则 n 塔架的设计要素 塔筒直径和壁厚也要倍增，塔架总重至少增加到四倍。 l 塔架高度 塔架高度参数的选择与地形和地貌有关，如陆地与海上风电机组 由于风速与距地面高度有关，增高塔架可使风轮获取更多的风能 会有所不同。陆地的地表相对粗糙且风速随高度变化缓慢，可能需要 ，但制造更高的塔架也需要更多的材料，使其造价相应增加。实际上 较高的塔架，而海平面较光滑、风速沿高度变化梯度大。一般而论， ，在风电机组总体设计阶段就要综合考虑这些因素对塔架的高度参数 即使相同容量的风电机组，在近海安装的风电机组塔架高度相对较低 进行优化。根据 3章的有关分析，大型风电机组的塔架高度H可按 。考虑地貌因素的塔架最低设计高度一般可用下式估算： 下式初定： H = h + C + R H = (l ~ 1.3)D 式中，h为风电机组附近障碍物高度；C为障碍物最高点到风轮扫掠 式中，D为风轮直径。 面最低点的距离(最小取1.5~2.0m)；R为风轮半径。 2 ） l 塔架高度 l 塔架的强度与刚度 对于一定额定功率的风电机组，塔架高度在一定范围内变化。表 塔架的主要功能是支承机舱的所有零部件，风电机组的各种载荷 6-1列出几种型号的大型风电机组的额定功率、风轮直径及塔架高度