兆瓦级风力发电机组塔架强度分析.pdfVIP

· 电气技术与 自动化 · 易权，等 ·兆瓦级风力发电机组塔架强度分析 兆瓦级风力发 电机组塔架强度分析 易权，尚刚，蔡全 (南车株洲电力机车研究所有限公司 风 电事业部 。湖南 株洲 412001) 摘 要：塔架的强度分析包括极限强度分析和疲劳强度分析。极限强度分析是指塔架在极限 载荷作用下 ，得 出各截面的VonMisses应力 ，再与材料的许用应力比较判断。对作用在塔架上 的疲劳载荷谱，通过通道合并和雨流统计得到各焊址处的等效疲劳载荷，并结合 S-N曲线进行 疲劳损伤判断。 关键词：风力发电机组；塔架；强度 ；疲劳 中图分类号：TK83 文献标志码 ：B 文章编号：1671276(2012)01-0178-03 StrengthAnalysisforM ulti．MW W indTurbineTower YIQuan，SHANGGang，CAIQuart (CSRZhuzhouElectricLocomotiveResearchInstituteCo．，Ltd．，WindPowerBusinessUnit，Zhuzhou421000，China) Abstract：Towerstrengthanalysiscontainsultimatestrengthanalysisandfatigueanalysis．ThispapercalculatesVonMissesstress undertheultimateloadactingontowersectionandcomparesthis~resswiththeallowedstress．Accordingtotheroleoffatigue in thetower，throughthechannelmergingandweldingsite，italsogetstheequivalentfatigueloadbyrain—flow statistics，andcombines S—Ncurvestojudgethef~iguedamage． Keywords：windturbine；tower；strength；f~igue 0 绪论 1 塔架基本参数 为确保现代兆瓦级风力发电机组设计、制造和运行维 本文以某兆瓦级风力发电机组锥形塔架为例，该塔 护过程的规范，对其进行相关的认证是重要的一步。通过 架塔顶离地面高度为80m，为了方便运输和安装，该塔 严格认证的风力发电机组被认为是值得信赖和可靠的，这 架总共分为4段，塔段之间采用L型法兰和高强螺栓连 不但有助于开拓市场，甚至在某些国家，通过特定的认证是 接 ，每段塔段又 由多块不 同板厚的钢板焊接而成。几何 风力发电机组投产运行的强制法律要求…。目前 ，国际上 参数如表 1所示 (由于篇幅的原 因，以下表格仅取 了其 通用的风电认证规范有 IEC614001、德国劳埃德 (GL)认证 中七节焊接段)，各焊接段直径和壁厚 随高度的变化而 规范、丹麦的DS472标准 和我国的鉴衡认证。 变化 。 塔架是风力发电机组主要的承载部件，塔架承载着风 表 1 塔架焊接段基本参数 机传过来所有的载荷。对塔架的分析计算是要确保风机 在使用期限内不发生任何失效。目前较为常见的强度失 效形式有静强度失效和疲劳强度失效，本文主要是对上述 两种强度进行校核计算。 塔架的制造过程主要是钢材的焊接过程 ，塔架中焊缝 主要由环焊缝 、纵焊缝组成。针对风力发电机组的塔架而 言，纵焊缝所受载荷基本与环焊缝相同，只是位置不同，纵 焊缝与环焊缝存在交汇点，该交汇点一般可以代表纵焊缝 的应力状态，所以只要环形焊缝满足极限强度设计要求， 本文选取的坐标系是 GL规范中通用 的塔顶坐标系 纵焊缝 自然就满足了要求。通过