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一兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架原型的分析與設(shè)計
摘要
在本文中，介紹的是1兆瓦風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架原型分析與設(shè)計中的一些基本特點(diǎn)。塔筒是一個沿其高度變截面和變厚度的結(jié)構(gòu)，其高度為44.075m。塔筒是由S355J2G3鋼板制造而成。對于塔架結(jié)構(gòu)的仿真，可采用兩種不同的有限元模型。根據(jù)第二種有限元模型的分析結(jié)果，鋼塔設(shè)計重力載荷、地震載荷、風(fēng)荷載是依據(jù)有關(guān)歐洲規(guī)范的規(guī)定。特別是，關(guān)于塔架地震載荷的動態(tài)原型分析是根據(jù)Greek Antiseismic Code（EAK2000）標(biāo)準(zhǔn)。塔架結(jié)構(gòu)的疲勞驗(yàn)算也是依據(jù)的歐洲規(guī)范的要求。在文章的最后部分，我們會詳細(xì)討論分析前和設(shè)計過程中要注意的問題。2003 版權(quán)所有 Elsevier科學(xué)股份有限公司。 關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔，塔架，靜態(tài)分析，抗震分析，疲勞分析
1.引言
在過去幾十年，對可持續(xù)能源的需求導(dǎo)致了大量的創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)生。在不久的將來由于燃料的短缺及傳統(tǒng)電力生產(chǎn)方法對環(huán)境的破壞，會迫使人們在能源生產(chǎn)領(lǐng)域探索新的方向。最近的調(diào)查顯示，清潔能源（例如：風(fēng)能和太陽能）已成為這方面研究的基礎(chǔ)學(xué)科。其中通過人們不斷地努力，風(fēng)場——一種專業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，對清潔能源的開發(fā)起了帶頭作用。事實(shí)上，風(fēng)場是由一系列的由鋼塔支撐的風(fēng)力渦輪機(jī)組成。在豐富的理論背景的指導(dǎo)下，了解有關(guān)技術(shù)要素和開發(fā)此類技術(shù)所必需的軟件是當(dāng)今對這類結(jié)構(gòu)研究的成果（例如1.2）。根據(jù)調(diào)查顯示，用于制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒建筑用鋼近年來急劇增加。在下文中，從選型方面對風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架的原型的設(shè)計有著詳細(xì)介紹。
2.塔架的結(jié)構(gòu)
我們所研究的塔筒原型是位于希臘拉科尼亞境內(nèi)海拔為800-1050m一個名叫Kalogerovouni山上的正在建設(shè)中的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔架。風(fēng)渦輪機(jī)制造商已設(shè)計了轉(zhuǎn)子、葉片和所有設(shè)備——包括發(fā)動機(jī)艙以及各種輔助設(shè)備。特別是，在1兆瓦容量發(fā)電機(jī)組的鋼塔頂部安裝了3刃懸臂式葉片。葉片是由玻璃纖維聚酯材料制造而成并且固定在的變漿軸承上，變漿軸承可調(diào)整葉片90°迎角來關(guān)閉葉片。變槳軸承既要允許精細(xì)調(diào)諧的最大功率又要降低了轉(zhuǎn)子在極端條件下的風(fēng)荷載。主軸要有足夠的長度能夠?qū)ΨQ布置在塔筒軸線上，這樣可以將彎矩以最優(yōu)的方式傳遞到偏航系統(tǒng)及鋼結(jié)構(gòu)上。
塔筒是一個在地基處外部直徑為