风切变对风电机组塔筒定制化载荷特性影响

塔筒定制化过程中,塔底合弯矩极限载荷和塔底俯仰弯矩疲劳等效载荷是塔筒定制化设计的主要载荷。影响塔筒定制化设计主要载荷的因素有很多,本研究分析风切变幂指数对风电机组塔筒定制化载荷特性的影响,并以当前主流机型6.XMW风电机组,运用当前主流仿真软件GH Bladed软件,对于相同外部条件不同风切变幂指数下的风电机组塔筒定制化载荷仿真计算,计算分析出不同风切变幂指数对于风电机组塔筒定制化塔底合弯矩极限载荷和塔底俯仰弯矩疲劳等效载荷的特性影响规律并运用至风电机组塔筒定制化中去。     

大型海上风电机组整机涡激仿真

随着海上风电机组朝着大型化发展,塔筒高度和叶片长度都显著增加,并且海洋风比陆地风的湍流度更小,这些因素使得大型海上风电机组在吊装或停机状态下频繁出现涡激振动现象。涡激振动增大了风电机组发生强度失效以及疲劳寿命降低的风险。为研究大型海上风电机组整机涡激振动的机理,文章采用仿真方法对某大型海上机组实际发生的涡激振动现象进行复现和分析：首先对风电机组进行流场分析,然后提取流场分析得到的时序载荷,施加到风电机组有限元模型上,进行瞬态分析,从而实现流固耦合仿真。仿真结果表明：风电机组的涡激振动是一种流固耦合现象,主要原因是,在特定风况条件下,气流在塔筒和叶片的壁面处形成周期性脱落的漩涡,对壁面产生周期性的反向载荷。当载荷频率与机组振动的固有频率接近时,使机组发生共振。文章通过仿真方法揭示了大型海上风电机组发生涡激振动的机理,对提出风电机组涡激振动防治策略具有参考意义。     

风电机组电气设备雷击瞬态接地特性及差异化防护

风电机组电气设备直接或间接与接地系统相连,风机遭受雷击时需要对两者电位差提出差异化防护建议。结合矩量法给出风电机组的模块化雷击瞬态计算模型,针对雷击叶片或机舱避雷针时接地路径上电位分布找到雷击薄弱点,重点对机舱内电气设备、塔筒内机柜以及控制电缆提出差异性防护措施和建议：建议机舱内所有电气设备外壳和底板添加等电位连接线,显著降低两者电位差约90.7%;建议增加机舱内表面金属网格至8×8个,电磁场强度最大可降低83.71%,有效避免机舱内闭合电路产生耦合电流;建议控制电缆机舱端和塔底端双端接地,电缆的芯皮电位差可控制在2 kV以内;建议塔筒内机柜位于塔筒高度的1/3位置,并尽可能改善土壤接地环境以降低泄流时机柜接地电位。     

新型止水材料在海上风电风机基础工程中的应用

海上风力发电机组内部电气设备对室内环境空气湿度控制要求很高,因此风电机组预先埋入风机基础高桩混凝土承台中的过渡段塔筒与承台结合部位止水措施极其重要。文中介绍在东海大桥近海风电场风机基础中应用的新型止水材料的技术性能、施工操作流程及技术措施、健康与安全防护措施等。实际运行情况表明其能够满足设计使用性能要求。     

CCSC的设备监理之路

2011年9月,中国船级社认证公司（CCSC）正式获得风电塔筒设备监理资质。风电塔筒是整个风力发电机的支撑系统,其质量高低直接影响到风机的运行安全。近年来,由于塔筒倒塌事故的增多,塔筒监理工作的重要性也渐渐被人们所认识。但在塔筒监理领域,拥有国内塔筒设备监理资质的机构寥寥无几,而且长期以来国内风电塔筒监理市场一直被外资机构所垄断。为了打破这种局面,CCSC经过精心的准备,在已有的风电认证基础上,将服务领域向塔筒监理市场延伸,不仅迅速打开市场,而且在塔筒监理领域形成独树一帜的技术风格。CCSC总经理黄世元表示,作为独立、公正的第三方检验认证机构,塔筒监理只是我们递出的一张名片,我们希望为中国风电行业的健康发展多做一些事情。     

佐敦涂料为平海湾海上风电项目提供一站式解决方案

<正>2015年11月23日,全球领先的涂料及油漆供应商佐敦公司宣布,为莆田平海湾海上风电项目提供一站式解决方案,为塔筒、叶片、标基、机舱设备等重要部位提供防腐涂料产品与技术服务支持。平海湾海上风电项目工程总投资超过11亿元,总装机容量为50MW,包括10台5MW直驱永磁海上风电机组,项目投产后,预计年上网电量1.59亿千瓦时。福建是海上风电资源大     

海上风电机组门洞焊缝应力计算及测试验证

风电机组的塔筒门框焊缝应力状态复杂,且在机组全寿命周期服役过程中承受超高周的动态载荷,其疲劳可靠性是塔筒设计工程师需重点关注的设计项点之一。由于塔筒面内弯矩载荷Mx、My塔筒疲劳设计的主导载荷,在进行塔筒门框焊缝疲劳设计时仅考虑面内弯矩载荷即可,门框焊缝的疲劳强度计算精度取决于焊缝处评估应力的计算精度,门框焊缝疲劳强度的评估应力通常采用国际焊接学会（IIW）推荐的热点应力法计算得到。文章首先针对某大兆瓦海上风电机组得塔筒门框焊缝区域进行有限元仿真计算,得到在塔筒面内弯矩Mx、My的单位载荷作用下选定的多处门框焊缝应力插值点的应力结果。然后基于测试得到的塔底截面弯矩时间历程,线性推导得到各焊缝应力插值点处的应力时间历程。最后将推导得到的应力时间历程与测试得到的应力时间历程进行对比,以此验证门框焊缝应力计算模型的正当性。对比结果表明,文章采用的门框焊缝应力计算模型是满足工程设计需求的。     

起重船浮式安装风机塔筒和机舱的可行性分析

采用浮体动力学分析与冲击响应分析相结合的技术路线,以结构应力满足材料强度指标作为依据,探讨中广核岱山4#风场浮式分体安装风电机组塔筒分段和机舱的可行性.浮体动力学仿真考虑浮体与系泊系统耦合,计算得到起重船吊钩处的运动响应;冲击响应分析采用基于动力荷载放大系数和显式动力学分析2种方法进行.结算结果表明,分体安装塔筒分段和机舱时,对结构的冲击所产生的应力满足材料强度指标,浮式分体吊装可行.     

大型海上风电机组扭振瞬态响应计算研究

针对波动性的空气扭转载荷会严重影响风电机组传动系统中关键部件使用寿命的问题,以某5MW海上直驱型风电机组传动系统为研究对象,建立了模拟真实风的风剪切、塔影效应、湍流效应的气动载荷模型,归纳了风电机组扭振分析的计算流程,结合简化的风电机组双质量模型得到了传动系统在不同风载荷模型作用下的瞬态扭振响应特性。结果表明:风剪切—塔影效应对于风电机组的瞬态扭振响应影响较小,而湍流风效应对风电机组的扭振响应较大。     

国内最大功率3MW叶片认证纪实

叶片是风电机组的关键部件之一,其性能好坏直接影响风电机组的风能利用效率和机组所受载荷,在很大程度上决定了机组的整体性能。叶片结构可靠性是叶片捕获风能的保证,并直接影响风电机组的运行寿命,叶片结构设计的好坏,在很大程度上决定了风电机组的可靠性和利用风能的成本。为验证叶片设计的可靠性,需要对叶片进行设计认证及型式认证,目前认证工作主要参考的标准有IEC国际标准、GB国家标准、中国船级社CCS规范,认证工作遵循的原则为＂风力发电机组风轮叶片专用规则＂。2008年底到2009上半年,中国船级社认证公司（CCSC）对国内功率最大叶片——上海玻璃钢研究院3MW叶片进行了认证。经过双方近半年的努力,最终上玻院获得中国船级社颁发的3MW叶片设计认证、型式认证证书。     

海上风电场发电量折减系数设计后评价分析

在收集项目可研、初步设计和施工图设计方案、目标及依据的基础上,结合江苏某地海上风电场示范项目现场运行实际情况,针对海上风电场发电量折减系数,对比分析风电机组实际运行与设计方案存在的偏差以及原因,给出设计后的评估分析和优化方案。分析结果表明,风电机组功率曲线折减修正、风电机组可利用率折减修正、叶片污染折减修正、控制和湍流折减修正、气候影响停机折减修正、运行维护不可到达折减修正、风资源不确定性折减修正、厂用电折减修正均可进一步优化。     

长剑出鞘 全面出击——厦门中远物流精心操作亚洲最大风电项目

3月16日,厦门中远物流有限公司正式运作福建东山风电项目塔筒设备的运输,该项目的单机发电容量是国内之最,同时也是目前亚洲的最大的风电项目.这是继成功完成了东山风电第二批到货设备共计45片叶片的卸船运输工作,取得2006年物流业务领域的开门红后,厦门中远物流在整个东山风电项目当中的又一重头戏.此次塔筒共15套,每套分为上中下三段,共计45段,单段最长近30米,重量近60吨,是整个东山项目所有设备当中唯一属于国内生产的设备.对此,厦门中远物流有限公司更是下足了工夫,全程负责塔筒从厂家发运到码头装船、租船海运再到卸船倒运的全部环节,实现了真正意义上的综合物流服务。     

长剑出鞘全面出击--厦门中远物流精心操作亚洲最大风电项目

3月16日,厦门中远物流有限公司正式运作福建东山风电项目塔筒设备的运输,该项目的单机发电容量是国内之最,同时也是目前亚洲的最大的风电项目.这是继成功完成了东山风电第二批到货设备共计45片叶片的卸船运输工作,取得2006年物流业务领域的开门红后,厦门中远物流在整个东山风电项目当中的又一重头戏.此次塔筒共15套,每套分为上中下三段,共计45段,单段最长近30米,重量近60吨,是整个东山项目所有设备当中唯一属于国内生产的设备.对此,厦门中远物流有限公司更是下足了工夫,全程负责塔筒从厂家发运到码头装船、租船海运再到卸船倒运的全部环节,实现了真正意义上的综合物流服务.     

海上风电技术特性对比分析

从海上风能开发利用的技术包括所涉及风电场建设(机组排列、安装及运输、运行监控等)、风电机组设计、并网(海上高压系统、海底电缆、岸上接入设施等)等方面,对比分析海上风电与陆上风电的技术差异,结果表明海上风电在基础安装、运营维护等方面较陆上风电要求更高、难度更大。为进一步发展海上风电提供了参考。     

基于机舱式多普勒脉冲激光雷达测风的风速重构技术

近年来,激光雷达测风已经成为一种可靠的风速测量技术,为了在风电机组控制和监测中准确高效的使用激光雷达测风数据,需要对激光雷达测风数据进行高效、快速、准确的实时处理。目前机舱式激光雷达测风面临如下问题：激光雷达在受到来流风时会跟随机舱振动,导致实测数据波动进而对风速重构算法产生影响;激光雷达会受到风电机组叶片遮挡,导致实测数据缺失或出现无效数据。本文通过合理配置激光雷达参数,以雷达测风数据作为研究对象,对测风数据进行数值修正,消除机舱振动带来的误差,开发出一套先进先出嵌套循环判断填充算法解决叶片遮挡问题,建立线性剪切风场模型,基于递推最小二乘法求解风场特征参数,最后通过泰勒冻结湍流假说计算风轮面转子有效风速,与机舱内控制参数反演出的转子有效风速进行对比,得出两组数据相关性在0.9374,两组数据差值的标准差为0.3429,结果证明在实际应用中,使用该配置参数的激光雷达通过坐标修正和数据填充等技术手段,开发的风速重构模型算法能够准确的为风电机组控制系统提供可靠的控制输入参数。     

新型海上风电设备运输船舶设计研究

针对目前海上固定式风机安装周期长、成本高的问题,提出一种配合风电安装平台作业的风机设备运输船。通过对风电装备运输过程中的塔筒竖立运输、叶片叠层运输以及吊装时滑道工装翻桩等研究,表明该船舶可以很好地用于近海固定式风机的安装,在现有运输船舶空间有限的情况下,大大提高了施工效率,降低了海上风机安装成本。     

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。     

海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究

支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。     

远海自升式风电一体化运输与安装探讨

由于远海域自然环境更为恶劣,作业窗口期更短。充分利用窗口期,提高施工效率是风机安装施工的关键。通过调研和分析国内外风机运输和安装技术现状,以1 200 t自升式风电安装船和西门子4 MW机型为研究对象,提出利用自升式平台船垂直运输塔筒、水平叠加运输叶片的运输安装一体化技术,可减少涌浪对传统工艺中运输驳船的限制,提高窗口期的利用效率,提高施工工效,适用于远海风电场的建设。     

船舶安全通航高度测量系统设计

本文总结船舶安全通航保障技术,包括船舶通航净空宽度、船舶和桥墩之间的安全距离、航道水深以及弯道曲率半径,着重分析了三角高程测量技术以及双目立体视觉测量技术.构建了船舶高度测量系统,阐述了船舶目标检测、轮廓提取以及变换矫正技术.本文研究对于推动船舶安全技术、促进船舶高度测量系统的发展有积极地意义.