风机塔筒倾斜测量方法和重力二阶效应研究

摘要

鉴于我国风机近年来发展迅速，但起步较晚，设计和施工各方面都还不成熟，没有统一的理论规范进行指导，因风致疲劳引起的风机基础损伤，导致塔筒产生摇晃倾斜，甚至引起倒塌等严重事故亦有发生，风机机组安全问题令人担忧。为此，本文以风机2MW重力式风机机组为研究对象，对多台问题风机和正常风机运用双站点测法技术对风机塔筒倾斜量进行测量，基于误差传播定律，建立了双站点测法的风机塔筒倾斜量测量方法的数学模型，进行了误差精度分析，取得了以下成果： （1）提出了基于免棱镜全站仪双站点测法对风机塔筒倾斜测量过程。建立了基于误差传播定律的分析模型，进行了双站点测法的误差精度分析，得出误差精度计算公式。双站点测量方法对山区风场的测量更有效，本文对双站点及单站点实际中的椭圆误差分析结果表明：单站点测量方法的误差结果明显大于双站点测量的误差结果。 （2）某风电场多台风机基础检测结果表明，双站点测量能有效地检测测试截面间的倾斜量，是一种较好的无损检测方法。10#问题风机多次倾斜量测量结果表明风机倾斜量测量检测对于发现其下部疲劳损伤具有一定效果。该倾斜量明显大于风机基础环因疲劳损伤而产生的倾斜，风机塔筒变形不仅与底部基础环初始倾斜有关，而且与风向、风荷载大小、机头偏心产生的重力二阶效应有关。 （3）应用全站仪测量风机塔筒倾斜量，测量误差在16mm以内，可以达到十分理想的测量精度。熟练运用整个测量过程，不仅可以提高测量的速度和精度，更重要的是不需要爬到风机塔筒的顶部，也不需要量测风机塔筒的半径，可以节省大量的人力物力。 （4）基于SAP2000对风机直杆和斜杆模型建模，分析结果表明，由于结构自重因偏心产生的弯矩较风致弯矩相对较小，所以因基础倾斜较未倾斜时产生的弯矩增量均小于5%，考虑安全储备，风机基础可按原加固设计方案采用。但是，鉴于风机塔筒80m左右的高度，且钢筒偏柔，0.38%的倾斜度相对较大，难以有效地保证其正常运行。为此，针对10#风机基础，建议直接拆除后加固较为稳妥，以免二次投入。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 研究现状

1.3 风机遇到的问题

1.4 本文的主要研究内容

第2章 风机塔筒倾斜测量原理和误差精度分析

2.1 引言

2.2 风机塔筒顶部和底部的中心坐标测定

2.3 风机塔筒倾斜量的计算

2.4 风机塔筒倾斜测量计算及误差精度分析

2.5 椭圆测量方法误差分析

2.6 本章小结

第3章 风机塔筒倾斜测量现场实测分析

3.1 工程概况

3.2 风机塔筒倾斜量测量检测结果

3.3 本章小结

第4章 风机塔筒重力二阶效应的讨论

4.1 引言

4.2 风机塔筒有限元建模

4.3 各工况计算结果

4.4 计算结果

4.5 本章小结

第5章 研究结论与展望

5.1 研究结论

5.2 研究不足及展望

参考文献

附录A 攻读学位期间发表的论文与科研成果清单

致谢