风力发电机塔架结构的设计方法研究

摘要

本文以内蒙古白云鄂博地区某1.5MW风力发电机锥筒型塔架为参考对象,对格构式钢管混凝土风力发电机塔架的设计方法进行了研究,并对影响塔架受力性能的控制指标和设计参数进行了分析。
　　格构式钢管混凝土风力发电机塔架的设计方法包括概念设计(塔架高度按最低高度计算公式和风力发电机组功率要求确定;塔架立面形状宜采用斜直线型;平面形状采用三角形;腹杆形式采用混合式;塔顶宽度取决于风力发电机组偏航轴承尺寸,取4.7m;塔底宽度取(1/4~1/10)H;塔柱与腹杆的夹角、塔架计算简图、荷载计算及组合、塔柱及腹杆内力计算方法及截面设计方法。采用当量惯性矩法计算变截面塔架的刚度;运用屈曲系数原理推导了塔架稳定性的理论验算公式。
　　利用ANSYS有限元软件研究了设计参数对塔架破坏模式和极限承载力的影响规律,研究结果表明:随着塔架宽高比、腹杆形式、塔柱径厚比，以及腹杆与塔柱刚度比的变化,塔架呈现腹杆局部屈曲破坏模式、腹杆局部屈曲与受拉塔柱屈服联合破坏模式以及节点破坏模式等三种破坏模式;塔架宽高比?和塔柱径厚比对塔架承载力起主要影响作用,腹杆形式和腹杆与塔柱刚度比，对塔架承载力的提高有限;建议塔架宽高比的取值宜在1/11~1/9之间,腹杆形式宜采用混合式(底层采用再分式,以上采用交叉式),塔柱径，厚宜在25~32之间,腹杆与塔柱刚度比?宜在0.006~0.012之间。
　　对1.5MW格构式钢管混凝土风力发电机塔架进行了设计,并对其进行强度、刚度和稳定性等控制指标分析,验证了设计方法的有效性,明确了塔架设计时塔柱由强度控制,腹杆由稳定性控制。

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1绪论

1.1风力发电概述

1.2风力发电机塔架研究现状

1.3课题提出与研究内容

1.4技术路线

2塔架的静力设计方法研究

2.1塔架概念设计

2.2杆件截面设计

2.3塔架结构验算

2.4本章小结

3塔架结构设计参数研究

3.1塔架有限元模型建立

3.2塔架设计参数分析

3.3塔架破坏模式的确定

3.4本章小结

4塔架控制指标分析

4.1格构式钢管混凝土风力发电塔架设计

4.2强度分析

4.3稳定性分析

4.4刚度分析

4.5控制指标确定

4.6本章小结

结论

参考文献

在学研究成果

致谢