大型锥台型风电塔架结构振动测试及抗风抗震反应研究

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作为发电设备的支撑结构,塔架所受荷载非常复杂,其安全性能直接关乎整个风力发电系统的正常运行。本文以内蒙古地区某1.5MW锥台型风力发电塔架为对象,首先对塔架结构进行了现场振动测试,然后对塔架结构适当简化并利用有限元软件ANSYS建立模型,并对塔架模型进行了模态分析、静力分析以及地震响应分析,在地震响应分析时考虑了竖向地震作用以及地基刚度对塔架动力响应的影响。研究结果表明:塔架实测结果与有限元模拟结果接近,其中一阶频率为0.5,一阶阻尼比为1.82%;塔架不会发生共振破坏;塔架在运行时风轮推力在额定风速时达到最大,最不利风荷载工况为暴风风速,在暴风风速下塔顶位移接近限值,而材料强度安全储备较大;塔架在七度罕遇地震作用、七度多遇地震和额定风共同作用下最大应力和塔顶位移均小于暴风荷载作用下塔架的响应,在七度罕遇地震和额定风共同作用下塔架仍处于弹性阶段,但塔顶位移超出正常使用限值,竖向地震作用对塔架应力和塔顶位移影响不大;土与结构相互作用对塔架动力响应影响较大,塔筒与基础接触部位以及门洞附近有应力集中,为塔架薄弱部位,塔架良好的抗震体系设计需考虑土与结构相互作用。本文对锥台型风力发电塔架结构的振动测试和有限元抗风抗震分析结果可以为风力发电塔架以及类似结构研究、设计及振动控制提供一定的参考依据。
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