随着我国经济建设的高速发展,目前我国对于电力的需求也在不断的提升。而正是由于这种特点,找出一种高效洁净的发电方式就显得极为重要。风机塔筒、发电机机舱安装是风电项目的关键工作、项目的直线工期,制约着项目能否按期完成,而在上述工作的施工过程中,时常会遇到塔筒或机舱受到风吹而摇晃的现象。因此,如何有效抑制或避免吊装过程中风力产生的这种现象,确保塔筒和机舱吊装质量和安全已成为现场管理者和施工人员重点关注的问题。通过现场处理涡激振动的全过程,分析了涡激振动产生的原理及采取的处理措施。
1预埋塔筒风力机概述
中国内陆地区大部分风电场主要应用的是预埋塔筒,以此来进行风力发电操作,并应用基础环来完成塔筒以及基础间的有效连接。近年来,发现中国应用的部分预埋塔筒风力机在经过一段时期的运行后出现比较严重的竖向振动,在此情况下如果不及时采取有效的解决措施,很有可能出现发电塔的倒塌或毁坏问题。现阶段,在风力机的设置中,其监测系统一般位于发电组件当中。中国对于塔筒以及叶片出现的损伤问题进行了大量的研究,但针对风力机基础的分析研究比较匮乏。另外,中国目前已经有很多预埋塔筒式类型的风力机开始进入其使用寿命的尾端,已经出现了许多隐患问题。因此,为了有效确保风力机内部结构具有良好的稳定性和安全性,需要对初步完成建设和已经投入使用的风力机基础进行全面、有效的监测,从而加强对其安全性能和受力情况的了解和掌握。
2风力发电塔的基础现状
目前我国风力发电塔在基础建设的过程中,大多数是使用厂家提供的标准图纸,其中的钢筋混凝土板式独立拓展基础的形式较为单一,同时这种结构在实际的设计过程中,设计单位在进行修改时,必须得到厂家的认可。但在此过程中,这种结构也有其独特的优点,首先在施工过程中,显得较为简便并且工程实践的经验显得较为丰富,同时基础和上部塔筒的连接往往是通过埋入式塔筒实现的,和上部法兰的连接方式相同,因此便于彼岸准话。当风机的功率较小,而基础底板的悬挑较小,这种基础形式也会显得较为合理。但在此过程中仍然存在有较为严重的问题。首先基础形式过于单一,在实际的使用过程中无法适应不同地质条件,同时独立拓展基础的抗压能力显得过高,但抗弯效率较低,在实际的使用过程中,基础边缘和地基的脱开常起控制作用。而埋入式塔筒也会导致基础桩墩的最大受力截面的强度以及刚度突然降低,极易出现应力集中以及脆性破坏等情况。同时相对于大功率的风机,这种板式基础的悬挑长度过大,在实际的使用过程中,经济性较差。因此目前为了进一步的改进我国的风力发电塔的基础设计,需要对于这些问题进行着重关注。本文将对于目前风力发电塔基础设计的改进方法进行研究。
3风力发电塔基础环基础疲劳破坏加固方法
3.1缆风绳抑制涡激振动
通过缆风绳施加外力破坏塔筒两侧的风动受力情况并限制塔筒初始晃动的位移幅度,从而使其无法产生塔筒刚体自由状态下的涡激摆振,可以限制塔筒产生涡激过程中出现的振动能量累计。该方式在实际施工过程中运用的较为普遍,在可能形成“涡激振动”工况的施工条件时,提前预判并牵引出两根缆风绳,如出现“塔晃”现象,及时施加外力以消除晃动,从而避免可能导致的损害。
3.2塔筒固定
转动塔筒,直到法兰上下孔精确对齐,对称穿上定位销并定好位置后,迅速在每个定位销两侧穿入螺栓(从下往上)。带上大约1/3的螺栓后,再次放低吊钩至两个法兰面完全接触,此时吊车仍需保持提升力,直至带完所有剩下的螺栓。用电动扳手预紧。吊车脱钩并拆除吊具。高强螺栓紧固作为塔筒安装的关键控制要点,直接影响塔筒的安装质量,必须从以下方面严格控制:1)各连接面应进行清洁,并清除螺栓孔的铁锈、杂物、毛刺;2)高强度螺栓施工中所用的扭矩扳手,在使用前必须校准,其扭矩误差不得大于±5%,合格后方可使用。根据高强螺栓规格调整好液压扳手的力矩,使各连接点的预紧和终拧力矩符合要求;3)螺栓连接副要齐全、完好,按照紧固顺序和方向施工,以保证紧固均匀,从门中心下面的螺栓开始,对角线方向紧固法兰螺栓,分两遍紧固,第一次达到50%、第二次100%。逐个将螺栓拧紧到规定的力矩值,整个高强度螺栓紧固的作业过程中必须保证连续性,直到不间断完成终拧扭矩;4)检查塔筒的垂直度和法兰盘的结合情况,塔筒和法兰盘的接触面应达到90%以上;用0.25mm的塞尺检查接触面间隙,如果可以碰到连接螺栓,或者可以看到连接处有间隙,法兰间必须用薄垫片垫上;5)在对螺栓进行紧固的过程中须要使用橡胶垫对塔壁进行防护,液压扳手不得与塔筒直接接触,每完成一个螺栓紧固后及时标记,以防止重复或遗漏。所有螺栓完成紧固后对螺栓喷涂冷喷锌进行防腐处理并划防松标记线;6)力矩验收合格后,清除表面污物和锈蚀,将外露塔筒的锚栓及螺母用保护罩盖上,并在锚栓及螺母与保护罩的缝隙中填充防腐油脂。
3.3基础应变计结果
在对塔筒应变进行监测时,其基准值的设立为基础内部应变以及应变计和风力机停止运行后的同一时段产生的数值。在进行基础养护的过程中,法兰板外侧出现的裂缝不断扩大,其裂缝面已经开始张开,并且裂缝的宽度还会随着外荷载的不断扩大而继续向外蔓延,内侧裂缝则会在进行养护之后开始闭合。剩余各部分应变计需要全部设置于法兰板上下两部分,应变所产生的变化幅值不可以超过法兰板两侧设立的应变计。法兰板两侧出现的变形主要聚集在裂缝产生位置,因为裂缝没有穿过设置为45°倾斜角的应变计,所以应变计读数并没有出现显著的变化。低频荷载即风速会对基础压应变的具体分布产生较大的影响,而高频荷载不会产生较大影响。如果风向为西南风,基础环受到外力影响会出现旋转,设置在法兰板受压侧的应变计数值会受到风速影响发生变化,其余应变计则不会出现显著变化。
3.4将独立拓展基础压力分布进行改进
风力发电塔在实际的进行建设过程中,往往会受到较小的压力,但在此过程中的弯矩往往显得较大。但在此过程中,独立拓展基础的抗压能力较高,但是抗弯的能力较低,因此在实际的实施风力发电塔的建设过程中,往往无法较好的建设。正是由于这种特点我们可以在基础底板的中心垫圆形的位置使地基和地面进行接触,并且使压应力出现增大以及弯曲应力不变的效果。因此能够使得以往进行风力发电塔建设过程中出现的基础边缘脱离土地的情况得到显著的改善。
结语
在风力机投入运行后应该根据其应变片相关信息数据,建立起荷载以及基础部分之间的关联性,从而对风力机基础的实际受力情况进行分析,以此来获得其应变预警限值,最终使工作人员可以对风力机基础的实际状态做出有效的评估。
参考文献
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