風(fēng)力發(fā)電機(jī)組塔筒傾斜的測(cè)量及運(yùn)行時(shí)的受力分析

白 杰 ，曹 恒

1.寧夏賀蘭山風(fēng)力發(fā)電廠，寧夏銀川 750001

2.寧夏賀蘭山風(fēng)力發(fā)電廠，寧夏銀川 750001

1 測(cè)量方案

首先選擇一觀測(cè)點(diǎn)A，該點(diǎn)必須滿足條件：到塔筒的距離遠(yuǎn)大于塔筒的半徑。通過(guò)全站儀觀測(cè)外塔筒的兩個(gè)邊緣（B，C），可以確定∠BAC的角度，從而得到了∠BAO的角度，由此確定底塔筒的圓心O點(diǎn)的位置，同時(shí)也確定AO與低塔筒的外邊緣的交點(diǎn)X的位置，即可測(cè)量到AX的長(zhǎng)度。同樣的方法確定也可確定M點(diǎn)的位置，這樣就可以精確的測(cè)量到∠MAO的大小。

直線HOQ與AO垂直，這樣在直角三角形AOH中可以計(jì)算出HO的長(zhǎng)度：

HO=AO·tg∠HAO，其中，AO=AX+XO

XO為底塔筒的半徑，直接測(cè)量并不精確，這時(shí)可以測(cè)量底塔筒的周長(zhǎng)S，從而計(jì)算出半徑XO=S/2Л

接下來(lái)在與AO垂直的方向，選取第2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)Q，同樣要求，Q到塔筒的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于塔筒半徑，用和上述同樣的方法，可以測(cè)量出∠MQO的大小，同時(shí)由于A點(diǎn)的選點(diǎn)要求，即到塔筒的距離遠(yuǎn)大于塔筒的半徑，所以∠MAO是很小的，也就是可以近似看作直線HQ是垂直于AH的，這樣在直角三角形MHQ中可以計(jì)算出：MH=HQ·tg∠HQO，其中：HQ=OQ±HO

正負(fù)符號(hào)的選擇取決于Q點(diǎn)位置的選取，如圖所示，HQ=OQ+HQ，若Q點(diǎn)選在AO的另一邊則HQ=OQ-HO。

這樣，在直角三角形MHO中，兩直角邊已經(jīng)知道，便可以計(jì)算出偏移量MO的大?。篗O=

針對(duì)各種風(fēng)機(jī)要求可以判斷該偏移量是否在允許的范圍之內(nèi)，例如某風(fēng)機(jī)的規(guī)定傾斜度最大許可值為8mm/m,對(duì)于65m的塔筒，其偏移量的最大值為：8×65mm=520mm。當(dāng)MO在該范圍之內(nèi)，即為可以允許的。

2 風(fēng)機(jī)運(yùn)行對(duì)塔筒傾斜造成的影響

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的葉輪大多是由三條窄而長(zhǎng)的槳葉構(gòu)成，空氣的動(dòng)力在槳葉上產(chǎn)生了兩種效果的力：升力和推力，升力用來(lái)推動(dòng)槳葉旋轉(zhuǎn)使發(fā)電機(jī)風(fēng)力機(jī)發(fā)電，而水平方向的推力對(duì)風(fēng)力機(jī)是破壞力，不但不對(duì)發(fā)電產(chǎn)生任何作用，還使風(fēng)機(jī)及塔筒受到了水平及方向的載荷。

G為塔筒之外的風(fēng)力發(fā)電機(jī)所有部件的重量，假設(shè)它和塔筒中心不在一條線上，離心距離為e；F為風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)的推力；M為風(fēng)機(jī)的升力的作用力距。

在這些作用力下塔筒會(huì)發(fā)生彎曲變形，進(jìn)而影響頂、底塔筒中心的偏移量。

現(xiàn)用疊加法計(jì)算偏移：

2.1 推力F的影響

在推力F的作用下，塔筒會(huì)向F力的方向（即右邊）彎曲，因此產(chǎn)生的偏移為：

2.2 升力力矩M的影響

在升力力矩M的作用下，塔筒會(huì)向面向紙張向里的方向彎曲，此時(shí)產(chǎn)生的偏移為：

2.3 重力G產(chǎn)生的影響

G為塔筒之外的所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重量，它和塔筒中心不在一條線上，離心距離為e，

其中，等效力矩MG=G·e ，此時(shí)產(chǎn)生的偏移為水平方向，

每個(gè)葉片受到的推力的經(jīng)驗(yàn)公式為F葉片=K2Sv2

3 公式分析

塔筒材料和幾何形狀的選擇對(duì)于降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的變形是十分有效的，因?yàn)橹圃臁徇\(yùn)輸?shù)仍驅(qū)е戮植繀^(qū)域塔筒材料的彈性模量E和關(guān)于中性軸的慣性距I減小，從而使變形擴(kuò)大，對(duì)風(fēng)機(jī)的影響可能是毀滅性的，因此在風(fēng)機(jī)吊裝初期對(duì)于塔筒的驗(yàn)收檢查應(yīng)當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)。建議在驗(yàn)收過(guò)程中增加塔筒傾斜度測(cè)量項(xiàng)目；對(duì)于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的風(fēng)電廠，建議將塔筒傾斜度測(cè)量納入風(fēng)機(jī)技術(shù)監(jiān)督項(xiàng)目，定期進(jìn)行檢查。

適當(dāng)?shù)恼{(diào)整風(fēng)機(jī)除塔筒外其他部分葉片和機(jī)艙的重心位置，即調(diào)整公式中e的大小和正負(fù)號(hào)，對(duì)于減小運(yùn)行時(shí)的塔筒變形量是有幫助的。

[1]鴻文主編.材料力學(xué).3版.高等教育出版社.

[2]蘇紹禹編著.風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與維護(hù)運(yùn)行.中國(guó)電力出版社.