風(fēng)機選址對支撐結(jié)構(gòu)安全性的影響

楊維宇

國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司北京 北京 100039

現(xiàn)階段，針對風(fēng)力發(fā)電支撐結(jié)構(gòu)的使用，其安全性問題是其中較為重要的問題，逐漸引起了人們的重視。通過對風(fēng)機的支撐結(jié)構(gòu)予以模擬分析，對其經(jīng)歷臺風(fēng)作用破壞之后的支撐結(jié)構(gòu)完整性予以分析，在影響因素中螺栓松動破壞、基礎(chǔ)混凝土破碎以及整體顛覆等方面，對其安全性產(chǎn)生了較大的影響。但是針對風(fēng)機選址對支撐結(jié)構(gòu)安全性產(chǎn)生的影響方面研究并不多。因此，為大幅度提高風(fēng)電建設(shè)的安全性，需要對風(fēng)機選址問題予以重視，以此提高工程能建設(shè)的整體性安全，提高生產(chǎn)效率。

1 關(guān)于風(fēng)機選址對支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響分析

在實際的工程建設(shè)中，風(fēng)機選址對支撐架構(gòu)安全性產(chǎn)生的影響主要從這幾方面劃分，也就是不良地質(zhì)造成的基礎(chǔ)性沉降、區(qū)域天氣原因產(chǎn)生的裹冰作用，以及海上風(fēng)電的氯離子產(chǎn)生的侵蝕原因。

1.1 關(guān)于不良地質(zhì)造成的基礎(chǔ)沉降分析

一些大型以及中型的風(fēng)電場工程廠址大多設(shè)置在荒灘、丘陵以及沿海，類似于一些近海區(qū)域[1]。區(qū)別于一般的高聳建筑物，風(fēng)電發(fā)電機在實際使用過程中主要承受特殊性的荷載力，因此機組搭建的基礎(chǔ)塔架承受的荷載力與其一般不同，其荷載力存在特殊性，其使用的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式以及地基處理方案都具有復(fù)雜性，因此在實際的風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計中是存在的主要問題，其中風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)的安全性以及穩(wěn)定性的設(shè)計對風(fēng)力發(fā)電機機組安全運行起到保證作用。

1.2 關(guān)于區(qū)域天氣影響下的裹冰作用分析

在氣候較冷的情況下，或者是雪災(zāi)的發(fā)生，都會對電力設(shè)施破壞較為嚴(yán)重，并且輸電塔架的坍塌對周邊的居民以及環(huán)境影響都會比較大。其中輸電鐵塔的倒塌地段其覆冰的厚度達(dá)到50毫米，這一規(guī)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在設(shè)計時的規(guī)范化規(guī)定。并且在較為嚴(yán)重的覆冰荷載之下，以及風(fēng)力的加持會導(dǎo)致導(dǎo)線存在較大的張力，鐵塔本身的覆冰就會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌[2]。因此，通過對其進(jìn)行有效研究，在裹冰作用之下，對輸電塔架的動力特性予以研究，并且針對這一方面的研究數(shù)量并不多，輸電塔與風(fēng)機塔架較為相似，在研究中也存在一定的借鑒意義。

風(fēng)力發(fā)電機作為一種高聳建筑物，需要對風(fēng)機表面的裹冰引起的荷載以及擋風(fēng)面積增大之間的聯(lián)系予以分析。其中相關(guān)的規(guī)范要求規(guī)定，裹冰厚度存在推薦值，在重度裹冰地區(qū)，其處于10-20毫米，在輕度裹冰地區(qū)，處于5-10毫米，但是在實際的檢測中，結(jié)構(gòu)裹冰的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)定的推薦值[3]。

1.3 關(guān)于裹冰作用的具體分析

通過對裹冰作用予以分析，設(shè)定塔筒的高度為70米，底部直徑為4.2米，頂部直徑為2.6米，并且通過對實際情況予以分析，其中主要分為沒有裹冰以及不同的裹冰厚度幾種情況，對其固有頻率予以分析。

1.4 關(guān)于輸電塔架裹冰作用分析

通過對輸電塔架的裹冰作用動力特性予以具體分析，其中輸電塔架為500V高壓酒杯型直線塔架模型，并且高度為38米。通過分析可以知道，風(fēng)電塔架以及輸電塔架根據(jù)其自振頻率伴隨著振型數(shù)量的變化，其中規(guī)律存在共同性。對沒有裹冰以及裹冰之后予以比較，其頻率值相差較大，在裹冰的厚度達(dá)到30毫米時，或者是其以上高度，其頻率值相差較大，結(jié)構(gòu)處于相同狀態(tài)，但是動力的性能相差較大。其中裹冰的厚度為60毫米時，其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過已經(jīng)規(guī)范的限定值。

風(fēng)電塔架的自振頻率與同階段輸電塔架進(jìn)行對比，頻率較小，并且輸電塔架的自身頻率伴隨著裹冰的厚度增加，其降低的幅度會逐漸增加，在裹冰的厚度為10毫米時，輸電塔架的頻率會逐漸減小幅度，數(shù)值主要為8.8%，其中風(fēng)電塔架為3%；在裹冰的厚度為30毫米時，輸電塔架的頻率會逐漸減小幅度，數(shù)值主要為21.1%，風(fēng)電塔架為8%；在裹冰的厚度為60毫米時，輸電塔架數(shù)值主要為33%，風(fēng)電塔架為16.3%[4]。

因此裹冰的厚度增加對塔架的動力特性會予以改變，這也是塔架坍塌的重要原因。

1.5 關(guān)于氯離子侵蝕效應(yīng)分析

伴隨著技術(shù)水平的提高，海上發(fā)電的快速發(fā)展，其中安全性問題也是人們十分重視的問題，并且相比于陸地的風(fēng)機，其顯著性的特點為在海水的侵蝕作用下，會對基礎(chǔ)建筑造成影響。海水中含有3%鹽分，主要成分為氯離子，并且氯離子對混凝土的侵蝕作用較為多樣，其中主要有毛細(xì)管作用、滲透作用、擴散作用以及電化學(xué)遷移。

混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕防護(hù)作用需要針對結(jié)構(gòu)使用的具體功能以及海洋環(huán)境，主要采取的措施為選擇合理化的結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的施工工藝，防止結(jié)構(gòu)形成銹蝕通道；對混凝土自身的性能予以改善，使用抗腐蝕性較強以及抗?jié)B性較強的混凝土，對混凝土的保護(hù)層厚度予以增強；對混凝土的表面予以涂層，防止其出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象[5]。

2 結(jié)語

風(fēng)電建設(shè)規(guī)模的逐漸擴大，對其安全性問題的重視程度也在逐漸提高，通過對其中不良地質(zhì)條件導(dǎo)致基礎(chǔ)沉降、整體顛覆等問題予以分析，對其中的裹冰厚度影響進(jìn)行探討，根據(jù)研究結(jié)果，以此提高支撐結(jié)構(gòu)的建設(shè)水平，保證建設(shè)過程中的安全性提高。在對建設(shè)經(jīng)濟(jì)予以考慮的前提下，需要對支撐結(jié)構(gòu)的裹冰厚度、氯離子侵蝕等進(jìn)行考慮，以此提高支撐結(jié)構(gòu)的強度以及耐久性。