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超高柔性塔架,即高度在110m以上,塔筒固有频率与风轮转速的1P存在交点,且塔架主体以结构钢为主的塔架。在超高柔性塔架的应用中,需要注意的风险点很多,着重介绍下面几点:
1、涡激振动
当流体经过一个圆形截面物体后,会在物体后面形成不对称交叉排列的层流涡街,由于漩涡脱落,在结构中会产生垂直风向的水平干扰力。当涡街激发频率与塔架频率相近,则会引起塔架涡激共振,若共振不能及时抑制,会引起灾难性后果。
对于涡激振动的预防,可以在塔架中添加多种方案的破涡结构来破坏涡街形成,以避免涡激振动对机组产生破坏。所以,涡激振动会使风机安装及前期维护要求非常高。
2、设计安全裕度
塔架固有频率与风轮转动频率存在交点,超高柔塔控制程序比常规塔架要求高,要求更精确的控制算法与策略。而随着控制程序的复杂化,其出现故障的概率也随之增加。
由于目前风电行业竞争激烈,为了提高方案经济性,各整机厂在降成本方面各显神通,降重方案层出不穷。在应用中,建议秉承“强柱弱梁”的基本思想,降低出现倒塔的风险。
3、制造及安装质量
超高柔性塔架较传统刚性塔架有更大的载荷。这就对制造及安装提出更高的要求。在制造阶段,材料缺陷与制造误差不可避免;在安装阶段,安装质量同样难以完美。而材料与产品缺陷会随着材料用量的增多而积累。超高塔架出现缺陷概率必然比常规塔架要高。这就要求超高塔架具有更严格的工艺控制要求。
在塔架结构中,法兰联结位置是最容易出现问题的位置。在吊装过程中,保证法兰螺栓拧紧力矩是至关重要的,由于多方面的不确定性,在实际施工中,法兰螺栓的预紧力往往难以保证,对机组运行产生重大隐患。
目前国内风电行业竞争加剧,超高柔性塔架发展迅速,也出现了一些问题,如我国江苏省和山东省的某些风电场中,就疑似发生了超高柔性塔架的倒塔事故,虽然事故原因未经官方宣布,但可能与上述风险点有关,不得不引起行业注意。
所以,超高柔性塔架的发展并非一帆风顺,需要行业共同努力一起克服上述风险点,来推动行业技术进步。
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