风机的风载荷的计算
风机参数计算(精)
风机常识-风机知识风机是一种用于压缩和输送气体的机械，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。
风机分类及用途：透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。
容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。
离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。
轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。
混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。
横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。
(以绝对压力计通风机—排气压力低于112700Pa ；鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间；压缩机—排气压力高于343000Pa 以上； (在标准状低压离心通风机：全压P ≤1000Pa 中压离心通风机：全压P=1000~5000Pa 高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa 低压轴流通风机：全压P ≤500Pa 高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa 一般通风机全称表示方法型式和品种组成表示方法压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）, 即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。
它有静压、动压、全压之分。
性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）, 其单位常用Pa 、KPa 、mH2O 、mmH2O 等。
流量:单位时间内流过风机的气体容积, 又称风量。
常用Q 来表示, 常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。
(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量, 这个时候需要考虑风机进口的气体密度, 与气体成份, 当地大气压, 气体温度, 进口压力有密切影响, 需经换算才能得到习惯的“气体流量”。
转速：风机转子旋转速度。
常以n 来表示、其单位用r/min(r表示转速，min 表示分钟。
陆上风电场工程风电机组基础计算书excel
陆上风电场工程风电机组基础计算书excel陆上风电场工程风电机组基础计算书一、项目概述本文档是对陆上风电场工程风电机组基础计算进行详细说明。
风电机组基础是风电场工程的重要组成部分，承载着风机的重量并传递到地基上，同时还能抵抗风机的竖向和横向载荷。
本计算书旨在设计并验证风电机组基础的合理性和稳定性。
二、设计参数1. 风电机组参数：- 风机型号：XX-XXX- 风机轮毂高度：XX m- 风轮直径：XX m- 额定功率：XX MW2. 地质参数：- 地质调查报告- 通过钻孔方式获得地质情况- 确定地质层情况、土质类型、地下水深度等信息- 风电场地势- 海拔高度：XX m- 地面类型：XX 类型（如耕地、沼泽、沙漠等）三、计算方法1. 确定基础类型根据风电机组和地质情况，选择适合的基础类型，如浅基础（筏板式基础、桩基础等）或深基础（桩基础等）。
2. 计算风机风载荷- 风速计算：根据风电场所处地理位置和历史数据，确定设计风速。
常用的设计风速指标有10分钟平均风速、50年一遇的极大值风速等。
- 根据风速和风机参数，计算风载荷。
3. 地基承载力计算- 通过地质调查报告，确定地质层的强度参数和土壤承载力参数。
- 根据不同地质层和土壤类型，计算地基承载力。
4. 基础稳定性校核根据风机的竖向和横向载荷，计算基础的稳定性，包括抗滑稳定性和抗倾覆稳定性。
5. 基础尺寸设计根据计算结果，确定基础的尺寸，包括基础范围和深度。
四、计算书编写设计计算书采用Excel编写，结合公式和图表进行详细计算和结果展示。
计算书应包括以下内容：1. 项目概述- 项目基本信息- 设计要求和参数2. 地质参数- 地质调查报告分析- 地质层信息- 地基承载力参数3. 风机风载荷计算- 风速计算方法- 风载荷计算公式- 计算结果和分析4. 基础稳定性计算- 竖向载荷计算方法- 横向载荷计算方法- 稳定性计算公式- 计算结果和分析5. 基础尺寸设计- 基础形式和尺寸确定方法- 计算结果和分析6. 结论和建议- 对基础设计的合理性和稳定性进行总结和评价- 提出优化设计建议五、附录为了提高计算的准确性和完整性，计算书中应包含以下附录内容：- 风力机房平面布置图- 风机参数表- 地质调查报告- 公式推导和计算过程详解六、编写要求为确保计算书的规范性和准确性，应遵循以下编写要求：- 采用标准的风电机组基础设计计算公式和方法- 结果展示清晰，计算过程明确- 考虑设计结果的合理性和经济性- 表格和图表排版整齐，便于阅读和理解七、参考资料- 《风电工程建设技术规范》- 《风力发电工程基础设计规程》- 《风场工程大全》以上是对陆上风电场工程风电机组基础计算书的概述，详细内容请参阅编写的Excel计算书。
风机的风量、风压、功率、转速的相关计算
风机的风量.风压.功率.转速的相关计算1风机风量、风压、功率间的换算应用场景：(1)在风机选型时，已知风量和风压，估算风机的装机功率。
(2)在风机运行以后，已知风压和功率(或电流)，估算运行的风量。
三者的关系：NI=Q*P∕(3600皿*n2*1000)N=KNl;Nl-轴功率(kW);N-实际功率(kW);Q-风量(m3∕h);P-风压(Pa)；nl-风机效率可取0.719至0.8;r12-机械传动效率按表-1选取；注意事项：(1)在使用压力计算时，压力是指风机进口喉部的压力值，但实际不可测，所以在实际操作时，尽量选择靠近风机进口处的压力值。
(2)在使用功率计算时，功率可以从变频器上直接读取，或者通过测电流进行估算；(3)在计算时，注意不要把单位带错了。
计算举例：已知一台风机额定参数风量/静压：78000m3/h、4000Pa,采用联轴器直连。
平常变频运行，运行时静压2000Pa,功率50kW,请估算现在的风量？由上边的公式可以知道：Q=(N*3600ηl*η2*1000)÷P÷K=50*3600*0.75*0.98*1000÷2000÷1.15≈57521m3∕h2风机的风压、风量、功率与转速的关系(1)通风机的转速n可用转速表直接测量,其数值用每分钟多少转(转/分)来表示O(2)小型风机的转速一般较高，往往与电动机直接相连。
(3)大型风机的转速较低,一般用皮带传动与电动机相连,改变皮带轮的直径即可调节风机的转速,其关系如下：nl∕n2=d2∕dl,式中：nl,n2——风机；电动机的转速dl,62——风机和电动机的皮带轮的直径。
(4)当转速改变时，风机的特性参数Q,H,N的变化可按下式计算：Q∕Q'=n∕n'H∕H'=(n∕n')2N∕N'=(n∕n')3在实际运行中，通常使用变频器来实现转速的变化，即变频，故通常使用频率代替转速。
风机载荷计算方法
风机载荷计算方法风机载荷计算方法风机的载荷计算是风机设计和应用中非常重要的一步。
它能帮助工程师确定风机在运行过程中所需的功率和扭矩，从而确保风机能够正常工作并满足工作要求。
下面是一个按照步骤思考的风机载荷计算方法：步骤1：确定风机的风量要求首先，需要明确风机所需处理的气体或空气的流量。
这可以通过考虑实际应用中的需求来确定。
例如，在工业通风系统中，需要考虑到所需的送风或排风量。
步骤2：测量气体或空气的性质接下来，需要测量气体或空气的密度和温度。
这些参数将影响风机的负载计算，因为密度和温度将直接影响到气体或空气的质量和体积。
步骤3：计算风机的静压静压是指在风机出口处产生的压力。
它是根据风机的设计和工作点来确定的。
通过测量系统的阻力损失，可以计算风机需要产生的静压。
步骤4：计算风机的风速根据风机的风量要求和静压的计算结果，可以计算风机所需的风速。
风速是指气体或空气通过风机时的速度。
步骤5：计算风机的功率需求风机的功率需求取决于风量、静压和效率。
根据风机的设计和效率曲线，可以计算出风机在给定工作点上所需的功率。
步骤6：计算风机的扭矩需求扭矩是风机旋转时所需的力矩。
它与风机的功率需求和转速有关。
根据风机的设计特性和功率需求，可以计算出风机所需的扭矩。
步骤7：选择合适的风机根据以上计算结果，可以选择满足要求的风机。
根据风机的功率和扭矩需求，选择适当的型号和尺寸。
步骤8：验证风机的选择最后，需要验证所选风机是否满足实际工作条件的要求。
这可以通过安装并测试风机来完成。
如果风机不能满足要求，可能需要重新计算或选择其他型号的风机。
通过按照以上步骤进行风机载荷计算，工程师可以获得准确的风机选择和设计参数。
这将确保风机在工作过程中稳定运行，并满足应用的需求。
风机震动检测及载荷估算方法
风电机组震动监测及载荷估算方法研究北京木联能软件技术有限公司【Millennium Engineering Software】Î一、风力机故障分类Î二、震动监测三Î三、Tjareborg 风力机简介Î四、Tjareborg 风力机模拟四Tjareborg印度SUZLONVESTAS多以机舱着火为主，主要是齿轮箱及发电机的位置。
美国2007年8月25日下午4点左右在位于Wasco 附近的麦地里属于PPM 能源的KlondikeIII 风电场一套由西门子制造的风电机组的塔架倾倒（拦腰折断），致一死一重伤。
检查结果旋转过速检查结果：旋转过速, （Over speed ）风力机操作于正常参数以上。
进而有可能产生過度的震动。
2010年2月1日3：18，左云风电公司运营的山西某风电厂风机倒塌事故分析（详细报告见文献）塔筒大部分法兰缺失，变形为扁豆型（常规变形为鹅蛋型）报警信息国内具体案例分析二期风力机全部停机检查发现的问题-11-震动监测国内外经验教训证明，为了保证风电机组的安全可靠运行，必须采取风况预测，预警 和制动监控保护措施。
下面介绍状态监测系统在风力发电机上的应用。
信号检测模块 数据采集模块 硬件结构 工控主机模块 显示打印模块 电源模块 信号操作 状态监测 软件结构 分析诊断 状态显示 其他功能 数据采集 信号处理（震动信号） 数据采集、信号处理（震动信号） 初始化、状态检测 各种监测诊断分析方法 以图表、解构简图等形式反映 传感器、信号变送、信号预处理 对各参数的采集、转换为数字量 PC、与各接口模块通信、实时数据交换 显示器、报警、便于人机交互-12-发电机组故障诊断层次结构传感器应变传感器新型数字式传感器, 基于M E M S 技术的传感器, 具有体积小, 可靠 性高, 技术附加值高。
技术附加值高智能传感器-13-木联能分析诊断功能包括常用的各种监测诊断分析方法时域波形、轴心轨迹、滤波轨迹、重构轨迹、频谱分析、平面轨迹谱分析、立体轨迹 谱分析、时域分析、魏格纳分布、逆谱分析、信号滤波、时域频域联合分析、自相关和 互相关等。
浅谈风功率、能量及载荷的评估计算
Ｅ一∑ Ｅ一丁 ∑
式中， ｐ为平均功率， 有
风机 的尾流漠型有若干种。 其中Ｐ Ａ Ｒ Ｋ模型考虑基于风ｃ 『 １ 位置的 风向分布和风机腱力 特 眭来计算尾流造成的损失。这是两维 塑 型， 受至 艮 多的限制。 这个积分式不能解析求出， 需数字计算。 ３ 风况和风场对风机载荷的影响 可对风机的实际功率曲线分段线性拟台 ， 拟合后功率曲线的表达式为 ３ ． １ 极值风速 ｐ（ ） 兰 —・ ： 上 （ ｔ ， 一 ） ＋Ｐ ， ＜ ＜ ｔ Ｉ 般隋 况下， 所测得的风频分布与韦布尔（ Ｗ ｅ ｉ ｈ ｕ ｌ 盼 布吻合得很好。 因 Ｖ ｌ 一 极值风速则不能用韦布尔分布来描述。极值风速为在 ｎ 年的时间内， 计算发电量时， 应考虑到 ， 功率与空气密度成正比。空气密度与大气 而， ０ ｍ ｉ ｎ的平均风速达到的最大 值。 在设计中人 的是 ５ ０ 年一遇的 温度和气压有关 ， 可用气压高度公式来计算。温度和高度增高， 空气密度 １ 最大风速。通过下式可统计极值 风速， 即 减小。通常 ， 按照空气密度 Ｐ －Ｉ ．２ ２ ５ ｋ ｇ ／ ｍ 给出功率曲线。
利用测量的风速以及由此得到的风频图或者分 布函数 ， 就可依据风机的功率曲线估计发电量。由于 年到另一年 风速分布波动很大，因Ｉ 先确 定２ 贝 ０ 量时间长度，以能够给出具有代表 陛的统计结
一
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图 １ 功 率 曲线 测 量 实 例
ｐ ｉ ＝ｌ ／ ２ ｐ ｖ
转：风机常用计算公式
压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。
流量:单位时间内流过风机的气体容积,又称风量。常用Q来表示,常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”。
高炉
天然气
K
L
R
GL
TQ
锅引
锅炉
粉末
转炉
冷冻
Y
G
FM
ZL
LD
纺织
隧道
凉风
煤气
空调
FZ
SD
LF
MQ
KT
传动方式及机械效率：
传动方式
机械效率
电动机直联传动(A型)
联轴器联接转动(D、F型)
皮带传动(B、C、E型)
1.00
0.98
0.95
A型直联传动
D型联轴器联接转动
F型联轴器联接转动
B型皮带传动
C型皮带传动
d.电机同步转速为750转/分时：最大允许值为：0.4mm（双振幅）
e.电机同步转速为600转/分时：最大允许值为：0.5mm（双振幅）
f.电机同步转速为500转/分时：最大允许值为：0.6mm（双振幅）
风机的轴承温度正常时为≤70℃，如果一旦升高到70℃，有电控的应（会）报警。此时应查找原因，首先检查冷却水是否正常？轴承油位是否正常？如果一时找不到原因，轴承温度迅速上升到90℃，有电控的应（会）再次发出报警、停车信号。
风机载荷计算
风机常用计算公式风机是一种用于压缩和输送气体的机械，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。
风机分类及用途：按作用原理分类透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。
容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。
按气流运动方向分类离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。
轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。
混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。
横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。
按生产压力的高低分类(以绝对压力计算)通风机—排气压力低于112700Pa；鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间；压缩机—排气压力高于343000Pa以上；通风机高低压相应分类如下(在标准状态下)低压离心通风机：全压P≤1000Pa中压离心通风机：全压P=1000~5000Pa高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa低压轴流通风机：全压P≤500Pa高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa一般通风机全称表示方法型式和品种组成表示方法压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。
它有静压、动压、全压之分。
性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。
流量:单位时间内流过风机的气体容积,又称风量。
常用Q来表示,常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。
(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”。
转速：风机转子旋转速度。
常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速，min表示分钟)。
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第6章 结构荷载
本项目分析内容包括结构的强度和屈曲分析、单工况动力分析和动力耦合分析。
因此，结构分析荷载分为静荷载和动荷载。
静荷载包括风机运转荷载、风、浪、流和冰荷载；动荷载包括风机运转荷载、风、浪、流、冰和地震荷载。
6.1 强度与屈曲分析荷载 6.1.1 风机运行荷载
风力发电机组运行时，其叶片上的风荷载和风机偏航引起的荷载通过结构和传动机构作用在塔架顶端，因此，DnV 规范规定，海上风电机组基础结构设计应考虑风电机组的荷载。
这部分荷载包括：风轮上的静风压引起的荷载、湍流和尾流引起的荷载、风力发电机偏航引起的荷载和风力发电机组的重力荷载等。
中华人民共和国机械工业部标准（JB/T10300-2001）对风力发电机组的荷载计算做出了具体的规定： 6.1.1.1 正常运行荷载
1、风轮上的气动荷载 (1) 作用在风轮上的平均压力
作用在风轮扫掠面积A 上的平均压力H p 由下式计算：
2H FB 1
2
r p C V ρ=
（6.1.1） 式中：C FB =8/9；
ρ——空气密度； V r ——额定风速。
代入系数值并经量纲转换后得：
2
H 1800
r V p =（kN/m 2） （6.1.2）
式中：V r 的量纲为m/s 。
(2) 作用在塔架顶部的力为：
XH H F p A = （6.1.3）
(3) 湍流、风斜流和塔尾流的影响
利用气动力距风轮中心的偏心距e w 来考虑湍流以及风斜流和塔尾流的影响：
2
2w r
wR e V = （6.1.4） 式中：R ——风轮半径；
w ——任一方向风的极端风梯度，取w =0.25
m s
m
或风速梯度的1.5 倍（二值中取较小值）。
由于此偏心距而产生最大附加力矩为：
YH H w M p Ae = （6.1.5）
或
ZH H w M p Ae = （6.1.6）
(4) 扭矩XH M 由最大输出功率P e1 确定：
e1
XH P M ωη
=
（6.1.7）
式中：ω——风轮转动角速度；
η——发电机和增速器的总效率系数。
若无输出功率或总效率系数实际值时，则可假定单位风轮扫掠面积的输出功率为500W/m 2及总效率系数η=0.7。
将η=0.7 及P e1（kW ）代入得：
e1
XH 14
P M n
= （6.1.8） 式中：n ——风轮转速，r/min 。
6.1.1.2 风机偏航载荷
风机偏航运动时，由于陀螺效应，偏航运转将引起作用在塔架顶部的陀螺力，这就是偏航荷载，对于偏航运动的不同阶段，该荷载分为启动荷载和匀速转动荷载。
1、启转
当风机偏航时，偏航启动作用在塔架上的扭矩为：
ZT H w M p Ae = （6.1.9）
在偏转运动开始时，除扭矩外，还作用有塔架顶端的横向力：
YT M M F m e =Ω （6.1.10）
式中：M m ——发电机和风轮的总质量；
M e ——总质量的质心位置距塔架的距离； Ω
——偏航角加速度。
2、匀速偏转运动
如果装被动偏航系统的风力发电机组无合理加速时间数据可用，则可假定加速持续时间为1s 。
此外，要使用偏航系统的角速度。
对于装主动偏航系统的风力发电机组，角速度通常很小，可不考虑此载荷情况。
在这些情况下，将作用下述载荷：
2XT M M F Zm e =-Ω （6.1.11） YT B M ZI ω=-Ω （6.1.12）
式中：Z —— 叶片数量；
B I —— 叶片相对风轮轴的惯性矩；
Ω——偏航角速度。
6.1.2 风荷载
极限状态下的风荷载效应的静力计算如图6.1.1所示，图中显示的是风场中的一个计算单元。
在直角坐标系中，风向用与X 轴的夹角θ来表示。
风速如下式计算：
()0120cos sin P
Z Z v Vf i i H θθ⎛⎫
-=+ ⎪⎝⎭
（6.1.13）
()0120010.137ln 0.047ln cos sin a a Z Z T v V i i H T θθ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫-=+-+⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣
⎦ （6.1.14）
图6.1.1 风场中计算单元示意图
()012000.5
0.22
001ln 10.41()ln cos sin 0.0573(10.15) ()0.06(10.043)a u a u Z Z T v V C I Z i i H T C V Z Z I Z V H θθ-⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=+-+⎢⎥⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣
⎦⎣⎦=+⎛⎫
-=+ ⎪
⎝⎭
（6.1.15） 其中：V —— 参考高度的平均风速；
Z 0—— 静水面位置；
H 0—— 从静水面到平均风速的距离； f —— 阵风系数； P —— 高度指数； T a /T a 0—— 周期比。
在方程（6.1.14），（6.1.15）中风的计算公式是根据 NORSOK Standard, Actions
and Action Effects, N-003,Rev.1,February 1999.
塔架上风荷载根据API 规范风力计算公式：
VV DC F a n ρ5.0= （6.1.16）
式中，
a C 为空气的拖曳力系数，根据雷诺数确定； ρ —— 空气密度1.23kg/m 3； D —— 塔架直径； H —— 塔架高度； V ——风速。