风力发电机组-塔架
风能发电系统 风力发电机组塔架和基础设计要求
风能发电系统风力发电机组塔架和基础设计要求1. 引言风能发电是一种可再生能源，具有广泛的应用前景。
在风能发电系统中，风力发电机组塔架和基础承担着支撑和稳定发电机组的重要作用。
本文将介绍风力发电机组塔架和基础的设计要求。
2. 风力发电机组塔架设计要求2.1 结构设计要求风力发电机组塔架的设计要求如下：•具有足够的刚度和强度，以抵御风力对塔架的作用力。
•考虑到风力发电机组的重量和动态载荷，进行合理的载荷分析和安全系数设计。
•采用可靠的连接设计，确保塔身的整体稳定。
•良好的耐腐蚀性能，以适应恶劣的天气条件。
2.2 材料选择要求风力发电机组塔架的材料选择要求如下：•选用高强度和耐腐蚀的材料，如碳钢或钢铁合金。
•材料的强度和韧性要满足设计要求。
•考虑材料的可持续性和环境友好性。
2.3 稳定性要求风力发电机组塔架的稳定性要求如下：•考虑到大风和地震等外力的作用，进行稳定性分析和设计。
•采用适当的支撑结构和抗倾覆设计，以保证塔架的稳定。
•考虑土质条件和地基承载力，进行合理的基础设计。
3. 风力发电机组基础设计要求3.1 地基选择要求风力发电机组基础的地基选择要求如下：•选用稳定的土壤或岩石地基。
•考虑地基承载力和沉降性能，进行地基勘探和地质调查。
•根据地基条件，选择适当的基础结构。
3.2 基础设计要求风力发电机组基础的设计要求如下：•确定合适的基础类型，如混凝土基础、钢筋混凝土基础等。
•考虑基础的稳定性、强度和刚度，以确保风力发电机组的安全运行。
•进行合理的地震和风载荷分析，确保基础的稳定性。
•考虑基础的耐久性和耐腐蚀性能，以延长基础的使用寿命。
4. 结论风力发电机组塔架和基础是风能发电系统中重要的组成部分。
塔架需要具备足够的刚度和强度，并考虑到动态载荷和耐腐蚀性能。
基础的选择和设计需要考虑地基承载力、地震和风载荷等因素。
在设计和施工过程中，应遵循相关的规范和标准，确保风力发电机组的安全运行和可靠性。
以上是风力发电机组塔架和基础设计的要求，希望能对相关领域的工程师和研究人员提供一定的参考和指导。
风力发电机组的塔架
风力发电机组的塔架近年来，风力发电的市场越来越受到人们的关注和青睐。
与传统的火力发电相比，风力发电对环境的污染更少，成本更低。
而风力发电机组的塔架，则是整个风力发电系统的一个非常重要的组成部分。
本文将会深入探讨风力发电机组的塔架。
一、塔架的类型在风力发电系统中，塔架主要有以下几种类型。
1. 个人消费型风力发电机组的塔架这种类型的塔架适用于家庭个人使用的小型风力发电机组。
由于其装置简单，主要为支承塔架与风轮塔轴连接，所以价格较为便宜。
不过，个人消费型风力发电机组的塔架能量产出很小，适用于满足家庭的基本用电需求。
2. 工业风电场的塔架工业化规模的风电场的塔架要求更为严格，也更复杂。
常用的工业风电场塔架为桩式塔架和筒式塔架。
相较于个人消费型风力发电机组的塔架，工业风电场的塔架所拥有的能量产出更大，能够满足工业用电的需求。
3. 海上风电场的塔架由于海上风场的塔架需要经受更为严峻的海上环境，海上风场塔架的结构设计也会更为严格和复杂。
海上风场塔架通常采用基础部分伸入海底的结构，具有更高的稳定性和耐腐蚀性。
二、工业风电场塔架的构造工业风电场的塔架通常由以下几个部分组成。
1. 塔架基础塔架基础是塔架的重要组成部分。
塔架基础分类有吊装式基础、钢筋混凝土基础、带底板基础等。
作为风力发电机组整个系统的根基，基础的选用要严格按照风力资源的适应性、地形条件、土壤条件等多方面进行考虑。
2. 塔身外壳塔身外壳主要是为风机机组和内部组件提供一个承载和保护的空间。
塔架的外壳设计必须具备的特点有良好的密封性和强度。
在安装过程中还需注意避免塔身的变形，否则会对风机机组的工作产生不良影响。
3. 上座组件上座组件是风机机组的重要组成部分，负责安放风机机组、转向机、变速机以及发电机等关键部件。
上座组件的结构设计要尽可能减小风的阻力，使风能以最佳的效率传递到风机机组中。
三、海上风电场塔架的特点海上风电场塔架相较于普通工业化风电场塔架有以下特点。
风力发电机组系统学习之塔架
2．实物检查（塔筒厂家处理） 法兰面喷锌，法兰孔喷漆避雷螺柱喷锌
土建完后的检查项目： 1．基础的水平度：
最大允许误差：2.5mm 法兰面上不允许有高点（打磨掉） 工具：水准仪、塔尺 2．接地电阻允许最大值：4欧
基础环平面度检查
抗拉强度： 当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排 列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然 发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直 至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明 显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此 处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂 破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值（b点对应值） 称为强度极限或抗拉强度。
单位:kn/mm２(单位面积承受的公斤力)
塔架法兰连接螺栓（70m）
基础与塔架连 接螺栓
下部与中部塔 架连接螺栓
名称 螺栓 螺母 垫圈 螺栓 螺母 垫圈
中部与上部塔 架连接螺栓
螺栓 螺母 垫圈
上部塔架与机 舱连接螺栓
螺栓 螺母 垫圈
规格 M39×285
M36 37 M36×260 M36 37 M36×230
垂直度⊥： 当理论正确角度相对于基准面为90时，称为垂直度公差； 公差带：当以平面为基准时，若被测要素为平面，则其垂直度 公差带是距离为垂直度公差值，垂直于基准平面的两平行平面 之间的区域．垂直度量测用量角器或垂直度量测仪。
直线度误差： 直线上各点跳动或偏离此直线的程度。 主要是测量圆柱体和圆锥体的素线直线度误差(见形位公差)、机 床和其他机器的导轨面以及工件直线导向面的直线度误差等。 常用的测量方法有直尺法、准直法、重力法和直线法等。 理想的移动路径为直线，任何在直线水平方向的偏移量称为水 平直线度，垂直方向则称为垂直直线度。
风力发电机组的塔架结构与材料选择
风力发电机组的塔架结构与材料选择随着全球对可再生能源的需求不断增长，风力发电作为一种环保且可持续发展的能源形式得到了广泛应用。
风力发电机组作为风能转化为电能的核心装置，其塔架结构及材料选择是确保风力发电机组安全稳定运行的关键因素之一。
本文将就风力发电机组塔架结构的设计原则以及材料选择进行探讨。
风力发电机组塔架的设计要考虑到多个因素，包括塔架结构的稳定性、制造成本、可维护性以及环境适应能力。
首先，塔架的稳定性是设计的首要考虑因素。
由于风力发电机组需要面对高风速和恶劣天气条件，塔架的设计必须能够承受风力的作用力。
合理的塔架结构设计能够有效减少风力对于机组的影响，保证机组的稳定运行。
其次，制造成本是设计的另一重要因素。
塔架的制造成本应该尽可能低廉，以提高风力发电项目的经济性。
此外，塔架的可维护性也需要被充分考虑，包括易于维修和更新塔架组件，以降低维护费用和延长设备的使用寿命。
最后，塔架应该具备良好的环境适应能力，能够适应不同地理和气候条件下的使用环境。
塔架的主要结构形式包括悬吊式塔架和支承式塔架。
悬吊式塔架将塔身悬挂在机组上方，通过索具连接，使得塔身与地面无直接接触。
悬吊式塔架结构简单、制造成本相对较低，且易于维护。
然而，悬吊式塔架在强风条件下存在共振问题，且需要更强的基础支撑。
支承式塔架则通过底座支撑机组，塔身直接连接至地面。
支承式塔架结构稳定，适应性强，具有较好的抗风性能。
但支承式塔架相对更复杂，制造成本较高，且施工难度较大。
对于风力发电机组塔架的材料选择，主要考虑因素包括强度要求、耐腐蚀性、可加工性和成本等。
目前常用的塔架材料主要有钢材、混凝土和复合材料。
钢材具有较高的强度、较好的可加工性和较低的成本，广泛应用于风电场。
同时，钢材材料也具备良好的耐腐蚀性能，可在各种环境下使用。
混凝土作为一种廉价且易于加工的材料，其承受力较大，在塔架结构设计中也常被采用。
然而，混凝土塔架有一定的制造和维护难度，需特别注意避免混凝土缺陷和裂缝的产生。
风电机组 塔架 标准
风电机组塔架标准
风电机组塔架的标准包括以下方面:
1.结构强度和稳定性:塔架和基础的设计应满足正常和极端I况下的结构强度和稳定性要求，保证其能够承受风力产生的荷载和外部环境的影响。
2.抗风能力:塔架和基础的设计应考虑风能发电机组的空气动力学特性和风力作用特点，确保在风速变化和风载变化过程中保持良好的抗风能力。
3.尺寸和重量限制:塔架和基础的设计应尽量满足尺寸和重量限制，以降低成本和施I难度，同时考虑给风力发电机组提供足够的稳定支撑。
4.耐久性和寿命:塔架和基础应具有较长的使用寿命，能够在多年的风力发电运行中保持结构的稳定性和强度。
5.施工和维护便利性:塔架和基础设计应充分考虑施工和维护的便利性，方便设备的安装和日常维护。
此外，塔架结构设计还必须符合相关国家标准和行业规范，包括塔架结构应满足结构稳定性、载荷能力、相关参数符合标准等要求。
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陆上风力发电机机组用塔架结构综述
生 能源 的 开 发 和 利 用 ， 能 作 为 一 种 取 之 不 尽 、 之 不 竭 的 绿 色 落后 于国际先进 水平 ， 风 用 提高 我 国风 电机组 的设计 和研 究水 平 ， 实 可 再 生 能 源 ， 在 转 化 为 电 的过 程 中 ， 有 不 消 耗 燃 料 、 污 染 环 现 “ 且 具 不 国产 化 ” 对 于 我 国 风 电 事业 的长 期 发 展 是 非 常 重要 的 。 ，
一
代风力机雏形 ， 风力机 由 １ 个发 电机 和 ３个旋转 叶片组成 。
风力机与地面连接 ， 风轮提供 必要 的工作 高度 ， 为 然后 将 风力 机
２ Ｏ世纪 ８ ０年代 以来 ， 世界上逐渐开发 出了 １０ｋ ２ ０ｋ ， 各部件受到 的载荷 传 至地面 。塔架 的设 计水平 及性 能将 直接 影 ０ Ｗ，０ Ｗ 因 可 ２ＭＷ，． Ｗ，． 和 ７２ＭＷ 等各种 级别 的风力发 电机组。 响风 机 整 机 的性 能 ， 此 ， 以说 塔 架 是 整 个 风 机 机 组 安 全 运 行 ２５Ｍ ６２ＭＷ ． 而 目前 ， 世界上最大 的“ 超级风力发 电机” 单机功率为 ７ ３Ｍ Ｊ 的保 障 。 ． Ｗ 。
风力发电机组装配与调试任务12.3 塔架的检测、安装与验收
(3) 塔架防腐层不应有损伤，如有损伤，应使用与筒体同 色号聚氨酯漆进行修补。
(4) 检查塔筒是否有变形，在法兰45°和135°处测量两 个方向的直径，Dmax-Dmin≤3mm。
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开发新型能源，主导低碳经济
12.3 塔架的检测、安装与验收
❖ 钢材、连接材料和涂装材料的质量证明书或试验报告； ❖ 焊接工艺评定报告，包括无损检测报告； ❖ 表面处理报告，对锌层和漆层的检测结果报告； ❖ 试组装报告； ❖ 塔架发运和包装清单。
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开发新型能源，主导低碳经济
12.3 塔架的检测、安装与验收
2) 评定和复检规则 单件生产的塔架应逐个验收，批量生产的塔架按
液压塔架由3节不同直径的钢管组成，并配套有 底座、油缸、液压站，钢管两端焊接有连接法兰， 用于彼此连接，底座则固定塔架在基座上。
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开发新型能源，主导低碳经济
12.3 塔架的检测、安装与验收
2) 3kW液压管状独立塔架的参数
总高度 节数 上节参数
中节参数
下节参数
高度(m) 直径(mm) 壁厚(mm) 高度(m) 直径(mm) 壁厚(mm) 高度(m) 直径(mm) 壁厚(mm)
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12m 3节 4 325 6 4 480 8 2.4 630 8
开发新型能源，主导低碳经济
12.3 塔架的检测、安装与验收
底座参数
高度(m)
0.6
示意图
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开发新型能源，主导低碳经济
12.3 塔架的检测、安装与验收
重量(kg) 上法兰（连接发电机）
下法兰（固定在基座上）
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C1(mm) C2(mm) C3(mm) T1(mm)
风力发电机组的塔架与基础
风力发电机组的塔架与基础第一节塔架塔架和基础是风力发电机组的主要承载部件。
其重要性随着风力发电机组的容量增加，高度增加，愈来愈明显。
在风力发电机组中塔架的重量占风力发电机组总重的1/2左右，其成本占风力发电机组制造成本的50% 左右，由此可见塔架在风力发电机组设计与制造中的重要性。
由于近年来风力发电机组容量已达到2~3MW，风轮直径达80~100m，塔架高度达100m。
在德国，风力发电机组塔架设计必须经过建筑部门的批准和安全证明。
一、塔架的结构与类型塔架主要分为桁架型和圆筒型。
桁架型塔架如图10-1示。
桁架型塔架在早期风力发电机组中大量使用，其主要优点为制造简单、成本低、运输方便，但其主要缺点为不美观，通向塔顶的上下梯子不好安排，上下时安全性差。
圆筒型塔架如图10-2 示。
在当前风力发电机组中大量采用，其优点是美观大方，上下塔架安全可靠。
以结构材料可分为钢结构塔架和钢筋混凝土塔架。
钢筋混凝土塔架在早期风力发电机组中大量被应用，如我国福建平潭55kW风力发电机组（1980年）、丹麦Tvid2MW风力发电机组（1980年），后来由于风力发电机组大批量生产，从批量生产的需要而被钢结构塔架所取代。
近年随着风力发电机组容量的增加，塔架的体积增大，使得塔架运输出现困难，又有以钢筋混凝土塔架取代钢结构塔架的苗头。
二、塔架的设计与计算塔架的主要功能是支承风力发电机的机械部件，发电系统（重力负载），承受风轮的作用力和风作用在塔架上的力（弯矩、推力及对塔架的扭力），塔架还必须具有足够的疲劳强度，能承受风轮引起的振动载荷，包括起动和停机的周期性影响、突风变化、塔影效应等。
塔架的刚度要适度，其自振频率（弯曲及扭转）要避开运行频率（风轮旋转频率的3倍）的整数倍。
塔架自振频率高于运行频率的塔称之为刚塔，低于运行频率的塔称之为柔塔。
1. 塔架静强度的载荷条件1）横吹：风速为65m/s（2s 平均）风轮不转动，叶片顺桨，风向是横向吹在机舱上。
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I
GB/T 19072-200X
前
言
本标准是对 GB/T19072-2003《风力发电机组 塔架》的修订。 本标准主要修订内容有： ——扩大了标准的适用范围； ——补充了设计要求； ——对塔架主要材料的要求作出了具体规定； ——工艺要求修订为塔架制造，增加了钢材下料要求，补充了焊接工艺要求，增加焊接后塔 架的精度要求； ——检验中增加了检验项目，并确定了检验方法； ——增加了竣工资料和随机文件的内容； ——补充了标志、包装、运输和储存的要求； 从本标准实施之日起，同时代替 GB/T19072-2003。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国风力机械标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：浙江运达风力发电工程有限公司、上海泰胜电力工程机械有限公司、国电机械 设计研究院。 本标准主要起草人：
fR 0.95 f 0,1 f R ,m f 0,n 0.95或 f R ,m f 0,n 1.05
式中： f R ——正常运行范围内风轮的最大旋转频率；
f 0,1 ——塔架的第一阶固有频率； f R ,m —— m 个风轮叶片的通过频率； f 0,n ——塔架的第 n 阶固有频率。
要确定的固有频率的阶数 n 应选择的足够大， 以便计算的最高固有频率比叶片的通过频率至少高出 20%。 b) 对于塔架的频率，应考虑基础的影响。 c) 在计算固有频率时为了考虑不确定性因素的影响，频率应有±5%的浮动。 d) 设计时还应对由阵风引起的沿风向的振动和湍流引起的横向振动加以考虑。 5.2.2 塔架的疲劳损伤分析 塔架的疲劳损伤分析可按GB 18451.1-2001中7.6.3的规定。塔架焊缝疲劳分析包括以下方面： a) 塔架环焊缝的疲劳计算； b) 塔架门与塔壁连接位置上焊缝的疲劳计算； c) 塔架顶部法兰位置上焊缝的疲劳计算。 5.2.3 塔架的涡激振动分析 塔架的涡激振动是塔架安装时，风吹过塔架产生漩涡引起的振动，可能对塔架有损伤，所以需要进 行计算分析。 涡激振动载荷计算可以根据DIN4133标准。 5.3 法兰与螺栓的强度分析 5.3.1 法兰联接螺栓极限和疲劳分析 所有重要的联接螺栓应进行极限载荷和疲劳载荷的强度计算。 所有钢结构高强度大六角头螺栓、大六角头螺母、垫圈技术条件应符合GB/T 1228～1231的规定。 大于M30的螺栓可参照国外标准选用。 钢结构高强度螺栓联接的设计、 施工及验收应符合JGJ 82的规定。 5.3.2 法兰极限强度分析
GB/T 19072-200X
目..................................................................................................................................... II 1 范围.................................................................................................................................................. 1 2 规范性引用文件 .............................................................................................................................. 1 3 设计原则 .......................................................................................................................................... 2 4 设计条件 .......................................................................................................................................... 2 5 设计要求 .......................................................................................................................................... 2 6 材料要求 .......................................................................................................................................... 5 7 塔架制造 .......................................................................................................................................... 6 8 检验与检测 .................................................................................................................................... 10 9 表面防腐处理 ................................................................................................................................ 11 10 附件制作与安装 .......................................................................................................................... 11 11 竣工资料及随机文件 .................................................................................................................. 12 12 标志、包装、储存及运输 .......................................................................................................... 12
2
GB/T 19072-200X 5.2.1 塔架的强度计算 作用在塔架上的载荷包括静载和动载两部分，所以在进行塔架的强度计算时，既要进行静强度计 算，还要进行动强度分析和疲劳分析。 5.2.1.1 塔架的极限强度分析 塔架极限强度分析应符合 GB 18451.1-2001 中 7.6.2 的规定。 5.2.1.2 塔架的动强度分析 a) 风力发电机系统的固有频率 f 0,n 和激振频率 f R 、 f R ,m 之间确保有适当的间隔，可根据下述公 式：
II
GB/T 19072-200X
风力发电机组
1 范围
塔架
本标准规定了百千瓦级及以上风力发电机组塔架的载荷计算、设计要求、材料选用、制造工艺、 表面防腐处理、检验检测、竣工资料及随机文件、标志、包装、运输及储存。 本标准适用于百千瓦级及以上风力发电机组钢制管状塔架(以下简称塔架)的设计、制造和验收。 2 规范性引用文件 下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。所有标准都会被修订，使用本标准的 各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 DIN EN 50308 Berichtigung 1;VDE 0127-100 Berichtigung 1：2008-11 Wind turbines – Protective measures -Requirements for design,operation and maintenance;German version； DIN 4133 Steel Stacks,Beuth Verlag, Berlin, Germany, November 1991 ISO 2394-1998 General principles on reliability for structures； ISO 12944 油漆和清漆－钢结构防护涂料系统的防腐蚀保护 GB 700-2006 碳素结构钢 GB 985－88 气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸 GB 986－88 埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸 GB 3098.1-2000 紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱 GB 3098.2-2000 紧固件机械性能 螺母粗牙螺纹 GB 8923-88 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级(eqv ISO 8501-1：1988) GB 18451.1-2001 风力发电机组 安全要求 GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范 GB/T 470-2008 锌锭 GB/T 709-2006 热扎钢板和钢带的尺寸、外型、重量及允许偏差 GB/T 5117-1995 碳钢焊条 GB/T 5118-1995 低合金钢焊条 GB/T 5293-1985 碳素钢埋弧焊用焊剂 GB/T 8110-1995 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝 GB/T 12470-1990 低合金钢埋弧焊用焊剂 GB/T 1228-2006 钢结构用高强度大六角螺栓 GB/T 1229-2006 钢结构用高强度螺母 GB/T 1230-2006 钢结构用高强度垫圈（neq ISO 7416：1984） GB/T 1231-2006 钢结构用高强度大六角螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件 GB/T 1591-1994 低合金高强度结构钢 GB/T 5782-2000 六角头螺栓 GB/T 13306-1991 标牌 GB/T 13912-2002 金属覆盖层 钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法 JB 4708-2000 钢制压力容器焊接工艺评定 JB 4709-2000 钢制压力容器焊接规程 JB/T 10045.3-1999 热切割气割质量和尺寸偏差 JB/T 4730-2005 承压设备无损检验