论风力发电机基础设计的要点及安全控制原则

工 业 技 术
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论 风力发 电机基础设 计 的要 点及安全控制 原则
程 新 波
（ 武汉联动设 计股份 有限公司 ，湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０）
疲 劳荷 载分项 系数 ：１ 偶 然荷 载分项 系数 ：１ 结 构重要 性 系数 ：１ ． １ 荷 载修 正安全 系数 ：１ ． ３ ５ 方 量计算 ： １ ． ２； 基 础混凝 土体 积Ｖ １ ２ ：５ ３ ６ ． １ ６ ４ ｍ 基 础覆 土体积 Ｖ ２ ２ ：４ １ ３ ． ２ １ Ｍｍ 。 ２基础 本 身 的抗裂 、抗 冲 切 、抗剪 、 抗疲 劳设计 控 制 ； 经 过基 础 本 身 的 抗 裂 、抗 冲 切 、抗 ３基础 的整体 性和 与上 部 结构 塔筒 的 剪 、抗 疲劳 设 计控 制 ，以及基 础 的整体 性 连接设 计控 制 。 和与上 部结构 塔筒 的连接 设计 。 三 、设 计案 例 结 语 １ 项 目简介 风 机基 础涉 及整个 风机 的安 全稳定 ， 新 疆 某 风 电 场 ， 单 机 装 机 容 量 旦设 计 出现 偏差 ，风 机将会 产生 倾覆 的 以下就 风机基 础设 计 的相关 理论及 技 ２ ＭＷ 。 风 机 轮 毂 高 度 ７ ０ ｍ ， 叶 片 直 径 危 险 。 不 仅 产 生 很 大 的 经 济 影 响 （ 一 个 术作 一些 分析 与总结 ，仅 供参 考。 ８ ７ ｍ。风 电机 组地 基基础 设计 级别 为 １ 级， 风 机 含 直接 安 装 设备 的造 价都 在 ５ ０ ０ 万 左 当前 风机 基础 设计 的理论 及相 关 基 础 结构 安全 等级 为二 级 ，风 电机 组基 础 右 ），也可 能产 生 生命安 全事 故 。我们 在 规范 （ 国外 、国 内 ） 设计 使用 年 限为５ Ｏ 年 ，基础 采 用钢 筋混 凝 进 行设 计 的时 候 ，纪要 考虑其 经 济性 ，又 １当前 风机 基础 设计 的理论 土扩 展 圆形基 础 。风 电机组 基 础抗 震设 防 要 考虑其 安全 性 。 由 于 风 机 塔 筒 的高 度 相 对 比 较 高 ， 分 类为 丙类 。 参 考文献 般在 ８ ０ ｍ左 右 ， 叶轮 半径 约 ４ ０ ｍ，上 部 ２设计 过程 【 １ 】 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ — ２ ０ １ ０ ，建筑抗震 设计 规 范 【 ｓ 】 ． 结构 约 ２ ５ ０ ｔ ，风机 基 础设 计 的理 论模 型 为 本 项 目 最 大 工 况 的 倾 覆 力 矩 为 【 ２ １ Ｇ Ｂ５ ０ ０ １ ０ － ２ ０ １ ０ ， 混凝 土 结构 设 计规 范 ７７ ０ ７． ０５ ７ ｋ Ｎ ・Ｉ ｎ。 个 自重 较大 的 高耸结 构 。抗倾 覆 设计 为 ３ 【 ｓ 】 ． 其 设 计 的主要 考虑 因素 。 目前 比较 可靠 的 设 计计算程序为Ｃ Ｆ Ｄ 风 电工 程 软 件 ｆ ３ ］ Ｆ Ｄ ０ ０ ３ — ２ ０ ０ ７ ，风 电机 组地 基 基 础设 计 基 础 理论 为通 过设 备及 基础 的 自重 对倾 覆 机 组 塔 架 地 基 基 础 设 计 软 件 （ ＷＴ Ｆ） 规定 （ 试行 ） 【 ｓ 】 ． 点 产生 的抗 倾 覆力 矩来 抵抗 由风机 工作及 （ ｖ ４ ． ４ ． １ ）（ 北 京 木联 能 工 程科 技 有 限公 ［ ４ 】 Ｆ Ｄ ０ ０ ２ — ２ ０ ０ ７ ，风 电场 工程 等 级 划分 及 地 震 等产 生 的倾覆 力矩 。设 计 考虑 的是 偏 司 ）。 设 计安 全标 准 【 ｓ 】 ． 心距， 基 础 底 板 半径 ，在 正 常 工 况 时 不 大 本 工程 采用 软件设 计 时 ，需要 不断 的 ［ ５ 】 Ｇ Ｂ ５ ０ ２ ２ ３ － ２ ０ ０ ８ ，建筑 工程 抗 震 设 防分 于０ ． ２ ５ ，极端 工 况 与地 震 时 不大 于 ０ ． ４ ３ 。 调 整基 础底 板 直径 及基 础高 度来 试算 ，在 类标准 『 ｓ １ ． 在 这一 基本 理 论 的前提 下北 京 木联 能工 程 满 足抗 倾覆 安 全 的前提 下 ，尽 量缩减 混凝 ［ ６ １ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ０ ７ － ２ ０ １ １ ，建筑 地基 基 础 设 计规 科 技 有 限公 司 开 发 了相 应 的风 电工 程 软 土 和钢 筋用量 。 范【 Ｓ 】 ． 件一 机组塔架地基基础设计软件 （ ＷＴ Ｆ） 经过不断调整与试算 ，得出较为经济 （ ｖ ４ ． ４ ． １ ）， 目前 风 机基 础 设 计也 主 要 是 合 理 的基础 尺寸 。
摘 要 ：本 文将 针 对 当前风 力发 电机 基 础设 计 的特 点 ，以及 国 内外相 应 的规 范标 准 ，考虑 抗 震要 求 ，分析 论 述风 力发 电 机基 础设 计 的要 点 ，可 为 同类设 计 时提供 借 鉴 。
关键 词 ：风机 基 础 ；结构 设计 ；规 范 中 图分 类号 ：Ｔ Ｍ３ １ ５
一 一
ｋ Ｗ ，位 居 世 界 第一 。而 ２ ０ １ ０ 年 ，全球 每 三 台新 安 装 的 风 电 机 组 ，就 有 一 台在 中 国 。 中 国 的风 能 潜 力 巨大 ，到 ２ ０ ２ ０ 年 的 风 电 累计 装 机 可 以达 到２ ． ３ 亿ｋ Ｗ ，相 当 于 １ ３ 个三 峡 电站 ；总 发 电量可 以达 到４ ６ ４ ９ 亿 ｋ Ｗ・ ｈ ，可 取代 ２ ０ ０ 个 火 电厂 。届 时 ，风 电将成 为 中 国主要 能源 来源 之一 ，总装机 容 量 占全 国 电力装 机 容量 的 １ ５ ％左 右 ，每 年 可 减 少４ ． １ 亿ｔ Ｚ ． 氧化 碳 排 放 ，或 者少 消 耗近１ ． ５ １ ＂ Ｌ ｔ 的标准煤 。 我 国政 府 对 经 济 社 会 全 局 和 长 远 发 展 做 出重 大 部署 ，制 定 了 《 “ 十二五” 国家 战略性 新兴 产 业发 展规 划 》 ，以加速 我 国经 济 的持续 增 长 。同时 确定 ，２ ０ １ ５ 年 风 电并 网装 机 容量 将 达到 １ 亿ｋ Ｗ ，２ ｏ ２ ｏ ￣ 超 过２ 亿ｋ Ｗ。今 年年 初 ，国家 能 源局 发布 的核准 和拟 核准 项 目总容 量超 过 了４ ８ ０ ０ 万 ｋ Ｗ ，现有 的 规划 在理 论上 足 以支 持未 来３ 年年均１ ６ ０ ０ 万ｋ Ｗ的新增装机容量。 在 如此 巨大 的国家 宏观 调控 力度 下 ， 风 电场 建设 如火 如荼 ，遍地 开花 ，风 机基 础 的建 设量 也相 当庞 大 。但 因为 目前 中 国 风 机基 础设 计研 究 的理论 还不 是很 成熟 ， 多 数是 借鉴 的 国外 相关 技术 ，故 在风 机基 础 设计 方面 还有 很 多需要 研究 和完 善 的地 方。
文 献标 识码 ： Ａ
中国 已成为全 球风 电行 业 的领头 羊 。
依靠 的此理 论 。 ２目前 国 内使 用 的相 关标 准 《风 电 机 组 地 ０ ０ ９ 年 中 国风 电新 增装 机 容 量 达 １ ３ ８ ０ 万
基础 底板 半径 Ｒ＝９ ． ５ ５ ｍ