2、固有頻率及后期監(jiān)測反饋
由于此處有限元計算為停機狀態(tài)下的風電塔,雖然固有頻率是只與結(jié)構(gòu)質(zhì)量、阻尼和剛度有關的量,體現(xiàn)結(jié)構(gòu)自身特性,由于槳葉旋轉(zhuǎn)過程中存在的軸向慣性力使得槳葉剛度增大,造成頻率增大;但又由于槳葉旋轉(zhuǎn)與其變形的耦合將導致其剛度的弱化,綜合二者因素,頻率從數(shù)值來看基本接近,槳葉的旋轉(zhuǎn)剛化效應對風力發(fā)電塔系統(tǒng)雖有影響,但是影響不大,因此可以將算出的停機階段的固有頻率與實際監(jiān)測分析獲得的塔體固有頻率進行直接對比,不需要知道塔體處于什么運行階段,這將會簡化之后的工作。
在風電機組基礎實施后,在風電機組基礎平臺以及塔架不同高度設置了傾角計、加速度傳感器以及應變計等,通過監(jiān)測及剔除“噪聲”后的分析,對其中兩臺風電機組基礎的監(jiān)測結(jié)果如圖6 和圖7。



通過對有限元模擬與實際選取的兩臺典型機位監(jiān)測結(jié)果( 表3) 進行的對比看,二者非常接近。
考慮到實際工程的頻率監(jiān)測中“噪聲”處理難度較大,獲取的整機自振頻率值與實際難免存在偏差,而結(jié)構(gòu)模擬存在諸多的邊界條件及簡化處理,因此存在誤差是必然的。
經(jīng)實際工程中計算模擬與監(jiān)測看,二者差異很小,與選取的“典型”機位有關系,并不完全反應實際的頻率差異,但可以說明的是,模擬與監(jiān)測的自振頻率總體上在較為接近的水平,整機自振頻率在0.31Hz - 0.34Hz 的范圍。
結(jié)語
本文利用大型有限元軟件ANSYS 進行計算,得到塔體固有頻率、振型、變形和應力分布,分析結(jié)果可用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)的設計,通過后期監(jiān)測反饋與對比,說明本文所述的模擬方法基本可行、可信,可為類似工程提供參考。
此外,鑒于海上風電場的風電機組支撐結(jié)構(gòu)屬于柔性或半柔性設計,整機自振頻率分析與監(jiān)測的準確性至關重要,建議在開展監(jiān)測前做好充分的模擬分析,對于樁式基礎應考慮約束條件的模擬、結(jié)構(gòu)剛度、水動力及土壤阻尼等因素,而在監(jiān)測時應著重研究各種海洋環(huán)境以及風電機組運行造成的“噪聲”影響,科學合理地“剔噪”,以獲得更準確的自振頻率值。
本文章選自(CWEA《風能》)