1.塔架
1.1. 概述
塔架和基礎是風力發電機組的主要承載部件。其重要性隨著風力發電機組的容量增加,高度增加,愈來愈明顯。在風力發電機組中塔架的重量占風力發電機組總重的1/2左右,其成本占風力發電機組制造成本的15%左右,由此可見塔架在風力發電機組設計與制造中的重要性。
由于近年來風力發電機組容量已達到5MW,風輪直徑達126米,塔架高度達100米。在德國,風力發電機組塔架設計必須經過建筑部門的批準和安全證明。
1.2. 塔架的結構與類型
塔架主要分為桁架型和圓筒型。
桁架型的塔架如圖16示。桁架型塔架在早期風力發電機組中大量使用,其主要優點為制造簡單、成本低、運輸方便,但其主要缺點為不美觀,通向塔頂的上下梯子不好安排,上下時安全性差。

圖16 桁架型的塔架
圓筒型塔架如圖17示。在當前風力發電機組中大量采用,其優點是美觀大方,上下塔架安全可靠。

圖17 圓筒型塔架
以結構材料可分為鋼結構塔架和鋼筋混凝土塔架。
鋼筋混凝土塔架在早期風力發電機組中大量被應用,如我國福建平漂55kW風力發電機組(1980年)、丹麥Tvid 2MW風力發電機組(1980年),后來由于風力發電機組大批量生產,從批量生產的需要而被鋼結構塔架所取代。近年隨著風力發電機組容量的增加,塔架的體積增大,使得塔架運輸出現困難,又有以鋼筋混凝土塔架取代鋼結構塔架的苗頭。
1.3. 塔架的設計與計算
塔架的主要功能是支承風力發電機的機械部件,發電系統(重力負荷),承受風輪的作用力和風作用在塔架上的力(彎矩、推力及對塔架的扭力),塔架還必須具有足夠的疲勞強度,能承受風輪引起的振動載荷,包括起動和停機的周期性影響、突風變化、塔影效應等。塔架的剛度要適度,其自振頻率(彎曲及扭轉)要避開運行頻率(風輪旋轉頻率的3倍)的整數倍。塔架自振頻率高于運行頻率的塔稱之為鋼塔,低于運行頻率的塔稱之為柔塔。
(1). 塔架靜強度的載荷條件