风力发电机组塔筒英文汉语对照翻译Word文档格式.docx

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塔的设计目标是在尽可能最低的建筑成本下实现理想的塔的高度和刚度要求。

运输和安装程序的发展成为最新一代的兆瓦级风机一个日益严重的问题。

塔的高度超过100米和塔头重量几百吨需要一个在塔基五米以上的直径，其后果是公路运输将不再方便。

这成为一个强大的激励寻求创新的解决塔设计的方案。

材料可用结构钢或混凝土。

设计范围从拉索晶格结构或独立的钢管塔到大体积混凝土结构。

整个系统可以通过转换满足技术要求，但几乎最佳经济只有通过适当的匹配选定塔设计的要求。

这清楚表明，当只考虑塔本身时，虽然风机塔筒可以看作是一个传统结构，但它的设计还需要大量了解整个系统及其应用。

除了这些功能方面不应该忽视外，还要注重风机的外观。

因此，预期的注意事项，应与美学一致，即使这意味着一些额外的费用。

1、塔式结构

古老的“风力”风车没有塔，但有磨房屋。

这些低高度与转子直径有关，并且大量建设根据其功能作为一个工作空间，从而也提供了必要的机构刚度指标。

但是，不久，高度增加的优势被认可，磨房变得更苗条，更像塔。

但它是唯一的现代建筑，首先在美国小型风力机和随后在风力发电场的第一次发电，“桅杆”或“塔”的使用，唯一的功能是奠定了支承转子和机械部件的塔头。

由于这种开发设计塔的材料品种的增加。

钢和混凝土代替了木结构的磨房.最初几年现代风能源技术的发展，大多不同的塔设计已尝试和测试，但在这过程中，范围已经缩小到独立的设计，主要是钢材和更为罕见的混凝土。

格构式

最简单的方法构建高刚性的塔结构是作一个三维桁架，所谓的格或桁架塔。

因此，格塔，首选设计的第一个实验机和早期的风力机也为小商业所用。

今天，在某些情况下，格塔再次成为内陆地区大型风力机中替代钢管塔的高塔。

混凝土类型

在30年代，钢筋混凝土塔进行所谓的“飞机发动机”在丹麦。

这些塔也是特点较早的大型实验丹麦风力机，在丹麦，钢塔也成为占主导地位的商业风力机。

混凝土塔最近获得高度超过80米的塔的青睐。

独立钢管塔

最常见的塔型目前使用的是独立的钢管塔。

掌握振动状况，使它更容易使用，因此，非常低的设计刚度可以被实施。

它已成为可能降低结构质量，降低成本，因此，大量使用“软”设计。

钢管塔结构

下风型转子有必要使用细钢管塔来保持尽可能小的塔影效应。

这些塔被钢缆锚定或在某些情况下用刚性桁架确保所需的弯曲刚度。

尽管较低的整体质量，桅杆还是很不划算。

塔和附加锚固基础所需的总成本膨胀。

此外，塔被认为是农业区的障碍。

2、独立的钢管塔

今天，独立的钢管塔是目前首选的建筑类型商业风力发电装置，主要原因在现场组装和建造时间短。

小型塔高度高达20米可以在制造地组装成一件和在现场和地基连接在一起。

更高的超过100米的塔是由几个部分固定在一起，而不必在现场焊接。

对钢管塔的偏爱也受到过去20年钢材非常低的价格支撑。

（1）强度与刚度设计

塔的尺寸标注是由一系列的强度和刚度确定。

要考虑的因素是断裂强度所需的极端风速，疲劳强度要求20或30年的运作和刚度方面的振动运行状况。

断裂强度

静载荷是由塔头重量，较低的自身重量，和气动转子推力组成。

转子推力一般是在其最高水平时，转子运行在其额定速度，风机的叶片间距进行控制。

最大弯矩分布在塔与转子叶片间距控制（无失速型风力机）或当最坏的转子叶片位置要求为特定的负载情况。

在标准情况下，将降低断裂载荷作用在塔底时刻的问题。

疲劳载荷

动态负荷引起的转子推力在操作过程中对细长的塔疲劳寿命有一定的影响。

额外负荷引起的振动也必须加以考虑。

因此，一个纯粹的静态应力分析，常用的传统建筑的建筑主管部门的要求，并不适用于所有风力机的塔的设计。

弯曲强度

一个重要的标准，它发挥了作用，至少对低于1激发的薄壁钢管塔具有低自然弯曲频率，抵抗局部弯曲的管壁。

作为一个现代钢管塔的增重优化的结果，弯曲强度，往往成为所需壁厚尺寸的决定因素。

塔刚度的特点是几个自然频率，但只有第一、二自然弯曲频率和第一扭转固有频率才具有实际意义。

在大多数塔中，第一扭转固有频率远远高于第一自然弯曲频率.如果其直径/壁厚比在正常范围，独立钢管塔的扭转频率高出约三倍。

因此，它是充分利用第一自然弯曲频率获得一个粗略的概述。

对于给定的塔的高度和重量，塔的设计必须以这样一种方式，达到所需的第一个自然弯曲频率。

刚性塔的设计始终是一个更简单和更安全的解决振动状况方面的方案，但大规模的塔来实现这一要求很难。

因此，在风力机塔高度超过80米，刚性塔设计不可能再在实践中实现。

经济方面的原因，其刚度应保持在低技术可行的基础上尽可能低。

（2）制造技术与施工

几乎没有例外，如今，大型风力机的塔有一个圆锥形，从地基到塔顶直径减少。

与圆柱几何相比，对于一个给定的刚度要求，这样可以节省重量。

该塔由一个预制节长度可达约30米的部分，是由厚度10-50毫米的钢板制成。

这些板材宽约2米，卷成圆形形状。

从这些部分，塔部分被焊接在一起。

在大多数情况下，自动焊接机被用于此。

鉴于塔的承载情况，焊接需要被特别关注。

通常质量的检查的方法，如X射线和超声波检查表面裂纹。

塔板材由商用st52等级结构钢板，很少用st48。

高强度材料大多数用于法兰和基础部分的连接。

在两端各塔节，内部法兰被焊接。

它们是由高强度钢和锻钢组成。

成形和焊接法兰需要一些经验，因为组件很容易扭曲.后果是，法兰在装配时不匹配。

由此产生的差距是一个质量缺陷，经常可以发现在钢管塔上。

作为一项规则，该塔是通过一个所谓的基础部分固定在一起。

这是单独制造，并在浇筑时纳入基础混凝土。

该塔是机舱通过方位法兰连接。

它可容纳的方位轴承使用滚子轴承。

方位角法兰往往是铸造的一部分。

表面处理是关于钢管塔质量的一个重要部分。

即便是在一个过度的环境（“海洋空气”）中，几十年内也必须阻止腐蚀。

一些破坏后，塔节都覆盖着镀锌涂层。

外涂层由至少两个，最多三个不同的油漆涂层。

有些国家或地区法规规定塔的颜色。

制造一个直径达4米左右，高度超过90米，塔底直径大于4.5米和所需厚度超过40毫米的钢管塔是一种传统的技术，不会对任何设备厂家有所需求。

塑造钢筒，即滚弯，然后需要特殊机器，它并不总是正常钢结构工程。

也就是说，由于大直径，下塔节不再通过公路运输。

（3）攀登助手和内部安装

塔必须提供一个安全上升到到机舱的装置，也包含一定的电气安装，特别是在电力传输电缆引下到塔底。

这需要一定的内部安装。

根据不同的高度，通常安装一些中间平台，通常是一个塔节一个平台。

用于攀登高度约60-70米简单的垂直梯攀登保护。

如果工作需要，塔高超过80米，可安装简单的所谓“登山电梯”。

对于某些应用和内部的设备，即变压和控制系统，塔的内部气候必须被控制。

特别是海上应用，空调可以除湿，过滤进气是必要的，以避免对电气和电子设备腐蚀问题。

小型风力发电机组塔施工简单得多。

高度约为15米的塔，塔是从外面爬。

在一些国家，特殊劳动保护和保险业的要求，必须遵守关于外部提升的相关规定，以至于即使相对小的发电机，也提供一个安全的内部提升。

3、基础

塔基的大小是由风力机和局部场地条件决定的。

在这方面，必须考虑最高的荷载作用下的风力机停滞条件。

这里决定因素是最高的假定风速，所谓的生存风速。

然而，风机的技术概念也起到了一定的作用。

轮机失速控制不仅提供羽状叶片，而且用这样的设计可发生较高的停滞荷载作用，这对标注的基础和成本上具有重要意义。

负荷的情况下，在最高负荷状况必须检查.在运行中，最大倾斜的时刻为基础由转动推力决定.可控转子叶片推力的风力机在额定功率达到其高峰期，而在失速型风力机，尽管滞后的功率已达到，它会继续增加。

被官方要求的设计审批和安全认证在大多数情况下是基于这些静载荷。

考虑到动态载荷疲劳寿命的计算通常不要求。

这些计算是制造商的责任。

根据不同的地质条件，要求是板式基础或桩基础.决定性因素是埋在将吸收施加载荷的土壤层的深度。

板式基础

板式基础，通常被称为标准的基础，为圆形或矩形多边形基脚。

钢管塔扎根的一个基础部分加入到钢筋混凝土中。

要求的质量和直径的板是由倾覆的结构决定的。

这是依靠风力机，塔，基础本身抵抗的。

离心铸造预制混凝土塔是“投”到基础的。

桩基础

薄弱土壤的桩基础有放在一堆的木板，可将负荷转移到承重地面层上。

为此使用预制“羊桩”。

桩基础是必要的。

例如，在德国北海附近沿海沼泽地区，在这些地区，固沙层的大陆架在一些情况下位于深达20到25米。

一个桩高达20米中型风力机，需要有相应的长度，保证承载能力，增加了基础成本的30%到50%。

作为一项规则，根据德国的分类，其所在公司的风力机基础由B类水泥构成。

这是常见的做法，一个模架建立在基坑内，并且在混凝土浇入坑之前进行钢筋编织。

整合与底部法兰连接基础的部分，而需要一些经验。

法兰的基础部分必须放置在水平并且水平位置只有一个很小的公差来防止斜塔倾斜。

在建立基础部分法兰直径大约3.6米的一个500千瓦风力机，最大允许偏差的水平范围在2毫米。

很明显，在地面上，土壤的一致性或更准确地说，塔的“夹紧刚度”对自然弯曲频率有一定影响。

然而对于非常松散的土壤，这并不适用于每一种情况。

Thetower

Thehightowerisanessentialcomponentofthehorizontal-axisturbine,afactwhichcanbebothanadvantageandadisadvantage.Thecosts,whichcanamounttoupto20%oftheoverallturbinecosts,are,ofcourse,disadvantageous.Astheheightofthetowerincreases,transportation,assemblyanderectionofthetowerandservicingofthecomponentsalsobecomeincreasinglymoredifficultandcostlyOntheotherhand,thespecificenergyyieldoftherotoralsoincreaseswithtowerheight.Theoretically,theoptimumtowerheightliesatthepointwherethetwogrowthfunctionsofconstructioncostandenergyyieldintersect.Unfortunately,thispointofintersectioncannotbespecifiedinanygenerallyapplicableform.Inlargerturbines,constructioncostsrisemorerapidlywithincreasingtowerheightthaninsmallturbines.Anevengreaterroleisplayedbythechoiceofsite.Atinlandsites,inregionswithahighdegreeofsurfaceroughness,thewindspeedincreasesmoreslowlywithheightthanatshore-basedsites.Highertowerswill,therefore,showbetterreturnsherethan,forexample,inoffshoreapplicationswherethereverseeffectisfound.Ininlandregions,largewindturbineswithtowerheightsof80mandmoreareadecisivefactorfortheeconomicuseofthewindpotential.

Nexttoitsheight,thesecondmostimportantdesignparameterofatowerisitsstiffness.Establishingthefirstnaturalbendingfrequencyintherightwayisanimportanttaskinthedesign.Thisdeterminesthematerialrequiredand,ultimately,theconstructioncosts.Thegoalofthetowerdesignistoachievethedesiredtowerheightwiththerequiredstiffnessatthelowestpossibleconstructioncost.

Thetransportationandtheerectionprocedureisdeveloping;

intoanincreasingproblemforthelatestgenerationofmulti-megawattwindturbines.Towerheightsofmorethan100mandtowerheadweightsofseveralhundredtonsrequireadiameteratthetowerbaseonmorethanfivemeters,withtheconsequencethatroadtransportationwillnolongerbeleasable.Thisbecomesastrongincentivetofindinnovativesolutionsinthetowerdesign.

Thematerialsavailablefortheconstructionaresteelorconcrete.Designsrangefromlatticeconstructiontoguyedorfree-standingsteeltubulartowersuptomassiveconcretestructure.Thetechnicalrequirementsposedbytheoverallsystemcanbemetbyalmostmyvariantbuttheeconomicoptimumisonlyachievedbyappropriatelymatchingtheselectedtowerdesigntotherequirementsset.Thisshowsclearlythat,althoughthetowerofawindturbinecanbeseenasaconventionalstructurewhenconsideredbyitself,itsdesignalsorequiresaconsiderableamountofunderstandingoftheoverallsystemanditsapplication.

Apartfromthesefunctionalaspects,itshouldnotbeoverlookedthatthetower,evenmoresothanthenacelle,determinestheoutwardappearanceofawindturbine.Dueattentionshould,therefore,beaccordedaesthetics,evenifthisimpliessomeadditionalcosts.

1.Towerconfigurations

Theoldesttypesof"

windturbines"

thewindmills,hadnotowersbutmillhouses.Thesewerelowinheightinrelationtotherotordiameterandofvoluminousconstructioninaccordancewiththeirfunctionasaworkspace,thusalsoprovidingforthenecessarystiffness.Soon,however,theadvantageofincreasedheightwasrecognizedandthemillhousesbecamemoreslenderandmoretower-like.Butitisonlyinmodern-dayconstructions,firstinthesmallAmericanwindturbinesandthenlaterinthefirstpower-generatingwindpowerstations,that"

masts"

or"

towers"

wereused,thesolefunctionofwhichlayinsupportingtherotorandthemechanicalcomponentsofthetowerhead.Asaconsequenceofthisdevelopment,designsandmaterialsfortowersincreasedinvariety.Steelandconcretetooktheplaceofthewoodconstructionofthemillhouses.Intheearlyyearsofthedevelopmentofmodernwindenergytechnology,themostvariedtowerdesignsweretriedoutandtestedbutinthecourseoftime,therangehasbeennarroweddowntofree-standingdesigns,mainlyofsteelandmorerarelyofconcrete.

LatticeType

Thesimplestmethodofbuildinghighandstifftowerconstructionsisasathree-dimensionaltruss,so-calledlatticeortrusstowers.Latticetowerswere,therefore,thepreferreddesignofthefirstexperimentalturbinesandintheearlyyearsalsoforsmallercommercialturbines.Today,thelatticetowerhasagainbecomeanalternativetothesteeltubulartowerinthecaseoftheveryhightowersrequiredforlargeturbinessitedininlandregions.

ConcreteType

Inthethirties,steel-reinforcedconcretetowerswereusedfortheso-called"

Aeromotor"

inDenmark.ThesetowerswerealsocharacteristicoftheearlierlargeexperimentalDanishturbinesLater,steeltowersbecamedominantalsointhecommercialturbinesinDenmark.Concretetowershaverecentlygainedfavoragainfortowerheightofmorethan80m.

Free-standingsteeltubulartowers

themostcommontowertypecurrentlyinuseisthefree-standingsteeltubetower.Masteryofthevibrationalbehaviorhasmadeiteasiertousethistypesothatsteeltubulartowerswithverylowdesignstiffnesscanbeimplemented.Ithasthusbecomepossibletolowerthestructuralmass,andthusthecostsofthetowers,considerablybyusing"

soft"

designs.

Guyedsteeltubulartowers

Down-windrotorsmadeitnecessarytouseslendersteeltubulartowersinordertokeepthetowershadoweffectassmallaspossible.Thesewereanchoredwithsteelcablesorinsomecaseswithstifftrussestoensuretherequiredbendingstiffness.Despitetheircomp