分析风力发电机组疲劳的工作之一为确定合理的载荷谱。对风力发电机组载荷状况的详细分析和评估是确定载荷谱的基本依据。载荷谱的确定应考虑对风力发电机组结构可能造成损伤的所有疲劳载荷。在设计初始阶段,可假设风力发电机组的最低设计寿命为20年,采用简化计算载荷谱进行结构疲劳分析。
疲劳强度的设计载荷谱,应包括风力发电机组在设计风速范围的典型循环载荷,循环次数与各种风速下风力发电机组运行的时间成正比。同时,需要考虑风力发电机组起动和停机过程的载荷循环。
计算载荷谱时还需要考虑以下因素的影响:
(1)构件重量载荷。
(2)旋转部件偏心引起的不平衡载荷。如对于风轮部件,需考虑实际的质量偏心距。若偏心距em未知时,一般取
式中 R——风轮半径。
(3)尾流效应的影响。
(4)叶片的制作与安装误差。叶片的加工和安装均可能造成风轮气动载荷的不对称。应考虑实际允差,若此数据难以获得,可设叶片的相对安装角偏差为±0.3°。
(5)正常风梯度。
(6)确定风向变化。
(7)偏航操作对载荷的影响。一般认为偏航操作的工作时间约占风力发电机组运行寿命的10%。
(8)起动与停机。考虑风力发电机组起动和停机过程,当风力转速通过塔架共振区时,将产生动态载荷的放大效应。可设风力发电机组每年在切入风速下起动1000次,在切出风速下停机50次。(www.xing528.com)
(9)按正常湍流模型确定的风扰动。
(10)平均风速的偏差。
式中 R——风轮半径。
(3)尾流效应的影响。
(4)叶片的制作与安装误差。叶片的加工和安装均可能造成风轮气动载荷的不对称。应考虑实际允差,若此数据难以获得,可设叶片的相对安装角偏差为±0.3°。
(5)正常风梯度。
(6)确定风向变化。
(7)偏航操作对载荷的影响。一般认为偏航操作的工作时间约占风力发电机组运行寿命的10%。
(8)起动与停机。考虑风力发电机组起动和停机过程,当风力转速通过塔架共振区时,将产生动态载荷的放大效应。可设风力发电机组每年在切入风速下起动1000次,在切出风速下停机50次。
(9)按正常湍流模型确定的风扰动。
(10)平均风速的偏差。
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