5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機組塔筒及基礎(chǔ)設(shè)計解析

1、1.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機組塔筒及基礎(chǔ)設(shè)計摘要：風(fēng)能資源是清潔的可再生資源，風(fēng)力發(fā)電是新能源中技術(shù)最成熟、開發(fā)條件最具規(guī)模和商業(yè)化發(fā)展前景最好的發(fā)電方式之一。塔筒和基礎(chǔ)構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機組的支撐結(jié)構(gòu)，將風(fēng)力發(fā)電機支撐在60100m的高空，從而使其獲得充足、穩(wěn)定的風(fēng)力來發(fā)電。塔筒是風(fēng)力發(fā)電機組的主要承載結(jié)構(gòu)，大型水平軸風(fēng)力機塔筒多為細長的圓錐狀結(jié)構(gòu)。一個優(yōu)良的塔筒設(shè)計，可以保證整機的動力穩(wěn)定性，故塔筒的設(shè)計不僅要滿足其空氣動力學(xué)上得要求，還要在結(jié)構(gòu)、工藝、成本、使用等方面進行綜合分析?；A(chǔ)設(shè)計與基礎(chǔ)所處的地質(zhì)條件密不可分，良好的地質(zhì)條件可以為基礎(chǔ)提供可靠的安全保證，從風(fēng)機塔筒基礎(chǔ)特點的分析可以看出，風(fēng)機塔

2、筒基礎(chǔ)的重要性及復(fù)雜性是不言而喻的。在復(fù)雜地質(zhì)條件下如何確定安全合理的基礎(chǔ)方案更是重中之重。關(guān)鍵詞：1.5兆瓦；風(fēng)力發(fā)電機組；塔筒；基礎(chǔ)；設(shè)計1、我國風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計的發(fā)展歷程我國風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計總體上可劃分為三個階段，即2003年以前小機組基礎(chǔ)的自主設(shè)計階段，2003-2007年MW機組基礎(chǔ)設(shè)計的引進和消化階段，2007年以后MVWL組基礎(chǔ)的自主設(shè)計階段，在2003年以前，由于當(dāng)時的鼓勵政策力度不大，風(fēng)電發(fā)展緩慢，2002年末累計裝機容量僅為46.8萬kw,當(dāng)年新增裝機容量僅為6.8萬kw,項目規(guī)模小、單機容量小，國外風(fēng)機廠商涉足也較少，風(fēng)機基礎(chǔ)主要由國內(nèi)業(yè)主或廠商委托勘測設(shè)計單位完成，設(shè)計主要依據(jù)

3、建筑類的地基規(guī)范。從2003年開始，由于電力體制改革形成的電力投資主體多元化以及我國開始實施風(fēng)電特許權(quán)項目，尤其是2006年可再生能源法生效以后，國外風(fēng)機開始大規(guī)模進入中國，且有單機容量600kwA750kw很快發(fā)展到850kwA1.0MW1.2MW1.5MW和2.0MW/國外廠商對風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計也非常重視，鑒于國內(nèi)在MVWI機基礎(chǔ)設(shè)計方面的經(jīng)驗又不夠豐富，不少情況下基礎(chǔ)設(shè)計都是按照廠商提供的標準圖、國內(nèi)設(shè)計院根據(jù)風(fēng)電場地質(zhì)勘測資料和國內(nèi)建筑材料的具體情況進行設(shè)計調(diào)整、廠商對國內(nèi)設(shè)計院的設(shè)計調(diào)整成果進行復(fù)核確認模式。該模式不僅影響風(fēng)機基礎(chǔ)的自主設(shè)計，同時受制于廠商，甚至可能影響工程建設(shè)的決策、工

4、期和投資效益。以2005年我國南方某風(fēng)電場的基礎(chǔ)設(shè)計為例，當(dāng)時該風(fēng)電場已完成24個風(fēng)機基礎(chǔ)的施工，但國外風(fēng)機廠商認為已建基礎(chǔ)不能滿足要求，并委托了第二家設(shè)計院進行了獨立評估，由于當(dāng)時沒有專門的風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范，設(shè)計單位只能參照國內(nèi)建筑和電力行業(yè)的類似規(guī)范進行設(shè)計，且不同設(shè)計人員對具體條文的采用和理解也不盡相同，導(dǎo)致不同設(shè)計院設(shè)計同一基礎(chǔ)的安全評價結(jié)論不盡一致。隨后國外風(fēng)機廠商和項目業(yè)主又同時委托第三家設(shè)計單位進行復(fù)核。由于種種原因，最終各方妥協(xié)的結(jié)果是在每個已施工基礎(chǔ)上補澆了一些混凝土。因此，由于沒有統(tǒng)一的規(guī)范，由于國外廠商在基礎(chǔ)設(shè)計方面的過多介入，導(dǎo)致了成本的增加和工期的延長。鑒于當(dāng)時風(fēng)機基

5、礎(chǔ)設(shè)計的重要性且沒有專門的設(shè)計規(guī)范，中國水電工程顧問集團公司作為我國水電和風(fēng)電的前期工程歸口管理單位，于2005年8月迅速啟動了風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)研究和規(guī)范的編制工作，經(jīng)過廣泛調(diào)研、專題研究和試設(shè)計，并經(jīng)過幾次全國性的研討和評審，于2007年9月發(fā)布了風(fēng)電機組地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定(FD003-2007),并同期推出了配套的設(shè)計軟件。由于規(guī)范的統(tǒng)一指導(dǎo)和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，并經(jīng)過我國項目業(yè)主和勘測設(shè)計單位的共同努力，現(xiàn)在風(fēng)電基礎(chǔ)設(shè)計已步入自主設(shè)計的軌道。2、我國最近的兩起風(fēng)機倒塌事故及其教訓(xùn)在風(fēng)電機組地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)定編制過程中及頒布后不久，出現(xiàn)了兩起風(fēng)機倒塌事故，這兩個項目都沒有按照風(fēng)電機組地基基礎(chǔ)設(shè)

6、計規(guī)定進行設(shè)計，事故的原因值得我們深思。因此，本文對兩起事故進行了簡要介紹和分析。2.1 在桑美臺風(fēng)中破壞的風(fēng)機及基礎(chǔ)在2006年8月10日的桑美臺風(fēng)中，某風(fēng)電場28臺機組全部受損，其中5臺倒塌(3臺600kw風(fēng)機鋼塔筒被折斷、2臺剛完成吊裝的750kw風(fēng)機連地基被拔出)、5臺風(fēng)機機艙蓋被吹壞、11臺風(fēng)機葉片被吹斷。據(jù)被吹到的測風(fēng)儀留下的最后數(shù)據(jù)顯示，山頂上風(fēng)電場的瞬時風(fēng)速達85米/秒。該風(fēng)電場的大部分基礎(chǔ)承受了超設(shè)計風(fēng)速的考驗，但連根拔出的基礎(chǔ)至少在設(shè)計和施工方面存在一下不安全因素：2.1.1 基礎(chǔ)環(huán)（法蘭筒）的低端在基礎(chǔ)臺柱和底板的分界面，沒有伸入基礎(chǔ)底板與擴展基礎(chǔ)形成整體。2.1.2 基

7、礎(chǔ)臺柱和底板混凝土分兩次澆筑，且沒有采取可靠的縫面處理措施，縫面粘接質(zhì)量差，影響了臺柱與底板之間的整體性。2.1.3 從拉斷的基礎(chǔ)臺柱底部斷面看，穿越臺柱與底板之間的圓周向配筋太少，鋼筋見距達60cm左右，進一步削弱了臺柱與底板混凝土之間的整體性連接，臺柱高度方向的配筋很少，鋼筋間距在40cm左右，消弱了臺柱本身的剛度。2.1.4 混凝土級配和混凝土現(xiàn)場攪拌質(zhì)量不理想另外，建議在經(jīng)常遭遇臺風(fēng)地區(qū)的風(fēng)電場必須要時刻考慮配置備用電源或柴油發(fā)電機，并對控制系統(tǒng)作適當(dāng)改進，遭遇臺風(fēng)電網(wǎng)斷電后，風(fēng)機不會剎車抱死葉輪，以減少風(fēng)機承受的風(fēng)載荷。2.2 在正常運行中破壞的風(fēng)機及基礎(chǔ)某風(fēng)電場同批次施工安裝了59

8、臺850kw的風(fēng)電機組并經(jīng)過了72小時的試運行,在2008年4月正常運行時，一臺風(fēng)機突然倒塌，基礎(chǔ)連根被拔出，倒塌時風(fēng)速約12m/s,已進入風(fēng)機的額定風(fēng)速，塔筒底部（基礎(chǔ)環(huán)）鋼筋完全拔出。如圖所示：據(jù)初步了解，該風(fēng)機基礎(chǔ)至少存在以下不安全因素：2.2.1 基礎(chǔ)混凝土設(shè)計強度等級C30,事故后鉆孔，事故后鉆孔取芯實驗得出的強度等級為C10-C25,基礎(chǔ)混凝土實際標號偏低2.2.2 塔筒底部混凝土攪拌、振搗不均勻，斷面反映的混凝土級配較差。2.2.3 從斷面看，基礎(chǔ)可能不是一次性澆筑，存在施工冷縫，且因風(fēng)沙大澆筑，縫面有沙土。2.2.4 鋼筋數(shù)量減少、長度不足2.2.5 膠凝材料用量和基礎(chǔ)混凝土配

9、合比可能不滿足要求，塔筒底部（基礎(chǔ)環(huán)）鋼筋完整拔出，粘接質(zhì)量有問題。2.2.6 初期運行時機組振動較厲害，且倒塌的風(fēng)機換過葉片，可能與上部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的剛度有關(guān)。另外，施工單位中標價格過低而導(dǎo)致其偷工減料、基礎(chǔ)混凝土施工過程中監(jiān)督不力也可能是引發(fā)事故的重要原因。由于質(zhì)量問題，同批施工中得59臺風(fēng)機，除倒塌的一臺，其余58臺風(fēng)機上部結(jié)構(gòu)全部拆卸，并炸除混凝土基礎(chǔ)，重新施工基礎(chǔ)，重新安裝風(fēng)機，重新調(diào)試后再投入運行。給項目業(yè)主造成了巨大的經(jīng)濟損失。3、風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計分析與討論由于風(fēng)力發(fā)電機組輪轂高度大（一般在50m以上）、頂部質(zhì)量大正常運行和極端風(fēng)速情況承受的水平載荷大、機組正常運行時對傾斜控制嚴格、基

10、礎(chǔ)承受3600方向重復(fù)載荷和大偏心受力、基礎(chǔ)的載荷重分布性低、地質(zhì)條件復(fù)雜等特點，將風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)設(shè)計做一簡要分析，對幾個熱點問題進行討論。3.1 關(guān)于基礎(chǔ)類型的考慮設(shè)計規(guī)定考慮了方形擴展基礎(chǔ)和方形軸臺樁基礎(chǔ)?？紤]到風(fēng)機基礎(chǔ)承受3600方向重復(fù)荷載以及不同的設(shè)計習(xí)慣，配套設(shè)計軟件在借鑒化工高塔、煙囪、高聳結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上，除了方形基礎(chǔ)外，還擴充了圓形、八邊形擴展基礎(chǔ)以及圓形和八邊形承臺樁基礎(chǔ)的設(shè)計方法和設(shè)計軟件，拓寬了風(fēng)機基礎(chǔ)的適應(yīng)性。3.2 關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)計的步驟3.2.1 擴展基礎(chǔ)對于擴展基礎(chǔ)，設(shè)計步驟可分為三大步：第一步，根據(jù)風(fēng)機單機容量、輪轂高度、掃風(fēng)面積、風(fēng)速、荷載大小和地基

11、情況，參考類似經(jīng)驗，初步擬定基礎(chǔ)埋深、底板尺寸和高度等。第二步，根據(jù)設(shè)計規(guī)定和風(fēng)機承受的荷載等相關(guān)資料，分別計算基礎(chǔ)基底反力、基礎(chǔ)沉降和傾斜率、基礎(chǔ)整體穩(wěn)定性、基底脫開面積等，分別復(fù)核地基承受力是否滿足要求、沉降和傾斜率是否滿足規(guī)范和廠商要求、整體穩(wěn)定性和基底脫開面積比是否滿足規(guī)范要求。如果四個條件同時滿足要求，則說明擬定的基礎(chǔ)底板尺寸合適，可進行下一步計算，如果四個條件不能同時滿足要求，則需回到第一步，調(diào)整外型尺寸。第三步，初選鋼筋直徑，進行截面抗彎計算，抗剪、抗沖切和疲勞強度驗算，如果同時滿足要求，則底板高度的擬定合適，否則，回到第一步，調(diào)整包括底板高度在內(nèi)的外型尺寸，直至滿足第二步和第三

12、步的有關(guān)要求。外型尺寸確定后根據(jù)裂縫寬度驗算結(jié)果、構(gòu)造要求等確定配筋布置，如果沒有臺柱，還需對臺柱進行配筋計算和強度驗算，對穿越法蘭筒和基礎(chǔ)環(huán)底部的局部配筋進行驗算。然后，計算基礎(chǔ)的混凝土用量和配筋用量。3.2.2 樁基礎(chǔ)與擴展基礎(chǔ)類似，柱基礎(chǔ)的設(shè)計也可以分為三大步：第一步，根據(jù)有關(guān)資料、規(guī)范和經(jīng)驗，擬定基礎(chǔ)埋深、承臺尺寸以及樁的布置，包括樁長（持力層）、中心距、排列的選擇等。第二步，計算樁頂作用反力，計算樁基礎(chǔ)沉降和傾斜率，復(fù)核基樁承載力（包括豎向抗壓承載力、水平承載力，抗撥承載力等）是否滿足要求，樁基礎(chǔ)沉降和傾斜率是否滿足規(guī)范與廠商要求。如果同時滿足要求，則擬定的樁布置合適，進行下一步計算

13、，否則，調(diào)整樁的布置。第三步，初選鋼筋直徑，進行承臺底板截面抗彎計算，抗剪、抗沖切和疲勞強度驗算，如果同時滿足要求，則承臺底板尺寸的擬定合適，否則，許回到第一步，調(diào)整承臺尺寸和樁布置，直至滿足第二步和第三步的有關(guān)要求。承臺尺寸和樁布置確定后，對承臺臺柱進行配筋計算和強度驗算，如果采用灌注樁則需要進行樁身配筋計算，根據(jù)裂縫寬度驗算結(jié)果和有關(guān)構(gòu)造要求，調(diào)整配筋布置，對基礎(chǔ)環(huán)底部等部位進行布局配筋驗算。最后，計算基礎(chǔ)的混凝土用量和鋼筋用量。3.3 關(guān)于幾個問題的討論3.3.1 修正標準值由于荷載的不確定性和隨機性，計算擴展基礎(chǔ)基底面積、計算樁基基礎(chǔ)樁數(shù)和樁長時，荷載采用了標準值，但對上部結(jié)構(gòu)傳來的荷

14、載標準值均進行了乘以1.35的修正，已達到一定的安全裕度。國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電成套技術(shù)還處于成長階段，空氣動力學(xué)計算理論和模型假定也存在著一定的誤差和不確定性。風(fēng)電基礎(chǔ)雖然在整個風(fēng)機結(jié)構(gòu)中的造價比重很小，但結(jié)構(gòu)安全直接決定著整個結(jié)構(gòu)的安全，在重要性方面與上部結(jié)構(gòu)至少是等同。因此，在目前有關(guān)技術(shù)有待進一步完善的階段，基礎(chǔ)設(shè)計適當(dāng)留有安全裕度是必要的。由于國內(nèi)不少風(fēng)機廠商提供的風(fēng)機荷載資料都是引進機型的原產(chǎn)地廠商在特定輪轂高度、特定風(fēng)速下計算的荷載資料，可能沒有考慮國內(nèi)特定風(fēng)電場的特點，如輪轂高度、不同風(fēng)速、風(fēng)場在電網(wǎng)中的作用、風(fēng)機控制系統(tǒng)等具體條件，可能對國內(nèi)特定風(fēng)場的風(fēng)機和風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計有一定的偏差，因

15、此，在這種情況，考慮對風(fēng)機廠商提供的荷載進行適當(dāng)修正是必須的。風(fēng)荷載在一定的土木工程設(shè)計中都計入耦合系數(shù)后再與其他荷載進行組合，但在風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)中，風(fēng)荷載是風(fēng)機正常運行所必須的基本荷載，因此，在有關(guān)計算中不能照搬有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，應(yīng)予以特別重視。如果風(fēng)電廠商針對國內(nèi)特定風(fēng)場情況，進行了專門、系統(tǒng)的荷載分析與測試，保證提供的荷載是基礎(chǔ)設(shè)計所涉及工況的最不利荷載，且出具書面保證函，此時，這個荷載標準值修正系數(shù)可以在1.11.35之間進行調(diào)整。上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載一律乘以1.35，對基礎(chǔ)的安全裕度并不是成比例放大1.35,因此在彎矩放大的同時，豎向荷載也同時被放大了。下一步規(guī)范修編應(yīng)結(jié)合各方意見酌情完善

16、。3.3.2 圓形與方形擴展基礎(chǔ)工程量的比較在小偏心受力的情況下，承受相同的荷載，圓形擴展基礎(chǔ)比方形擴展的混凝土工程量要省一些。然而，對大偏心受力的風(fēng)機基礎(chǔ)，圓形基礎(chǔ)和方形基礎(chǔ)的混凝土工程十分接近，不少設(shè)計人員對此心存疑慮。本文分析如下：(1)在圓形與方形基礎(chǔ)的底面積相同情況下，承受相同的大偏心荷載，圓形基礎(chǔ)的實際受壓面積小于方形基礎(chǔ)，且圓形基礎(chǔ)基底反力的分布更不均勻，從而導(dǎo)致最大基底反力較方形基礎(chǔ)大，尤其是在地基承受力小于150-200kpa的情況下，地基承受力較難滿足要求，可能需要采用較大的基礎(chǔ)底面積。(2)由于圓形基礎(chǔ)基底反力的分布更不均勻，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)傾斜率較大，為了滿足傾斜控制要求，

17、可能需要采用較大的基礎(chǔ)底面積。(3)在現(xiàn)有的規(guī)范體系中，關(guān)于脫開面積不大于基底面積的的1/4的規(guī)定，對圓形基礎(chǔ)更不利。對于圓形基礎(chǔ)，高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范等要求偏心距e小于0.43倍的基底半徑R,即小于0.215倍基底直徑D,對于方形基礎(chǔ)，規(guī)范要求偏心距e不大于0.25倍基底寬度Bo可見，對圓形基礎(chǔ)的控制要嚴格，可能導(dǎo)致圓形基底的工程量偏大。(4)在現(xiàn)有的規(guī)范體系中，關(guān)于基礎(chǔ)外型尺寸的構(gòu)造規(guī)定，對圓形基礎(chǔ)更不利。高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范對圓形基礎(chǔ)的底板外緣厚度、底板懸挑長度與高度之比、地板高度與整個基礎(chǔ)之比等都提出了嚴格的要求。而規(guī)范對方形基礎(chǔ)的構(gòu)造要求沒有提出這么嚴格的要求。這樣導(dǎo)致構(gòu)造要求下的圓形基礎(chǔ)混

18、凝土工程量比方形基礎(chǔ)大，而不少情況下的基礎(chǔ)外型是由構(gòu)造要求控制的。因此，一方面，對圓形基礎(chǔ)的計算分析方法和設(shè)計規(guī)定需要開展進一步的研究工作，另一方面，對于盛行風(fēng)向比較固定的風(fēng)電場，也不排除采用方形或其他形狀的基礎(chǔ)形式。3.3.3 關(guān)于基樁的布置在基樁布置中，有些設(shè)計人員僅從基樁豎向承載力角度考慮，認為在承臺中部區(qū)域沒有必要布置基樁，以節(jié)省工程量。本文考慮如下：(1)單純從基樁豎向承載力角度考慮，承臺中部基樁由于力臂短，承受的撥力或壓力較小，但承臺和基樁是個整體，且必須考慮整個系統(tǒng)的受力特點以及配套的計算方法和計算假定。(2)若中間無樁，則承臺近似為兩段簡支梁，跨中撓度大，對風(fēng)機的正常運行可能有

19、一定影響，尤其對基礎(chǔ)動態(tài)剛度有較高要求的風(fēng)機，可能導(dǎo)致風(fēng)機振動較厲害。另外，這時承臺在力學(xué)意義上為相對柔性結(jié)構(gòu)，與計算樁頂作用效應(yīng)時承臺相對基樁為剛性的假定也不滿足。(3)按材料力學(xué)法計算承臺配筋時，假定承臺中部(塔筒部位)剛度為無限大，按懸挑板計算底板配筋。如果承臺近似為兩端簡支梁，則較難滿足這一假定，與計算前提有一定出入。(4)建議根據(jù)墊層混凝土的支撐鋼板的塊數(shù)，在塔筒外緣附近布置3-4根基樁,則承臺近似為多點連續(xù)梁，可增加樁基承臺的剛度，減少跨中撓度及其風(fēng)機運行的影響，也更符合配套設(shè)計方法的有關(guān)假定。3、結(jié)論與建議大力發(fā)展風(fēng)電等清潔可在生能源，是保護環(huán)境、優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)。促進經(jīng)濟社會可持續(xù)

20、發(fā)展的需要。我國風(fēng)能資源豐富，風(fēng)力發(fā)電事業(yè)方興未艾，配套的法律法規(guī)和技術(shù)標準體系有待有關(guān)部門和風(fēng)電企業(yè)共同完成。為了更好地促進風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展，更好地保障風(fēng)力發(fā)電的正常生產(chǎn)，針對我國風(fēng)機基礎(chǔ)設(shè)計與施工存在的問題提出如下建議：由于許多人認為風(fēng)電勘測設(shè)計簡單，因此勘測設(shè)計和施工單位進入風(fēng)電行業(yè)的門檻很低，有的甚至沒有設(shè)計資質(zhì)，造成風(fēng)電設(shè)計水平和質(zhì)量控制能力良莠不齊，質(zhì)量事故時有發(fā)生，應(yīng)加強風(fēng)電行業(yè)的勘測、設(shè)計、施工等環(huán)節(jié)的資質(zhì)管理，政府應(yīng)加強監(jiān)督與抽檢管理，確?？睖y設(shè)計和施工質(zhì)量，杜絕諸如本文列舉的較大質(zhì)量安全事故的發(fā)生。業(yè)主單位應(yīng)高度重視風(fēng)電機組地基基礎(chǔ)設(shè)計的質(zhì)量控制，有必要對其計算和施工圖紙聘請

21、有資格和業(yè)績的單位進行審查，以確保風(fēng)電場工程運行安全。由于風(fēng)電場一般遠離城區(qū)，基礎(chǔ)施工較難采用商品混凝土，且風(fēng)電場范圍大，混凝土澆筑地點分散，混凝土生產(chǎn)能力較小、混凝土運距遠，單個基礎(chǔ)的混凝土澆筑時間長，混凝土現(xiàn)場拌合質(zhì)量和澆筑質(zhì)量是風(fēng)電土建工程的控制重點，對建設(shè)百萬千萬風(fēng)電基地的項目，應(yīng)研究設(shè)計建立集中供應(yīng)混凝土的可能性，以確保澆筑混凝土的質(zhì)量。建議從確定施工中標單位開始，將基礎(chǔ)混凝土生產(chǎn)能力（包括拌合站和混凝土運輸車輛等的配備）及及質(zhì)量控制（包括混凝土混合比、養(yǎng)護、高低溫施工措施等）混凝土澆筑、基礎(chǔ)環(huán)安裝方法和保證措施等納入業(yè)主重點考核范圍。加強施工現(xiàn)場管理，例如監(jiān)理對基礎(chǔ)混凝土澆筑進行全

22、過程旁站，單個基礎(chǔ)混凝土澆筑時間控制在12h以內(nèi)，且防止出現(xiàn)冷縫，一旦出現(xiàn)冷鋒，應(yīng)嚴格按設(shè)計要求進行處理，加強基礎(chǔ)回填土的質(zhì)量控制，等等。以上是針對風(fēng)力發(fā)電機組基礎(chǔ)設(shè)計，筆者提出的一些看法與建議。塔筒是風(fēng)力發(fā)電機組的主要承載結(jié)構(gòu)，尤其是大型風(fēng)力發(fā)電機組，其高度一般都在數(shù)十米以上，大型水平軸風(fēng)力機塔筒多為細長的圓錐狀結(jié)構(gòu)。一個優(yōu)良的塔筒設(shè)計，可以保證整機的動力穩(wěn)定性，故塔筒的設(shè)計不僅要滿足其空氣動力學(xué)上得要求，還要在結(jié)構(gòu)、工藝、成本、使用等方面進行綜合分析。下面主要介紹一種新型的風(fēng)力發(fā)電機組塔筒設(shè)計的相關(guān)內(nèi)容：4、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備大型化帶來的挑戰(zhàn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備大型化有優(yōu)勢嗎？從風(fēng)力發(fā)電機的角度看，答案

23、是肯定的。這也可從過去20多年來大型風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)的不斷進步得到印證。隨著高效風(fēng)力發(fā)電機逐漸大型化，則制造風(fēng)力發(fā)電機的材料需求也隨之增大。到2003年底，功率為2MW彼以上的風(fēng)力發(fā)電機已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，由此也會刺激大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的市場需求，因此，大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的市場前景非常廣闊。輪轂高度是風(fēng)力發(fā)電力設(shè)備中非常重要的一個參數(shù)。以平均功率在1.5到2.5MW的風(fēng)力發(fā)電機為例，葉輪直徑接近100米。隨著葉輪直徑和風(fēng)力發(fā)電機重量的增加，風(fēng)力發(fā)電塔也越來越大；隨著塔的高度增加，塔的彎矩也隨之增加。通常可以用兩種方法解決大型風(fēng)力發(fā)電機塔體的載荷。一是增加塔體的壁厚，二是增加塔體底徑。目前，由于運輸限

24、制和焊接能力不足，這兩種方法都不可行。4.1 大型化帶來的不便風(fēng)力發(fā)電設(shè)備大型化給客戶造成的主要不便之一是運輸和安裝。發(fā)電機增大，塔體就要相應(yīng)增大，這些都受到運輸?shù)囊笙拗?。大型風(fēng)力發(fā)電塔，一般以圓錐型管狀結(jié)構(gòu)為主，已經(jīng)開始受到運輸?shù)南拗?，因為底?jié)直徑超過4米、重量超過40,000kg、長度超過20米，這樣的尺寸在運輸中已經(jīng)屬于超長、超高、超寬和超重。同時，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機主要零部件也受到了限制，風(fēng)力發(fā)電機艙超重，寬度也屬于特殊規(guī)格，需要重型拖車和特別安全駕駛。相比較而言，葉片仍以輕取勝，但由于葉片長度的增加，仍需要超常運輸?shù)脑S可。特殊規(guī)格運輸勢必要增加成本，這在商業(yè)競爭激烈的今天，高成本的運輸

25、對提高企業(yè)的競爭力是非常不利的。為使風(fēng)電設(shè)備經(jīng)得住時間和自然風(fēng)蝕的考驗，必須要進行表面處理。如今，表面處理技術(shù)以噴漆處理為主。盡管噴漆效果不錯而且操作簡單，但在安裝時就會暴露很多問題。比如噴漆的表面容易被劃傷，導(dǎo)致生銹，而且，風(fēng)電設(shè)備一旦安裝完成，修補劃傷的表面會有很多困難。經(jīng)過風(fēng)蝕日曬后的噴漆易發(fā)生碎片脫層，不易于維護。5、解決風(fēng)力發(fā)電設(shè)備面臨的具體問題怎樣生產(chǎn)出更大底徑的風(fēng)力發(fā)電塔，以保證承載大型發(fā)電設(shè)備及其塔體本身的重量？有沒有最經(jīng)濟的運輸方式來運輸此種龐然大物？有什么辦法能夠避免風(fēng)力發(fā)電塔生銹，如何實施這項技術(shù)呢？5.1 表面處理首先要解決的是鋼結(jié)構(gòu)的生銹問題。由于我國擁有世界級的熱鍍

26、鋅設(shè)備，和在鍍鋅方面的成功經(jīng)驗，其專業(yè)化的鍍鋅技術(shù)能夠解決風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的防銹問題。以熱渡鋅技術(shù)解決防銹問題，那么大型風(fēng)力發(fā)電塔如何鍍鋅？如何找到如此巨大的熱鍍鋅槽？如何采用常規(guī)的運輸方法來實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電塔的運輸？本文中介紹的解決方案是采用模塊組件的方法擴大風(fēng)力發(fā)電塔的管徑以滿足1.5MW以上風(fēng)機的需要，即圓錐形風(fēng)力發(fā)電塔由若干節(jié)構(gòu)成，每一節(jié)又分成若干瓣，每一瓣通過螺栓聯(lián)接構(gòu)成一個圓形。5.2 大型風(fēng)力發(fā)電塔的運輸與安裝為解決大型風(fēng)力發(fā)電塔的運輸與安裝問題，我們可以組織鋼結(jié)構(gòu)專家成員進行技術(shù)革新和發(fā)明一一錐形塔體由模塊組件構(gòu)造，新結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電塔為錐形，而且規(guī)格尺寸可以做到與傳統(tǒng)慣用的風(fēng)力發(fā)電塔保

27、持一致。以一個65米高1.5MW系列風(fēng)力塔為例，塔身由四部分組成，每部分由四瓣模塊組件組成，如下圖所示。正因為是模塊組件設(shè)計，所以所有的組件不僅鍍鋅容易，而且易于利用普通平板卡車運輸從而不需要特殊申請。在現(xiàn)場利用普通的裝卸車和小型起重機即可進行裝卸，各組件由螺栓聯(lián)接，從而完成塔體安裝。該方法大大節(jié)省了傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電塔在運輸和安裝方面的費用。前面已經(jīng)提到，每一組件都是鍍鋅的，因此能夠避免劃傷而引起銹跡斑斑甚至導(dǎo)致潛在的整體結(jié)構(gòu)危險。目前關(guān)于風(fēng)力發(fā)電塔的另一個發(fā)明是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安裝系統(tǒng)。該安裝系統(tǒng)能夠完成從葉輪，塔體和發(fā)電設(shè)備的整個安裝，整個安裝過程可以不用吊車。工程設(shè)計人員設(shè)計出利用塔體外自動升降“電梯”沿著錐形體坡度滑升，運載能力足可以將巨大的發(fā)電機運送到所需高度。隨著發(fā)電機變得越來越大，塔體變得越來越高，超大功能的起重機的難覓，自動升降系統(tǒng)會變得更加可行。6、對新技術(shù)新產(chǎn)品的認識與接受模塊組件風(fēng)力發(fā)電塔能夠解決運輸、表面處理、高度、重量、塔體底徑等等諸多問題。因此，選擇該結(jié)構(gòu)塔體則是發(fā)電機生產(chǎn)和開發(fā)企業(yè)的正確選擇。對于風(fēng)能客戶來說，該設(shè)計和結(jié)構(gòu)展示給他們的