风机选址对支撑结构安全性的影响
2021-11-24杨维宇
杨维宇
国电联合动力技术有限公司北京 北京 100039
现阶段，针对风力发电支撑结构的使用，其安全性问题是其中较为重要的问题，逐渐引起了人们的重视。通过对风机的支撑结构予以模拟分析，对其经历台风作用破坏之后的支撑结构完整性予以分析，在影响因素中螺栓松动破坏、基础混凝土破碎以及整体颠覆等方面，对其安全性产生了较大的影响。但是针对风机选址对支撑结构安全性产生的影响方面研究并不多。因此，为大幅度提高风电建设的安全性，需要对风机选址问题予以重视，以此提高工程能建设的整体性安全，提高生产效率。
1 关于风机选址对支撑结构产生的影响分析
在实际的工程建设中，风机选址对支撑架构安全性产生的影响主要从这几方面划分，也就是不良地质造成的基础性沉降、区域天气原因产生的裹冰作用，以及海上风电的氯离子产生的侵蚀原因。
1.1 关于不良地质造成的基础沉降分析
一些大型以及中型的风电场工程厂址大多设置在荒滩、丘陵以及沿海，类似于一些近海区域[1]。区别于一般的高耸建筑物，风电发电机在实际使用过程中主要承受特殊性的荷载力，因此机组搭建的基础塔架承受的荷载力与其一般不同，其荷载力存在特殊性，其使用的基础结构形式以及地基处理方案都具有复杂性，因此在实际的风机基础设计中是存在的主要问题，其中风力发电基础的安全性以及稳定性的设计对风力发电机机组安全运行起到保证作用。
1.2 关于区域天气影响下的裹冰作用分析
在气候较冷的情况下，或者是雪灾的发生，都会对电力设施破坏较为严重，并且输电塔架的坍塌对周边的居民以及环境影响都会比较大。其中输电铁塔的倒塌地段其覆冰的厚度达到50毫米，这一规格远远超过在设计时的规范化规定。并且在较为严重的覆冰荷载之下，以及风力的加持会导致导线存在较大的张力，铁塔本身的覆冰就会导致结构的倒塌[2]。因此，通过对其进行有效研究，在裹冰作用之下，对输电塔架的动力特性予以研究，并且针对这一方面的研究数量并不多，输电塔与风机塔架较为相似，在研究中也存在一定的借鉴意义。
风力发电机作为一种高耸建筑物，需要对风机表面的裹冰引起的荷载以及挡风面积增大之间的联系予以分析。其中相关的规范要求规定，裹冰厚度存在推荐值，在重度裹冰地区，其处于10-20毫米，在轻度裹冰地区，处于5-10毫米，但是在实际的检测中，结构裹冰的厚度远远超过规定的推荐值[3]。
1.3 关于裹冰作用的具体分析
通过对裹冰作用予以分析，设定塔筒的高度为70米，底部直径为4.2米，顶部直径为2.6米，并且通过对实际情况予以分析，其中主要分为没有裹冰以及不同的裹冰厚度几种情况，对其固有频率予以分析。
1.4 关于输电塔架裹冰作用分析
通过对输电塔架的裹冰作用动力特性予以具体分析，其中输电塔架为500V高压酒杯型直线塔架模型，并且高度为38米。通过分析可以知道，风电塔架以及输电塔架根据其自振频率伴随着振型数量的变化，其中规律存在共同性。对没有裹冰以及裹冰之后予以比较，其频率值相差较大，在裹冰的厚度达到30毫米时，或者是其以上高度，其频率值相差较大，结构处于相同状态，但是动力的性能相差较大。其中裹冰的厚度为60毫米时，其数值远远超过已经规范的限定值。
风电塔架的自振频率与同阶段输电塔架进行对比，频率较小，并且输电塔架的自身频率伴随着裹冰的厚度增加，其降低的幅度会逐渐增加，在裹冰的厚度为10毫米时，输电塔架的频率会逐渐减小幅度，数值主要为8.8%，其中风电塔架为3%；在裹冰的厚度为30毫米时，输电塔架的频率会逐渐减小幅度，数值主要为21.1%，风电塔架为8%；在裹冰的厚度为60毫米时，输电塔架数值主要为33%，风电塔架为16.3%[4]。
因此裹冰的厚度增加对塔架的动力特性会予以改变，这也是塔架坍塌的重要原因。
1.5 关于氯离子侵蚀效应分析
伴随着技术水平的提高，海上发电的快速发展，其中安全性问题也是人们十分重视的问题，并且相比于陆地的风机，其显著性的特点为在海水的侵蚀作用下，会对基础建筑造成影响。海水中含有3%盐分，主要成分为氯离子，并且氯离子对混凝土的侵蚀作用较为多样，其中主要有毛细管作用、渗透作用、扩散作用以及电化学迁移。
混凝土结构的腐蚀防护作用需要针对结构使用的具体功能以及海洋环境，主要采取的措施为选择合理化的结构以及相应的施工工艺，防止结构形成锈蚀通道；对混凝土自身的性能予以改善，使用抗腐蚀性较强以及抗渗性较强的混凝土，对混凝土的保护层厚度予以增强；对混凝土的表面予以涂层，防止其出现腐蚀的现象[5]。
2 结语
风电建设规模的逐渐扩大，对其安全性问题的重视程度也在逐渐提高，通过对其中不良地质条件导致基础沉降、整体颠覆等问题予以分析，对其中的裹冰厚度影响进行探讨，根据研究结果，以此提高支撑结构的建设水平，保证建设过程中的安全性提高。在对建设经济予以考虑的前提下，需要对支撑结构的裹冰厚度、氯离子侵蚀等进行考虑，以此提高支撑结构的强度以及耐久性。
