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风机基础选型与桩基础设计优化
作者：徐佰峰
来源：《装饰装修天地》2019年第22期
摘; ; 要：机组运行的过程中风机基础有着重要的应用意义，通常来说风机有着较高的塔支架，这一过程中的弯矩也会影响到控制性荷载。
关键词：风机基础;桩基础设计;设计优化
1; 相关背景
风机基础是机组安全运行的重要保障，由于风机塔架较高，水平风荷载在基础顶面产生的弯矩较大，该弯矩往往是风机基础设计的控制性荷载。风机对基础的水平位移和不均匀沉降要求高，基础选型时应选用具有较好抗变形能力的基础方案。在整个风电场投资中，风机基础的土建投资占较大比例，因此开展风机基础的优化选型具有重要的意义。
2; 特点
根据埋深大小，基础可分为浅基础（一般
3; 风机桩基础优化要点
3.1; 基础体型
由于风机上部荷载的随机性，风机基础应采用中心对称布置方案，圆形基础是比较合理的基础体型。
3.2; 承台半径
减小承台半径可显著减少承台混凝土用量，还可以减少基础开挖、回填工程量。承台（含承台以上回填土）自重的减少有利于减小由于恒载引起的单桩竖向压力;但减小承台半径会使上部风机荷载引起的外圈桩单桩竖向压力和上拔力增大;因此减小承台半径对桩基础内力的影响需要综合评价上述两种因素的相对影响程度。通过优化承台半径，可达到优化基础综合工程量的目的。
3.3; 承台埋深
风机选型所需风量的设计计算方法应不同地区不同客户，制造厂有义务指导客户如何选择适当风量，兹将风量选择方法，介绍如下： 首先必须了解一些已知条件： 1.1卡等于1g重0℃的水使其温度上升1℃所需的热量。 2.1瓦特的功率工作1秒钟等于1焦尔。 3.1卡等于 4.2焦尔 4.空气的定压(10mmAq)比热(Cp)=0.24(Kcal/Kg℃) 5.标准状态空气：温度20℃、大气压760mmHg、湿度65%的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量（又称比重量）为1200g/M*3 6.CMM、CFM都是指每分钟所排出空气体积，前者单位为立方米/每分；后者单位为立方英呎/每分钟。 1CMM=35.3CFM。 2,公式推算一、得知：风扇总排出热量(H)=比热(Cp)×重量(W)×容器允许温升(△Tc) 因为：重量W=(CMM/60)×D=单位之间(每秒)体积乘以密度 =(CMM/60)·1200g/M*3=(Q/60)×1200g/M*3所以：总热量 (H)=0.24(Q/60)·1200g/M*3·△Tc 二、电器热量(H)=(P[功率]t[秒])/4.2 三、由一、二得知: 0.24(Q/60)·1200g/M*3·△Tc=(P·t)/4.2Q=(P×60)/1200·4.2·0.24·△TcQ=0.05P/△Tc (CMM)=0.05·35.3P/△Tc=1.76P/△Tc…………………………(CFM) 四、换算华氏度数为：Q=0.05·1.8P/△Tf=0.09P/△Tf (CMM)=1.76·1.8P/△Tf=3.16P/△Tf…………………………(CFM)↑TOP3, 范例例一：有一电脑消耗功率150瓦，风扇消耗5瓦，当夏季气温最噶30℃，设CPU允许工作60℃，所需风扇风量计算如下：P=150W+5W=155W；△ Tc=60-30=30Q=0.05×155/30=0.258CMM=9.12CFM(为工作所需风量)所以,应选择实际风量为Qa之风扇
轴流风机轴流风机型号、用途、性能及轴流风机参数 ——(浙江聚英风机工业有限公司提供一、轴流风机型号名称、用途、性能 ■ 管道加压轴流风机 ● JSF 轴流通风机(SDF ● 大风量轴流风机(JSF-Z JSF 轴流通风机是一种高轮毂比设计的新型节能管道加压风机,具有噪声低、风压适中、气动性能范围广、安装简单等特点,广泛应用于民用、商业及工业厂矿企业建筑工程的管道加压送排风系统。 JSF 风机有两种叶轮结构形式, JSF-A 采用模压圆柱形轮毂式叶轮,具有效率高、风压大等特点。 JSF-Z 采用压铸铝合金叶轮,机翼型前掠扭曲可调叶片,具有噪声低、外形美观、铝质叶轮的防腐防爆性能优等优点,常用于机组设备冷却、机械生产线的工艺送风。 本系列风机一般为电机内置直联传动形式, 也可做成电机外置皮带传动结构形式, 用于输送特殊气体介质的场所,如厨房排油烟、工业热气等。 ■ 边墙壁式轴流风机 ● DFBZ 低噪声方形壁式轴流风机 DFBZ 系列风机采用高效低噪声轴流叶轮、风机专用电机直联传动,方形消音型外壳(可进一步降低风机噪声;整机制成方形,墙体预留方孔简单,安装方便。出风口装有铝合金自垂百叶(可防止室外雨水、灰尘和自然风向室内倒灌 ;具有明显的外形美观,噪声低、运行平稳、安装牢固等优点, 广泛适用于民用商用建筑工程和厂矿企业车间的低噪声壁式排风。可根据使用场合要求制成防爆防腐型风机。
本系列风机一般配用三相电机,按用户要求可对 0.55kW 以下配用单相电机。 ● DWEX 边墙风机(WEX DWEX 系列风机采用先进的前掠型叶片、低噪音的外转子或内转子风机专用电机直联传动,方形外壳设计可以方便地安装在混凝土墙、砖墙或轻钢压型墙板上, 方形防雨罩结构牢固, 外形美观。具有噪声低、风量大、运行可靠、性能参数范围广、安装简便等特点,广泛应用于厂矿企业车间和民用、商用建筑工程的边墙壁式通风换气。根据输送介质的要求,可制成防腐、防爆型。 DWEX(WEX系列风机一般用于边墙壁式排风, 配设 45°防雨罩 (或特殊制造成 60°和防虫网 (夜间可防止昆虫循灯光飞入车间。可按需要制成边墙送风机型号为 DWSP(WSP,配设 90°防雨罩(防风、雨、尘和防虫网(夜间可防止昆虫循灯光飞入车间。 附件选配:重力式止回风阀(可确保车间在风机不开时保持与室外隔绝 ,订货时注明。 ● DWBX 板壁式轴流风机 DWBX 系列风机采用高效翼型轴流式叶轮与低噪声电机直联驱动,压型金属板式外壳,具有墙面安装简便、整机重量轻、运转平稳、外形美观。多用于轻钢结构建筑边墙、窗框安装的壁式送排风场合。 选配附件:出风口可根据使用场合配设铝制重力式止回阀或加设防雨罩、配设防虫网等, 更 好的起到防尘、防自然风倒灌作用。 DWBX 系列风机一般用于排风,如用于送风需在订货时另行说明。 ● JYFF 大风量窗式负压风机 ● DZ 低噪声轴流风机
风机选型常用计算 风机是一种用于压缩和输送气体的机械，从能量观点来看，它是把原动机的机械能量转变为气体能量的一种机械。 风管截面积的计算： 截面积=机器总风量÷3600÷风速 风机分类及用途： 按作用原理分类 透平式风机--通过旋转叶片压缩输送气体的风机。容积式风机—用改变气体容积的方法压缩及输送气体机械。 按气流运动方向分类 离心式风机—气流轴向驶入风机叶轮后，在离心力作用下被压缩，主要沿径向流动。轴流式风机—气流轴向驶入旋转叶片通道，由于叶片与气体相互作用，气体被压缩后近似在园柱型表面上沿轴线方向流动。 混流式风机—气体与主轴成某一角度的方向进入旋转叶道，近似沿锥面流动。横流式风机—气体横贯旋转叶道，而受到叶片作用升高压力。
按生产压力的高低分类(以绝对压力计算) 通风机—排气压力低于112700Pa； 鼓风机—排气压力在112700Pa~343000Pa之间； 压缩机—排气压力高于343000Pa以上； 通风机高低压相应分类如下(在标准状态下) 低压离心通风机：全压P≤1000Pa 中压离心通风机：全压P=1000~5000Pa 高压离心通风机：全压P=5000~30000Pa 低压轴流通风机：全压P≤500Pa 高压轴流通风机：全压P=500~5000Pa 一般通风机全称表示方法 型式和品种组成表示方法 压力:离心通风机的压力指升压（相对于大气的压力）,即气体在风机内压力的升高值或者该风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数指全压（等于风机出口与进口总压之差）,其单位常用Pa、KPa、mH2O、mmH2O等。
流量:单位时间内流过风机的气体容积,又称风量。常用Q来表示,常用单位是;m3/s、m3/min、m3/h（秒、分、小时）。(有时候也用到“质量流量”即单位时间内流过风机的气体质量,这个时候需要考虑风机进口的气体密度,与气体成份,当地大气压,气体温度,进口压力有密切影响,需经换算才能得到习惯的“气体流量”。 转速：风机转子旋转速度。常以n来表示、其单位用r/min(r表示转速，min表示分钟)。 功率：驱动风机所需要的功率。常以N来表示、其单位用Kw。 传动方式及机械效率： A型直联传动D型联轴器联接转动F型联轴器联接转动B型皮带传动
各种海上风电地基基础的适用范围 1 海上风电机组基础结构设计需考虑的因素 海上风电机组基础结构设计中，基础形式选择取决于水深、水位变动幅度、土层条件、 海床坡率与稳定性、水流流速与冲刷、所在海域气候、风电机组运行要求、靠泊与防撞要求、 施工安装设备能力、预加工场地与运输条件、工程造价和项目建设周期要求等。 当前阶段国内外海上风电机组基础常用类型包括单桩基础、重力式基础、桩基承台基础 (潮间带风电机组)、高桩承台基础、三脚架或多脚架基础、导管架基础等。试验阶段的风电 机组基础类型包括悬浮式、吸力桶式、张力腿式、三桩钢架式基础等形式，但仅处于研究或 试验阶段。 基础型式结构特征优缺点造价成本适用范围安装施工 重力式有混凝土重 力式基础和 钢沉降基础结构简单、抗风 浪袭击性能好； 施工周期长，安 装不便 较低浅水到中等水 深（0～10m） 大型起重船等 单桩式靠桩侧土压 力传递风机 荷载安装简便，无需 海床准备；对土 体扰动大，不适 于岩石海床 高浅水到中等水 深（0～30m） 液压打桩锤、钻 孔安装 多桩式上部承台/三 脚架/四脚架/ 导管架适用于各种地质 条件，施工方便； 建造成本高，难 移动 高中等水深到深 水（>20m） 蒸汽打桩锤、液 压打桩锤 浮式直接漂浮在 海中（筒型基 础/鱼雷锚/平 板锚）安装灵活，可移 动、易拆除；基 础不稳定，只适 合风浪小的海域 较高深水（>50m）与深水海洋平 台施工法一致 吸力锚利用锚体内 外压力差贯 入海床 节省材料，施工 快，可重复利用； “土塞”现象，倾 斜校正 低浅水到深水 （0～25m） 负压下沉就位表1 当前常用风电基础形式的比较 2 中国各海域适用风电基础形式的分析 我国渤海水深较浅,辽东湾北部浅海区水深多小于10 m ,海底表层为淤泥、粉质粘土、淤泥质粉砂，粉土底部沉积物以细砂为主,承载力相对较大,可作持力层。和粉砂层,承载力小,易液化,不适宜作持力层;而黄河口海域多为黄河泥沙冲淤海底,因此,渤海的大部分海域为淤泥质软基海底,冲刷现象也较为严重,且冬季有冰荷载的作用,不宜采用重力式基础和负压桶基础,可采用单桩结构。单桩结构在海床活动区域和海底冲刷区域是非常有利的,主要是缘于其对水深变化的灵活性。相比黄河口海域，长江口、杭州湾、珠江口受潮汐影响大，水流速度较快，近场区分布有多个岛屿，造成海底地层的岩面起伏大，且容易受到台风等气象因素影响，宜采用重力式或多桩式结构。
一、课程设计（论文）内容 在学习桥梁基本工程等课程基本上，依照给定基本资料（地质及水文资料，荷载）进行桥梁群桩基本设计，初步掌握桥梁桩基本设计与计算办法。 二、课程设计（论文）规定与数据 （一）基本资料 1 地质及水文资料 河床土质为卵石土，粒径50-60mm 约占60%，20-30mm 约占30%，石质坚硬，孔隙大某些由砂填充密实， 卵石层深度达58.6m ； 地基比例系数4/120000m kN m =（密实卵石）； 地基承载力基本容许值[]01000a f kPa =； 桩周土摩阻力原则值kPa q ik 500=； 土重度320.00/kN m γ= (未计浮力)； 土内摩擦角40?=。 地面(河床)标高69.50m ；普通冲刷线标高63.54m ；最大冲刷线标高60.85m ；承台底标高67.54m ；常水位标高69.80m ，如图1。承台平面图如图2所示。
纵桥向断面横桥向断面 图1 桩基剖面图（单位：m）图2 单位：m 2 作用效应 上部为等跨30m钢筋混凝土预应力梁桥，荷载为纵向控制设计，作用于混凝土桥墩承台顶面纵桥向荷载如下。 永久作用及一孔可变作用 (控制桩截面强度荷载) 时: ∑N=40746kN ∑(制动力及风力) 358.60 = H kN ∑M=4617.30kN.m（竖直反力偏心距、制动力、风力等引起弯矩) 永久作用及二孔可变作用(控制桩入土深度荷载)时: ∑N=46788.00kN 3 承台用C20混凝土，尺寸为9.8×5.6×2.0m，承台混凝土单位容重 3 γ=。 kN m 25.0/ 4 桩基本采用高桩承台式摩擦桩，依照施工条件，桩拟采用直径m d2.1 =，以冲抓锥施工。
风机锚栓基础设计管理 论文栏目:设计管理论文更新时间：2015/6/19 15:37:26 283 1前言 风机基础与塔筒的连接形式有很多种，最具代表性的有基础环与锚笼环两种形式。据不完全统计，目前国内已经建成风电场95%以上的风机塔筒与基础连接采用的基础环形式，该种连接方式被认为是安全可靠的。随着部分风电场陆续出现基础环松动的问题，风机供应商、设计单位、施工单位等各方专家进行了多次会诊，目前已基本达成如下共识：基础环直径较大、埋深不足、基础环与周边混凝土连接不可靠，其受力特性相比锚栓差。从设计角度来讲，单机容量1.5MW及以上容量的风机塔筒与基础连接宜采用锚栓[1][2][3]。但是，由于当前用于风机塔架与基础连接的锚栓存在材质无相应规程规范、防腐难度大、锚栓断裂不易更换等问题，由此增加的风险成本，风机供应商和设计单位都在回避。在此前提下，业主推出“风机锚栓基础设计及锚栓组件材料采购打捆”的招标采购形式，相当于EP承包，投标主体必须是设计院。根据目前市场环境条件，设计单位应充分掌握锚栓式基础的市场前景，本着尽最大可能的占领市场份额和为业主服务的目标，积极参与投标。只要做好锚栓材料市场调研，充分进行研究，详细设计，发现风险点，做好风险控制和转移，精工细作，做好设计优化工作，就能在新的市场条件下占据主动。设计单位既要作为设计的主体，同时又是采购的主体，除了要保证结构设计的可靠以外，还应对所需采购锚栓及组件材料的市场情况有充分的了解，这样才能保证整个项目的风险可控，以使效益最大化。因此，作者以下将针对该新的市场环境条件，对风电项目中“风机锚栓基础设计及锚栓组件材料采购打捆”的设计管理进行简单论述，为设计单位提供借鉴。 2产品调研 锚笼环高度一般在3.0m以上，除外露30cm左右之外，其余部分埋入风机基础混凝土。锚栓组件最重要的承力构件是高强预应力锚固螺栓及替代品，其不同于一般的高强预应力锚固螺栓，且国内没有专门针对风电机组的锚栓设计规程，造成目前市场材料供应良莠不齐。经资料收集整理，目前市场上较有名的主要有中船重工713研究所、江苏金海公司、青海金阳光生产的高强预应力锚固螺栓，以及天津二轧生产的精轧钢筋。通过掌握资料，首先应由项目负责人通过电话向供货商了解其产品基本性能，产品应用业绩，目前市场价格等，并初步了解其合作意向。其次，以公司名义向有意向参与合作的供应商发正式询价函件，由
1) 计算风机工作风量f Q 由于外部漏风（即井口防爆门及主要通风机附近的反风门等处的漏风），风机风量Q f 大于矿井风量Q m f Q =k m Q （ 7-6） 式中 k-----漏风损失系数，风井不做提升用时取 1.1；箕斗井兼做回风井时取 1.15；回风井兼做升降人员时取1.2。 所以潘二矿井所选风机前期的工作风量f Q 为： 10803.1m 3/min ，合 180.05m 3/s ； 后期的工作风量f Q 为：15123 m 3/min ，合252.04m 3/s 。 2) 计算通风机风压 由于离心式风机的效率低，所以本设计只考虑轴流式风机。 容易时期：m sd H =m h +d h -N H （7-7） 困难 时 期 ： m sd H = m h + d h + N H （7-8） 式中 m h ----矿井通风系统的总阻力，Pa ； d h ----通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力，Pa ；（本设计取196 Pa ） N H ----自然风压，Pa 。本设计取（98 Pa ） 故潘二矿井主通风机容易时期风压：min sd H =936.6+196-98=1034.6 Pa ； 困难时期风压：max sd H =1377.5+196+98=2176.4Pa 。 3）初选通风风机 根据上述计算得到矿井通风容易时期和矿井通风困难时期风机的f Q 和 sd H 在通风曲线图上，选出满足矿井通风要求的通风机。初选出以下二个型号的风机： 1K58-No.36和2K58-No.36。 4）求通风机的实际工况点 1．计算通风机的工作风阻 通风机的工作风阻计算公式为：容易时期 2 min min f sd sd Q H R = ； （7-9） 困难时期 2 m a x m a x f sd sd Q H R = 。 （7-10） 故潘二矿井通风机容易时期的工作风阻为0.03191 N ·s 2/m 8； 困难时期的工作风阻为0.03586 N ·s 2/m 8 。 2． 求风机的实际工况点
01 风机设备主要参数 风量：风机每分钟输送的空气立方数，SI：m3/h。 全压：气体所具有的全部能量，等于动压+静压，SI：Pa。 动压：将气体从零速度加速至某一速度所需要的压力，SI：Pa 。 静压：流体某点的绝对压力与大气压力的差值，SI：Pa 。 风机转速：风机叶轮每分钟转过的转数，SI：RPM； 轴功率：电动机除去外部损耗因素，传递到风机轴上的实际功率，通常认为是风机实际所需功率，SI：KW 。 噪音：风机在正常运转过程中气动噪音和机械噪音叠加所形成的噪音；大多数厂家公布A记权噪音(dBA)，1.5m处。SI：dBA 全压效率：风量X全压/轴功率/1000/3600*100% 电源：380/50/3，220/50/1，220/50/3，690/50/3 等 出口风速：风机出口截面积的风速，控制出口风速可间接控制噪音。SI：m/s 02 选型所需提供参数 1. 风机形式、种类及用途 2. 安装方式 3. 气体成分（包括特殊的温度、湿度、腐蚀性及杂质） 4. 出风方向 5. 室内安装还是室外安装
6. 限定的其他条件(如噪音小于60dBA等) 7. 配件及特殊要求 03 风机性能曲线 曲线图上那条向下曲线代表风机工作点，纵轴是风压，横轴是风量。选型应该避开紧挨着最高压力点的工作点和低于最大压力40%的点。
轴流风机建议选型区域在曲线开始平稳下降区域，工作区65~90%： 后倾风机风量轴功率曲线有最高点，不过载特点。工作区40~85%：
前弯风机风量风压曲线比较陡峭，工作区35~80%：
一般来说风量越大，风压越小。设计风管时，根据管路阻力计算和风量需求，确定风管系统的总风量和静压损失，风口处最好保留30~50 Pa余压。这样得到的结果就是你选择风机的依据。比如设计一条管路。最不利的一条环路下静压损失300Pa，需要的总风量是5000 m3/h，那么你的风机就要选能够工作曲线能满足5000风量，静压330~350 Pa的那个型号。 04 根据样本选型 风机制造厂都会印有本厂的风机产品样本和目录。在风机产品样本和目录中，通常是按系列、机号列出各种转速下的选用性能表，表中的性能参数值是风机最高效率点90%范围内的数值，并取6~8个性能点的数值，以供选用。
今天，带大家来盘点下目前海上风电机组所使用的固定式支撑结构及地基基础。 1. 单桩基础 概况：结构最简单，应用最广泛 结构：由钢板卷制而成的焊接钢管组成 分类：有过渡段单桩，无过渡段单桩 优势：单桩基础结构简单，施工快捷，造价相对较低 劣势：结构刚度小、固有频率低，受海床冲刷影响较大，且对施工设备要求较高代表工程：英国London Array海上风电场 London Array 单桩卷制 单桩及过渡段
无过渡段单桩 2. 重力式基础 概况：诞生最早，适用水深一般不超过40m 结构：靠基础自重抵抗风电机组荷载和各种环境荷载作用，一般采用预制钢筋混凝土沉箱结构，内部填充砂、碎石、矿渣或混凝土压舱材料 分类：预制混凝土沉箱和钢结构沉箱 优势：稳定性好 劣势：对地基要求较高(最好为浅覆盖层的硬质海床)。施工安装时需要对海床进行处理，对海床冲刷较为敏感 代表工程：英国blyth海上风电场 钢制重力式基础 混凝土重力式基础运输
混凝土重力式基础陆上预制 3. 导管架基础 概况：取经海洋石油平台，适用水深20m~50m 结构：下部部结构采用桁架式结构，以4桩导管架基础为例，结构采用钢管相互连接形成的空间四边形棱柱结构，基础结构的四根主导管端部下设套筒，套筒与桩基础相连接。导管架套筒与桩基部分的连接通过灌浆连接方式来实现 优势：基础刚度大，稳定性较好 劣势：结构受力相对复杂，基础结构易疲劳，建造及维护成本较高 代表工程：德国Alpha Ventus海上风电场 Alpha V entus海上风电场
导管架基础 导管架基础运输 4. 多脚架基础 概况：陆上预制，水下灌浆。一般适用于20m~40m水深的海域 结构：根据桩数不同可设计成三脚、四脚等基础，以三脚架为例，三根桩通过一个三角形刚架与中心立柱连接，风电机组塔架连接到立柱上形成一个结构整体 分类：三脚架基础、四脚架基础等 优势：结构刚度相对较大，整体稳定性好 劣势：需要进行水下焊接等操作 代表工程：德国Borkum West 2海上风电场
1.5兆瓦风力发电机组塔筒及基础设计 摘要：风能资源是清洁的可再生资源，风力发电是新能源中技术最成熟、开发条件最具规模和商业化发展前景最好的发电方式之一。塔筒和基础构成风力发电机组的支撑结构，将风力发电机支撑在60—100m的高空，从而使其获得充足、稳定的风力来发电。塔筒是风力发电机组的主要承载结构，大型水平轴风力机塔筒多为细长的圆锥状结构。一个优良的塔筒设计，可以保证整机的动力稳定性，故塔筒的设计不仅要满足其空气动力学上得要求，还要在结构、工艺、成本、使用等方面进行综合分析。基础设计与基础所处的地质条件密不可分，良好的地质条件可以为基础提供可靠的安全保证，从风机塔筒基础特点的分析可以看出，风机塔筒基础的重要性及复杂性是不言而喻的。在复杂地质条件下如何确定安全合理的基础方案更是重中之重。 关键词：1.5兆瓦；风力发电机组；塔筒；基础；设计 1、我国风机基础设计的发展历程 我国风机基础设计总体上可划分为三个阶段，即2003年以前小机组基础的自主设计阶段，2003— 2007年MW机组基础设计的引进和消化阶段，2007年以后MW机组基础的自主设计阶段， 在2003年以前，由于当时的鼓励政策力度不大，风电发展缓慢，2002年末累计装机容量仅为46.8万kw，当年新增装机容量仅为6.8万kw，项目规模小、单机容量小，国外风机厂商涉足也较少，风机基础主要由国内业主或厂商委托勘测设计单位完成，设计主要依据建筑类的地基规范。 从2003年开始，由于电力体制改革形成的电力投资主体多元化以及我国开始实施风电特许权项目，尤其是2006年《可再生能源法》生效以后，国外风机开始大规模进入中国，且有单机容量600kw、750kw很快发展到850kw、1.0MW、1.2MW、1.5MW 和2.0MW，国外厂商对风机基础设计也非常重视，鉴于国内在MW风机基础设计方面的经验又不够丰富，不少情况下基础设计都是按照厂商提供的标准图、国内设计院
附件3 中国国电集团公司 风电场风机基础设计标准 1 目的 为规范中国国电集团公司的风力发电工程中的风机基础设计工作，统一风机基础设计的内容、深度，本着因地制宜、保护环境和节约资源的原则，做到技术先进、安全适用、经济合理、便于施工，特制定本标准。本标准主要规定了风力发电工程中风机基础设计基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、荷载、基础选型、设计流程、地基处理、基础构造等内容。 2 范围 本标准适用于中国国电集团公司全资和控股建设的的陆上风力发电工程风机的地基基础设计。 3 引用标准和文件 《风电场工程等级划分及设计安全标准》FD002-2007 《风电机组地基基础设计<试行）》FD003-2007 《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002 《高耸结构设计规范》GBJ 50135-2006 《混凝土结构设计规范》GB 50010-2018 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ 118-98 《建筑抗震设计规范》GB 50011-2018 《构筑物抗震设计规范》GB 50191-93 《建筑桩基技术规范》JGJ 94- 2008 《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046-2008 《水工建筑物抗冰冻设计规范》DL/T 5082-1998 《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003 《大体积混凝土施工规范》GB50496-2009 《湿陷性黄土地区建筑规范》GB 50025-2004 《膨胀土地区建筑技术规范》GBJ 112-1987 《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97 4 术语和定义 本标准中的术语定义与下列标准中的规定相同： 《风电机组地基基础设计设计规定<试行）》FD003-2007 《混凝土结构设计规范》GB50010-2018 5 一般规定 5.1基础设计应本着因地制宜、保护环境和节约资源的原则，做到安全适用、经济合理、技术先进、便于施工。 5.2风电机组地基基础主要按《风电机组地基基础设计规定<试行）》设计。对于湿陷性土、多年冻土、膨胀土和处于侵蚀环境、受温度影响的地基等，尚应符合国家现行有关标准的要求。 5.3风机基础设计采用极限状态设计方法，荷载和分项系数的取
海上风电场风机基础选型 1.概述 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，离岸10 km的海上风速通常比沿岸陆上25%；海上风湍流强度小，具有稳定的主向，机组承受的疲劳负荷较低，使得风机寿命；风切变小，因而塔架可以较低；在海上开发风能，受噪声、景观、鸟类、电磁波干扰等问题较少；海上风电场不涉及土地征用等问题，人口比较集中，陆地面积相对较小、濒临海洋家或地区，较适合发展海上风电。海上风能利用不会造成大气污染和产生任何有害，可减少温室效应气体的排放，环保价值可观，海上风电的这些优点，使得近海风力发电技术成为近年来研究和应用的热点。 发电成本是海上风电发展的瓶颈，影响海上风电成本的主要因素是基础结构成本(包括制造、安装和维护)。目前，海上风电场的总投资中，基础结构占20~30%，而陆上风电场仅为5~10%。因此发展低成本的海上风电基础结构是降低海上风电成本的一个主要途径。 2.风机基础结构型式 海上风电机组的基础被认为是造成海上风电成本较高的主要因素之一。目前国外研究和应用的海上风机基础从结构结构型式上主要分为重力式基础、桩基础及悬浮式基础。前两种形式已在欧洲海上风电场建设中得到广泛应用，悬浮式基础为正在研制阶段的深水海上风电技术。 2.1.重力式基础 重力固定式基础体积较大，靠重力来固定位置，主要有钢筋混凝土沉箱型或钢管柱加钢制沉箱型等等，其基础重量和造价随着水深的增加而成倍增加，丹麦的Vindeby 、Tun? Knob、Middelgrunden和比利时的Thornton Bank海上风电场基础采用了这种传统技术。 重力式基础适合坚硬的黏土、砂土以及岩石地基，地基须有足够的承载力支撑基础结构自重、上部风机荷载以及波浪和水流荷载。重力式基础一般采用预制圆形空腔结构（图2-1），空腔内填充砂、碎石或其他密度较大的回填物，使基础有足够自重抵抗波浪、水流荷载以及上部风机荷载对基础产生的水平滑动、
一、编制依据： 1、根据图纸设计的要求进行施工。 2、建设部发放《混凝土结构工程施工质量验收规范》。 3、国家电力公司发放《电力施工质量检验及评定标准》 4、电力建设安全规程。 5、施工组织设计书 二、工程概况： 本工程B标段共11个风机基础，风机基础全部为钢筋混凝土基础，基础垫层混凝土设计强度为C15，基础混凝土设计强度为C35，基础采用定型钢质模板，以保证混凝土表面光洁度、平整度和整体性良好。
2：工程车辆配置表 三、施工流程： 1、测量放线 根据设计蓝图及甲方提供的固定成果桩成果表进行测量放线，并在适当位置做控制点且设置保护措施，使控制桩不宜被破坏。在施工测量过程中认真审核图纸，施工测量完成并且经过公司三级检验确认无误后，请甲方及监理单位有关人员进行查验后，进行土方开挖工作。 2、土方工程 （1）基坑开挖时，应对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标
高、边坡坡度等经常复测检查。 （2）基坑开挖时，应遵循先深后浅或同时进行的施工程序。挖土应自上而下水平分段分层进行，每层0.3m左右，边挖边检查坑底宽度及坡度，不够时及时修整，每3m左右修一次坡，至设计标高，再统一进行一次修坡清底，检查坑底宽和标高，要求坑底凹凸不超过2.0cm。 （3）雨季施工时，基坑槽应分段开挖，挖好一段浇筑一段垫层，并再基槽两侧围以土堤或挖排水沟，以防地面雨水流入基坑槽，同时应经常检查边坡和支撑情况，以防止坑壁受水浸泡造成塌方。 （4）挖掘发现地下管线（管道、电缆、通讯）等应及时通知有关部门来处理，如施工必须毁坏时，亦应事先取得原设置或保管单位的书面同意。 （5）土方开挖一般应按从上往下分层分段依次进行，随时做成一定的坡势。如用机械挖土，基坑深3.2m可以一次开挖。再接近设计坑底标高或边坡边界时应预留200-300mm厚的土层，用人工开挖和修整，边挖边修坡，以保证不扰动土和标高符合设计要求。 3、模板工程 （1）材料选用定型钢质模板。 （2）模板及支架必须符合下列规定：A：保证工程结构和构件各部位形状尺寸和相互位置的正确；B：具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠的承受混凝土的自重和侧压力，以及在施工中承受荷载；C：构造简单，安装方便并便于钢筋的绑扎、安装和混凝土的浇注养护等要求；D：模板的接缝不应漏浆。 （3）模板与混凝土的接触面应刷隔离剂，对油质类等影响结构或妨碍混凝土装饰工程的隔离剂不宜采用。严禁隔离剂污染钢筋与混凝土接槎处。
风机常识及选型
贵_在坚持 整理 2012 年 3 月 12 日
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武汉新瑞科电气
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风机常识及选型
1 引言
电子产品设计工程师往往注重电路的设计与改良，而对器件散热却没有引起足够的重视。 事实上， 电子产品的使用会由于散热系统的不足而减少使用寿命或者增加维修成本。 因此散热 对电子产品显得尤为重要。 采用风机散热是一种很常规也很重要的散热处理方案， 本文主要介 绍台湾 SUNON 风机的一些常识以及如何选用风机散热。
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关于风机轴承
2.1 风机轴承概述 风机的轴承类型与风机的使用寿命以及能承受的环境温度有着非常直接的关系，因此 选择风机，一定要注意轴承的类型，现将常规轴承的特点介绍如下： 2.2 含油轴承(Sleeve Bearing)使用寿命：30000 小时 传统的直流无碳刷风扇马达设计时，是扇叶转子 ( 简称转子 ) 藉其轴芯穿越含油轴 承，简称 SLEEVE 轴承，枢接固定在马达定子之中心位置，使转子与定子之间保持一个适 当之间隙，当然轴芯与轴承间亦务必有间隙之存在，才不会将轴芯死锁而无法运转；而马 达之定子结构部分 ( 简称定子 ) ，在电源输入之后，就会在转子与定子间产生感应磁力 线，藉驱动回路之控制使风扇马达运转。故传统之风扇马达架构，只有一个扇叶转子及一 个马达定子和一个驱动回路，而借着轴芯与轴承之枢接，随着磁场感应而运转。 Sleeve 轴承优点及缺点：价格便宜，运转时产生的 Noise 大，可能出现不转现象，内 径易磨损，寿命短，激活效果差。 2.3 滚珠轴承(Ball Bearing) 使用寿命：50000~100000 小时 滚珠轴承是运用圆金属珠运转，属于点的接触，故激活运转很容易。再加上滚珠轴承 配合弹簧使用，故在弹簧顶撑着 BALL Bearing 之外金属环，而使整个扇叶转子的重量坐 落在滚珠轴承上，且由弹簧间接顶撑着，故可使用于不同之方向、角度之可携式产品，但 仍要防止掉落，以免滚珠轴承受损，而造成噪音产生与使用寿命的减损。 优点及缺点：激活运转容易，寿命较长，结构脆弱，无法承受外力撞击，运转时，金 属珠滚动产生的噪音大，价格高（与 Sleeve 相比）来源及数量不易掌控，使用弹簧定位， 组装不易。 2.4 磁浮轴承（MagLev Bearing）使用寿命：50000～100000 小时
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风机基础混凝土配合比设计要求 1、水泥 选用P.O425 普通硅酸盐水泥，为降低水化热，胶凝材料含量尽量低，宜控制在 400kg/m3 以内，其他要求应符合级符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007。 2、细骨料 采用中砂，控制细度模数 2.4?2.8,含泥量w 1%,泥块含量w 0.5％。其他性能指标符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52－2006 的规定。 3、粗骨料 采用碎石，粒径5?25mm，含泥量不大于1%。选用连续级配的5?31.5mm 花岗岩碎石，针片状含量w 10%，含泥量w 1%,泥块含量w 0.5%,其他性能指标符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ53－2006 的规定。 4、掺合料 采用粉煤灰等量内掺法，水泥代用量控制在 10%以内，控制45卩 m 筛余w 18%，需水量比w 105%，其他指标不得大于规范H级粉煤灰的技术要求。 5、外加剂 UEA 采用U型膨胀剂，宜用内掺法取代胶凝材料量10%以内，碱含量
必须合格。 6、外加剂高效引气减水剂
GB 8076 － 2008 GB 175 － 2007 GB ／ T14684-2001 GB/T14685－ 2001 GB 1596－ 2005 JGJ55-2011 JGJT 221-2010 GB50496-2009 需根据含气量要求（ 3-5%），经调配后确定最佳掺量，粉剂为 0.3-0.7%，液体为 1.0-1.5% 。 7、外加剂缓凝剂 考虑到夏季高温施工易干裂，需根据实际情况添加缓凝剂。 8 JK-6抗裂纤维 掺量不小于7kg/m3,抗拉强度大于1010mpa 。 9、其他要求 坍落度选择为12 士 2cm,控制混凝土中的水灰比不大于 0.4,砂率 控制在 40% 参考规范： 1 、混凝土外加剂 2、 通用硅酸盐水泥 3、 建筑用砂 4、 建筑用卵石、碎石 5、 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 6、 普通混凝土配合比设计规程 7、 纤维混凝土应用技术规程 8、大体积混凝土施工规范
风机选型的一般步骤 1、计算确定场地的通风量 风机风量的定义为:风速V与风道截面积F的乘积.大型风机由于能够用风速计准确测出风量，所以风量计算也很简单.直接用公式Q=VF.便可算出风量. 风机数量的确定根据所选房间的换气次数.计算厂房所需总风量.进而计算得风机数量. 计算公式:N=V×n/Q 其中:N--风机数量(台), V--场地体积(m3), n--换气次数(次/时), Q--所选风机型号的单台风量(m3/h). 风机型号的选择应该根据厂房实际情况.尽量选取与原窗口尺寸相匹配的风机型号.风机与湿帘尽量保持一定的距离(尽可能分别装在厂房的山墙两侧).实现良好的通风换气效果.排风侧尽量不靠近附近建筑物.以防影响附近住户.如从室内带出的空气中含有污染环境.可以在风口安装喷水装置.吸附近污染物集中回收.不污染环境 2、计算所需总推力It It=△P×At(N) 其中,At:隧道横截面积(m2) △ P:各项阻力之和(Pa);一般应计及下列4项: 1) 隧道进风口阻力与出风口阻力; 2) 隧道表面摩擦阻力,悬吊风机装置、支架及路标等引起的阻力; 3) 交通阻力; 4) 隧道进出口之间因温度、气压、风速不同而生的压力差所产生的阻力. 3、确定风机布置的总体方案 根据隧道长度、所需总推力以及射流风机提供推力的范围,初步确定在隧道总长上共布置m组风机,每组n台,每台风机的推力为T. 满足m×n×T≥Tt的总推力要求,同时考虑下列限制条件: 1) n台风机并列时,其中心线横向间距应大于2倍风机直径 2) m组(台)风机串列时,纵向间距应大于10倍隧道直径 4、单台风机参数的确定 射流风机的性能以其施加于气流的推力来衡量,风机产生的推力在理论上等于风机进出口气流的动量差(动量等于气流质量流量与流速的乘积),在风机测试条件先,进口气流的动量为零,所以可以计算出在测试条件下,风机的理论推力: 理论推力=p×Q×V=pQ2/A(N) P:空气密度(kg/m3) Q:风量(m3/s) A:风机出口面积(m2) 试验台架量测推力T1一般为理论推力的0.85-1.05倍.取决于流场分布与风机内部及消声器的结构.风机性能参数图表中所给出的风机推力数据均以试验台架量测推力为准,但量
离心鼓风机在污水处理曝气系统中应用的选型问题 多级离心鼓风机在污水处理曝气系统中的运用已显现其不可替代的优点，成为环保人士在污水处理曝气系统中首选鼓风机，但如果鼓风机选型时考虑不周，在实际使用时也会产生很多问题，根据我公司在鼓风机选型方面丰富的实际经验，认为以下问题在污水处理曝气系统中，对鼓风机的选型非常重要。当然，如果您认为还有其他问题需要与我们商榷，欢迎与我们取得联系。 1．管道流速 工艺设计时应考虑气体在管道中的流速，管道流速应控制在16m/s以下，流速越快，管网阻力越大，可能会导致鼓风机喘振。 2．曝气器 在国内市场，曝气器品种繁多，质量参差不齐，价格跨度大。由于缺乏相关的行业标准，作坊式生产方式普遍存在。例如，对橡胶曝气器而言，每次所使用的原料及配料不尽相同，导致产品质量不稳定。例：碳黑添加过量，胶板就会硬化，阻力增大；碳黑添加不足，胶板太软，则容易破裂；甚至还存在使用再生橡胶等情况。所以，非工业化生产的产品，其质量很难控制。如果曝气器释放量（释放量与水深、压力、流速、曝气器胶膜质量均有关系）无法达到工艺要求，导致鼓风机流量释放率<70%时，就会发生喘振。所以，在鼓风机选型时，对曝气器要有充分的了解。 3．止回阀 如果因在管道中加装了止回阀而增加了系统阻力，使得管道总体阻力大于鼓风机出口压力，就会出现喘振现象，所以，鼓风机选型时必须考虑止回阀因素。但不同企业生产的止回阀中的拉簧硬度不统一，导致曝气系统阻力难以确定，对鼓风机选型造成困难。 在使用华鼓鼓风机时，在停机时，只要按华鼓鼓风机的操作规程进行操作，就完全可以避免倒进水问题。所以在管道中不需安装出口端止回阀，避免由于止回阀阻力难以确定而造成鼓风机选型不正确的问题，同时减少系统成本和运行费用。 4．环境温度 根据风机行业标准，鼓风机设计气温为20℃，但在鼓风机实际使用时，会高于20℃，有的地方甚至超过40℃，出口压力就会下降400mmH2O以上。如鼓风机选型不当，夏天使用时鼓风机会发生喘振。
出风口时风速为50m/s，从单位标注上看应该是每秒50米。‘时风速’是指每小时风速为50米吗？还是每秒50米？确认后我来帮你算一下。 补充回答： 1、我们先从三个已知条件中取二个条件来验证第三个条件。 1.1、当出风口为2平方米，流速达到50m/s时，计算流量。 根据流量公式 Q=νS3600 =50×2×3600 =360000(m3/h)； 1.2、当出风口为2m2，风量10立方米每分钟时，计算出风口风速。ν=Q/(S3600) =10×60/(2×3600) =0.083(m/s) 1.3、当流速为50m/s，流量为10×60立方每小时，计算出风口面积。D=√[Q4/(ν3.14×3600)] =√[600×4/(50×3.14×3600)] =0.065(m) S=(D/2)^2×3,14 =(0.065/2)^2×3.14 =0,0033(平方米) 2、从1,1计算结果上来看，要满足出风口为2平方米，流速达到50m/s 这个条件，风量需达到360000(m3/h)；从1.2计算结果看，当出风口为2平方米，风量10立方米每分钟，风速只有0.083(m/s)；从1.3计算结果来看，流速为50m/s，流量为10×60立方每小时，出风口面积只需0.0033平方米。 3、结论：你所列出的条件不能相互成立。 QQ:1102952818 ‘新科’ 追问 风机的全压等于静压加上动压，而动压P=ρv2/2； 可以理解为风机的出口风速与风机的动压有关，或者说有相应的比例
关系，就像上式那样的。 那么提高风机的动压，是否可以提升风机的出口风速，出口风速的提高 能否按照公式v=根号下2P/ρ（就是上面的公式来推导的）来计算风速的大小，风速的提高有没有什么限制 回答 没错，正如你所述。动压的定义是：把气体流动中所需动能转化成压力的一种形式。通俗的讲：动压是带动气体向前运动的压力。 风速的获得，是风量通过管道截积上的时间，同时压力又是保证流量的手段。风速的提高主要受制于管道的沿程摩擦阻力。 追问 那么我想要的风机就是出口风速为50m/s，动压就得有1500，那么静压这个就不太好算了，说是跟通风管道有关，我可以画出通风管路的图，你能帮我算一下静压吗？出风口的面积就是0.2平方米，这样的话流量就得10立方米每秒，36000立方米每小时了，不知道有没有比较合适的风机，还有这样的风机应该选择什么样的类型，还有风机的驱动电机能不能换成内燃机驱动的，能够比较满足工况的情况下需要多大的功率，静压先按2000算，管路比较复杂 回答 根据你提供的参数，你可以选择 型号：4-72-10C 转速：1450(r/min) 功率：55(KW) 风量：40441(m3/h) 压力：3202(Pa)
厨房风机选型设计及计算方法 一、通风机基础知识 通风机是用于输送气体的机械，从能量的观点来，它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。通常把产生的压力小于或等于14700Pa以下者为通风机。按型式可分为：离心通风机、轴流通风机、混流通风机。 二、通风机的主要性能参数： 流量、压力、转速、功率及效率是表示通风机性能的主要参数，称为通风机的性能参数。 A.流量：单位时间内流经通风机的气体容积，称为流量（又称风量）。常 用单位为m3/s（米3/秒）、m3/min（米3/分钟）、m3/h（米3/小时）。 B.压力：通风机的压力是指升压（相对于大气的压力），即气体在通风机 内压力的升高值，或者说是通风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数是指通风机的全压（它等于通风机出口与 进口全压之差）。单拉为Pa（帕斯卡）。 C.转速：通风机转子旋转速度的快慢将直接影响通风机的流量、压力、 效率。单位为每分钟转数即rpm。
D.轴功率：驱动通风机所需要的功率N称为轴功率，或者说是单位时间 内传递给通风机轴有能量，单位为kw（千瓦）。 E.效率：通风机在把原动机的机械能传给气体的过程中，要克服各种损 失，其中只有一部分是有用功。常用效率来反映损失的大小，效率高，即损失小。从不同的角度出发有不同效率。 三、风机与系统的匹配基本原理、常见问题及原因分析 1、系统 空气系统简单地说，包括风机及与其进口或出口或两者都连接的管路。较为复杂的空气系统包括风机、管网、空气控制调节风门、冷却管、加热管、过滤器、扩散器、消声器和导向叶片等。风机是本系内给气体以能量，用以克服其它部件的流动阻力的一个组成部分。 2、系统与风机匹配的基本原理 每个空气系统对气流都有一个流动阻力和附加阻力，如果已精确地确定系统阻力,并提供了理想的进出口工况；当空气系统设定一个流量 QA时，那么选择风机时的压力就必须达到满足系统阻力的要求，当 风机安装在系统时，风机所产生的全压的一部分即静压用于克服管网 系统的阻力，全压的其余部分消耗在气流从管网出口时所具有的动能