风力发电机组的塔架与基础
第一节塔架
塔架和基础是风力发电机组的主要承载部件。其重要性随着风力发电机组的容量增加，高度增加，愈来愈明显。在风力发电机组中塔架的重量占风力发电机组总重的1/2左右，其成本占风力发电机组制造成本的50% 左右，由此可见塔架在风力发电机组设计与制造中的重要性。
由于近年来风力发电机组容量已达到2~3MW，风轮直径达80~100m，塔架高度达100m。在德国，风力发电机组塔架设计必须经过建筑部门的批准和安全证明。
一、塔架的结构与类型
塔架主要分为桁架型和圆筒型。
桁架型塔架如图10-1示。桁架型塔架在早期风力发电机组中大量使用，其主要优点为制造简单、成本低、运输方便，但其主要缺点为不美观，通向塔顶的上下梯子不好安排，上下时安全性差。
圆筒型塔架如图10-2 示。在当前风力发电机组中大量采用，其优点是美观大方，上下塔架安全可靠。
以结构材料可分为钢结构塔架和钢筋混凝土塔架。
钢筋混凝土塔架在早期风力发电机组中大量被应用，如我国福建平潭55kW风力发电机组（1980年）、丹麦Tvid2MW风力发电机组（1980年），后来由于风力发电机组大批量生产，从批量生产的需要而被钢结构塔架所取代。近年随着风力发电机组容量的增加，塔架的体积增大，使得塔架运输出现困难，又有以钢筋混凝土塔架取代钢结构塔架的苗头。
二、塔架的设计与计算
塔架的主要功能是支承风力发电机的机
械部件，发电系统（重力负载），承受风轮的作用力和风作用在塔架上的力（弯矩、推力及对塔架的扭力），塔架还必须具有足够的疲劳强度，能承受风轮引起的振动载荷，包括起动和停机的周期性影响、突风变化、塔影效应等。塔架的刚度要适度，其自振频率（弯曲及扭转）要避开运行频率（风轮旋转频率的3倍）的整数倍。塔架自振频率高于运行频率的塔称之为刚塔，低于运行频率的塔称之为柔塔。
1. 塔架静强度的载荷条件
1）横吹：风速为65m/s（2s 平均）风轮不转动，叶片顺桨，风向是横向吹在机舱上。
2）正常运行十地震载负：风速为额定风速时，产生的风轮轴向力最大，同时根据均匀建筑物由地震产生的水平载荷因子，将其产生的惯性力加在风轮轴向推力上。
3）最大运行载荷：额定风速下正常运行载荷的2倍。
2. 塔架风载分析及随机振动理论基础从实际风速记录可知，风速的变化是没有规律的，也不可能用常规的方法给予定义。风速的波动量只能用统计特性进行描述。
组安装在荒野、高山、海岛，承受日晒雨淋，甚至沙尘和盐雾的腐蚀。所以其表面防锈处理十分重要。通常表面采用热镀锌，喷锌或喷漆处理。一般表面防锈处理要达到20年以上的寿命。
第二节风力发电机组基础的设计与施工
一、基础的结构与类型
1.根据风力发电机组型号与容量自身特性，要求基础承载载荷也各不相同，表10-1列出几种大型风力发电机基础载荷。
2.风力发电机基础均为现浇钢筋混凝土独立基础。根据风电场场址工程地质条件和地基承载力以及基础荷载、尺寸大小不同，从结构的形式看，常用的可分为块状基础和框架式基础两种。
块状基础，即实体重力式基础，应用广泛，对基础进行动力分析时，可以忽略基础的变形，并将基础作为刚性体来处理，而仅考虑地基的变形。按其结构剖面又可分为“ 凹”形和“凸”
形两种；前者如图10-5所示，基础整个为方形实体钢筋混凝土后者如图10-6型式；后者与前者相比，均属实体基础，区别在于扩展的底座盘上回填土也成了基础重力的一部分，这样可节省材料降低费用。
框架式基础实为桩基群与平面板梁的组合体，从单个桩基持力特性看，又分为摩擦桩基和端承桩基两种：桩上的荷载由桩侧摩擦力和桩端阻力共同承受的为摩擦桩基础；桩上荷载主要由桩端阻力承受的则为端承桩基础。
3. 根据基础与塔架（机身）连接方式又可分为地脚螺栓式和法兰式筒式两种类型基础。前者塔架用螺母与尼龙弹垫平垫固定在地肢螺栓上，后者塔架法兰与基础段法兰用螺栓对接。
地脚螺栓式又分为单排螺栓、双排螺栓、单排螺栓带上下法兰圈等。
二、风力发电机组基础设计的前期准备工作及有关注意事项
风力发电机组的基础用于安装、支承风力发电机组。平衡风力发电机组在运行过程中所产生的各种载荷，以保证机组安全、稳定地运行。因此，在设计风力发电机组基础之前，必须对机组的安装现场进行工程地质勘察。充分了解、研究地基土层的成因及构造，它的物理力学性质等，从而对现场的工程地质条件作出正确的评价。这是进行风力发电机基础设计的先决条件。同时还必须注意到，由于风力发电机组的安装，将使地基中原有的应力状态发生变化，故还需应用力学的方法来研究载荷作用下地基土的变形和强度问题。以使地基基础的设计满足以下两个基本条件：
1）要求作用于地基上的载荷不超过地基容许的承载能力，以保证地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备。
2）控制基础的沉降，使其不超过地基容许的变形值。以保证风力发电机组不因地基的变形而损坏或影响机组的正常运行。因此，风力发电机组基础设计的前期准备工作是保证机组正常运行必不可少的重要环节。
三、风力发电机组对基础的要求及基础的受力状况
图10-3所示为某风力发电机组，当风力发电机组运行时，机组除承受自身的重量Q处，还要承受由风轮产生的正压力P、风载荷q以及机组调各时所产生的扭矩M n等载荷的作用。这些载荷主要是靠基础予以平衡，以确保机组安全、稳定运行。
图10-7 显示了上述这些载荷在基础上的作用状况，图中Q和G分别为机组及基础的自重。倾覆力矩M是由机组自重的偏心、风轮产生的正压力P以及风载荷q等因素所引起的合力
矩。M n为机组调向时所产生的扭矩。剪力F则由内轮产生的正压力户以及风载荷g所引起。
但在一般情况下，由于剪力F 及风力发电机组在调向过程中所产生的扭矩M n一般都不很大，且与其它载荷相比要小得多，所以在考虑到不影响计算效果的同时，又能满足工程要求的前提下，笔者认为：在实际计算中，此两项可以略去不计。因此在对风力发电机组基础的设计中，风力发电机组对基础所产生的载荷主要应考虑机组自重Q与倾覆力矩M两项。经上述简化后，风力发电机组基础的力学模型如图10-8所示。
四、风力发电机组基础的设计与计算
根据我们多年来从事风力发电机组研制的经验，在参考土建设计的有关标准和规范的基础上认为：风力发电机组基础的设计与计算通常应包括以下五个方面：基础混凝土重量及几何尺寸的计算、基础底部压力所产生的偏心距计算、土壤压力的计算、设计配筋、抗冲切强度校核。
F t———混凝土的抗冲切强度；
b m———冲切破坏斜截面上的上边长b与下边长B b的平均值［b m=（b+Bb/2］；A———考虑冲切载荷时取用的梯形面积（图10-10中的阴影面积）。
风能发电系统风力发电机组塔架和基础设计要求 1. 引言 风能发电是一种可再生能源，具有广泛的应用前景。在风能发电系统中，风力发电机组塔架和基础承担着支撑和稳定发电机组的重要作用。本文将介绍风力发电机组塔架和基础的设计要求。 2. 风力发电机组塔架设计要求 2.1 结构设计要求 风力发电机组塔架的设计要求如下： •具有足够的刚度和强度，以抵御风力对塔架的作用力。 •考虑到风力发电机组的重量和动态载荷，进行合理的载荷分析和安全系数设计。 •采用可靠的连接设计，确保塔身的整体稳定。 •良好的耐腐蚀性能，以适应恶劣的天气条件。
2.2 材料选择要求 风力发电机组塔架的材料选择要求如下： •选用高强度和耐腐蚀的材料，如碳钢或钢铁合金。 •材料的强度和韧性要满足设计要求。 •考虑材料的可持续性和环境友好性。 2.3 稳定性要求 风力发电机组塔架的稳定性要求如下： •考虑到大风和地震等外力的作用，进行稳定性分析 和设计。 •采用适当的支撑结构和抗倾覆设计，以保证塔架的 稳定。 •考虑土质条件和地基承载力，进行合理的基础设计。
3. 风力发电机组基础设计要求 3.1 地基选择要求 风力发电机组基础的地基选择要求如下： •选用稳定的土壤或岩石地基。 •考虑地基承载力和沉降性能，进行地基勘探和地质 调查。 •根据地基条件，选择适当的基础结构。 3.2 基础设计要求 风力发电机组基础的设计要求如下： •确定合适的基础类型，如混凝土基础、钢筋混凝土 基础等。 •考虑基础的稳定性、强度和刚度，以确保风力发电 机组的安全运行。 •进行合理的地震和风载荷分析，确保基础的稳定性。
风电场风力发电机组塔架基础设计研究 一、引言 风电场是目前常见的一种可再生能源发电方式，其基本原理是利用风力将风能转化为电能。在风电场中，风力发电机组的塔架基础设计对于确保风力发电机组的稳定性和可靠性具有重要的意义。塔架基础设计的合理性和稳定性直接影响到风力发电机组的安全运行和发电效率。 二、塔架基础设计的要求 风力发电机组塔架基础设计需要满足以下几个基本要求： 1.承重能力：塔架基础需要能够承受风力发电机组的自重以及各种外力作用，如风力、震动等。因此，塔架基础的设计需要具有足够的强度和刚度，以确保风力发电机组的稳定运行。 2.抗风能力：风力发电机组是通过风力来转动叶片产生电能的，因此需要有良好的抗风能力。塔架基础的设计需要考虑到不同风力下的荷载作用，通过合理的结构设计和选材，确保塔架基础能够抵御大风的力量。 3.耐久性：风力发电机组是长期运行的设备，塔架基础需要具有足够的耐久性，能够经受住长期的风雨侵蚀。因此，在塔架基础的设计中，需要选用适合的材料，并且进行必要的防腐处理，以延长塔架基础的寿命。 4.基坑开挖与处理：塔架基础的设计还需要考虑基坑的开挖和处理，确保基坑的结构稳定，并且满足施工和操作的要求。 三、风电场风力发电机组塔架基础设计方法 1.地质勘探和地基处理
在塔架基础的设计前，需要进行地质勘探，了解地下的土质和岩性。 根据地质勘探结果选用合适的基坑方法，如开挖基坑、打桩等。地基的处 理可以采用加固方法，如加设钢筋混凝土桩、处理软弱土层等，提升基坑 的承载能力和稳定性。 2.塔架基础设计 塔架基础的设计需要结合地质勘探结果和机组的技术要求。在设计时，需要考虑以下几个方面： (1)基础类型选择：根据地质情况和机组的要求，选择合适的基础类型，如桩基、浅基础等。 (2)强度和稳定性计算：根据风力发电机组的重量和设计风力荷载， 计算出塔架基础的强度和稳定性。可以采用常规的结构设计计算方法，如 承载力设计方法、确客方法等。 (3)材料选择：根据塔架基础的强度和耐久性要求，选择适当的材料，如高强度混凝土、钢材等。 3.施工和质量控制 在塔架基础的施工与质量控制阶段，需要注意以下几个方面： (1)施工工艺和工序：根据设计要求，制定合理的施工工艺和工序， 确保基础施工的质量和安全。 (2)施工质量控制：对于基坑开挖、基础浇筑等施工环节，进行质量 控制，包括材料选择、施工工艺、工序管理等。 (3)现场监测和测试：在基础施工完成后，进行现场监测和测试，检 查基础的强度和稳定性，确保基础满足设计要求。
酒泉职业技术学院 毕业设计（论文） 09 级风能与动力技术专业 题目：1.5MW风力机组塔筒及基础设计 毕业时间：2012 年7 月 学生姓名：刘文源 指导教师：任小勇 班级：09 风电（4）班 年月日
酒泉职业技术学院09 届各专业 毕业论文（设计）成绩评定表 姓 班级专业 名 指导教 师第一 次指导 意见 年月日 指导教 师第二 次指导 意见 年月日指导教 师第三 次指导 意见 年月日 指导教 师评语 及评分 成绩：签字（盖章）年月日答辩小 组评价 意见及 评分 成绩：签字（盖章）年月日教学系 毕业实 践环节 指导小 组意见 签字（盖章）年月日学院毕 业实践 环节指 导委员 会审核 意见 签字（盖章）年月日
1.5MW风力机组塔筒及基础设计 摘要: 70年代初期，由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。2006年中国共有风电机组6469台，其中兆瓦级机组占21.2%，2007年，这个比例跃升为38.1%，提高了16.9个百分点。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所。2009年5月，国家投资3万亿资金支持新能源，在整个投资中风力发电行业的投资在国家总投资中占了很大的一部分，进一步推动了风电行业的发展。 据国家能源局统计，中国风电2010年新增装机容量将超过1600万千瓦累计装机容量达到4182.7万千瓦。预计在2020年末我国新增发电装机容量将达到6000万千瓦累计装机将超过1亿万千瓦。随着国家“十二五”规划对风电行业的大力支持和政策的不断完善与调整，中国风电将又一次迎来黄金的发展期。并且风机的制造企业技术也不断完善和创新，一批具有国家啊自主知识产权的产品纷纷亮相。从600千瓦、750瓦、1500千瓦、2500千瓦到现在的5000千瓦,而且更大发电量的风机已经研制和立项。大容量风机的出现让我国风机装备制造技术有了飞速的提高，使国产风机整体技术水平与西方国家进一步缩小，由于风机的容量的不断增大，使风力机的体积和重量不断增加，对塔架与塔架基础的结构强度、加工材料和整体设计都有了更高要求，在未来风机塔架将向着的大型化、人性化、科学化、和风机塔架基础的复杂化、重荷化、高抗化去发展。 由此看出1500千瓦的风机技术已经趋于成熟，其塔架与塔架基础设计也已经完备，根据现有的技术资料我将针对1.5MW风机塔架与塔架基础进行系统分析,并简述1.5MW风机的基础与塔架的设计。 关键词：1.5MW风机塔架结构设计；1.5MW风机塔架基础设计
风力发电机组的塔架与基础 第一节塔架 塔架和基础是风力发电机组的主要承载部件。其重要性随着风力发电机组的容量增加，高度增加，愈来愈明显。在风力发电机组中塔架的重量占风力发电机组总重的1/2左右，其成本占风力发电机组制造成本的50% 左右，由此可见塔架在风力发电机组设计与制造中的重要性。 由于近年来风力发电机组容量已达到2~3MW，风轮直径达80~100m，塔架高度达100m。在德国，风力发电机组塔架设计必须经过建筑部门的批准和安全证明。 一、塔架的结构与类型 塔架主要分为桁架型和圆筒型。 桁架型塔架如图10-1示。桁架型塔架在早期风力发电机组中大量使用，其主要优点为制造简单、成本低、运输方便，但其主要缺点为不美观，通向塔顶的上下梯子不好安排，上下时安全性差。 圆筒型塔架如图10-2 示。在当前风力发电机组中大量采用，其优点是美观大方，上下塔架安全可靠。 以结构材料可分为钢结构塔架和钢筋混凝土塔架。 钢筋混凝土塔架在早期风力发电机组中大量被应用，如我国福建平潭55kW风力发电机组（1980年）、丹麦Tvid2MW风力发电机组（1980年），后来由于风力发电机组大批量生产，从批量生产的需要而被钢结构塔架所取代。近年随着风力发电机组容量的增加，塔架的体积增大，使得塔架运输出现困难，又有以钢筋混凝土塔架取代钢结构塔架的苗头。
二、塔架的设计与计算 塔架的主要功能是支承风力发电机的机
械部件，发电系统（重力负载），承受风轮的作用力和风作用在塔架上的力（弯矩、推力及对塔架的扭力），塔架还必须具有足够的疲劳强度，能承受风轮引起的振动载荷，包括起动和停机的周期性影响、突风变化、塔影效应等。塔架的刚度要适度，其自振频率（弯曲及扭转）要避开运行频率（风轮旋转频率的3倍）的整数倍。塔架自振频率高于运行频率的塔称之为刚塔，低于运行频率的塔称之为柔塔。 1. 塔架静强度的载荷条件 1）横吹：风速为65m/s（2s 平均）风轮不转动，叶片顺桨，风向是横向吹在机舱上。 2）正常运行十地震载负：风速为额定风速时，产生的风轮轴向力最大，同时根据均匀建筑物由地震产生的水平载荷因子，将其产生的惯性力加在风轮轴向推力上。 3）最大运行载荷：额定风速下正常运行载荷的2倍。 2. 塔架风载分析及随机振动理论基础从实际风速记录可知，风速的变化是没有规律的，也不可能用常规的方法给予定义。风速的波动量只能用统计特性进行描述。
海上风电场风机基础介绍技术服务中心业务筹备部
前言 近年来，国家对清洁能源特别是风电的发展在政策上给予了很大支持，使得中国风电得到蓬勃发展。风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式，获得了迅猛发展。随着风电机组从陆地延伸到海上，海上风电正成为新能源领域发展的重点。 本文结合国内外海上风电场具体的风机基础，对现有的海上机组的基础类型逐一介绍，目的是对海上风机基础形成一个初步的了解，为公司日后的海上服务业务做铺垫。 为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。 2
目录 1 风机基础类型--------------------------------------- 4 1.1 重力式基础----------------------------------------- 4 1. 2 单桩基础------------------------------------------- 6 1. 3 三脚架式基础--------------------------------------- 8 1. 4 导管架式基础-------------------------------------- 10 1. 5 多桩式基础---------------------------------------- 11 1.6 其他概念型基础------------------------------------ 12 2 海上风力发电机组基础维护 -------------------------- 14为人类奉献白云蓝天，给未来留下更多资源。 3
` 酒泉职业技术学院 毕业设计（论文） 09 级风能与动力技术专业 [ 题目：风力机组塔筒及基础设计 毕业时间： 2012 年 7 月 学生姓名：刘文源 指导教师：任小勇 班级：09 风电（4）班 ; 年月日
酒泉职业技术学院 09 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表
风力机组塔筒及基础设计 摘要: 70年代初期，由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。2006年中国共有风电机组6469台，其中兆瓦级机组占%，2007年，这个比例跃升为%，提高了个百分点。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所。2009年5月，国家投资3万亿资金支持新能源，在整个投资中风力发电行业的投资在国家总投资中占了很大的一部分，进一步推动了风电行业的发展。 据国家能源局统计，中国风电2010年新增装机容量将超过1600万千瓦累计装机容量达到万千瓦。预计在2020年末我国新增发电装机容量将达到6000万千瓦累计装机将超过1亿万千瓦。随着国家“十二五”规划对风电行业的大力支持和政策的不断完善与调整，中国风电将又一次迎来黄金的发展期。并且风机的制造企业技术也不断完善和创新，一批具有国家啊自主知识产权的产品纷纷亮相。从600千瓦、750瓦、1500千瓦、2500千瓦到现在的5000千瓦,而且更大发电量的风机已经研制和立项。大容量风机的出现让我国风机装备制造技术有了飞速的提高，使国产风机整体技术水平与西方国家进一步缩小，由于风机的容量的不断增大，使风力机的体积和重量不断增加，对塔架与塔架基础的结构强度、加工材料和整体设计都有了更高要求，在未来风机塔架将向着的大型化、人性化、科学化、和风机塔架基础的复杂化、重荷化、高抗化去发展。 由此看出1500千瓦的风机技术已经趋于成熟，其塔架与塔架基础设计也已经完备，根据现有的技术资料我将针对风机塔架与塔架基础进行系统分析,并简述风机的基础与塔架的设计。 关键词：风机塔架结构设计；风机塔架基础设计
塔架 Tajia 塔架（tower）近地面受地形、地物的影响，风速锐减，且常出现紊流。风力机在紊流中运行会产生剧烈振动，严重时会导致机组损坏。为获得较高且稳定的风速，利用塔架将风力机主体支撑到距离地面一定的高度。 塔架高度由于地表的粗糙度影响，产生风的剪切效应，塔架越高，风速越大，风力机获取的风能越多，但是制造成本和安装费用也越高。经济、合理的塔架高度的确定需要从风能量增益和成本费用增加两者统筹考虑，通常取风轮直径的2.5~3倍。 塔架结构型式塔架结构型式主要有钢管拉索、柱形桁架拉索、塔形桁架、椎管和折叠塔杆五种结构型式。 钢管拉索式塔架简单、轻便、易于搬运安装、制造和安装施工成本较低。风轮直径偏小的风力机多采用这种塔架。 柱形桁架拉索式塔架由角铁或钢管等型材焊成，结构剖面呈等边三角形或四边形，塔体上下外轮廓尺寸相同。特点是与相同外轮廓尺寸的钢管拉索式塔架相比，风载荷更小。制造和安装施工成本较低。在安装场地狭小的复杂地形，道路交通运输困难，起重装备不能到达安装现场的地方，可以选择柱形桁架拉索式塔架。 塔形桁架顶部截面结构尺寸小，根部截面结构尺寸大，可以按等强度减少耗材的原则进行设计，塔架的性价比较高。在松软地质的地面上，采用这种塔架，节省基础用材料，减少基础挖掘深度，降低工程造价。适用于风轮下风向布置的风力机，能有效的降低塔影效应带来的影响。 独立锥管式外形美观，结构紧凑，便于做整体防蚀处理，投入运行后便于日常维护管理。在交通运输、安装环境条件适宜的情况下，采用锥管塔，适宜机械化吊装，施工效率高，便于控制工程质量。 折叠塔杆由主杆和支杆组成。支杆高度约为主杆高度的2/5，垂直于地面固定在基础上，在顶端与主杆铰接；主杆以铰接点为支点构成杠杆，可以翘动，也可以与支杆拢紧。安装风力机主体时，主杆顶端降至地面，安装完毕将主杆翘起竖立，主、支杆拢紧固定。风机主体质量500kg、塔架高度15m的风力机，只需2~3人即可安全施工。 塔架载荷主要来自风力的水平载荷及风力机主体重力、塔架重力的垂直载荷，还有振动导致的动应力载荷。垂直载荷容易确定。确定水平载荷时，以极端风速做为计算条件。极端风速是按当地几十年一遇的大风风速值选取的。风力机使用的外部条件在GB17646-1998中规定了标准和特殊两种风力机等级。标准级的极端风速为40m/s，而特殊级的极端风速由设计者根据使用地点的风况来规定和说明。风力机性能指标参数中的“安全风速”，指停机状态下的风力机在这一风速形成的水平载荷下不会倾倒。通常离网型风力发电机的安全风速取值为40m/s、50m/s和60m/s。 塔架强度要保证暴风吹袭时风力机不会倾倒，塔架必须要有足够的强度和适宜的刚度。设计计算应符合GB/T13981中的规定，疲劳强度的许用安全系数应大于1.5。 塔架固有频率要避开正常运行转速范围内风力机的振动频率。为避免产生共振，塔架的固有频率应在“1.1倍风轮一阶频率——0.9倍风轮三阶频率”这个范围内。 塔架材料拉索式塔架采用拉索和钢管或角钢，桁架式采用角钢，椎管采用钢板。所选材料应符合有关国家标准或行业标准。拉索式塔架的拉索材料都要进行极限载荷和疲劳强度验算，还应采用具有防腐蚀功能的钢丝绳。所有的联接螺栓应进行极限载荷和疲劳载荷的强度验算，应符合GB/T1228~1231的规定。 1
风力发电机组的塔架 近年来，风力发电的市场越来越受到人们的关注和青睐。与传统的火力发电相比，风力发电对环境的污染更少，成本更低。而风力发电机组的塔架，则是整个风力发电系统的一个非常重要的组成部分。本文将会深入探讨风力发电机组的塔架。 一、塔架的类型 在风力发电系统中，塔架主要有以下几种类型。 1. 个人消费型风力发电机组的塔架 这种类型的塔架适用于家庭个人使用的小型风力发电机组。由于其装置简单，主要为支承塔架与风轮塔轴连接，所以价格较为便宜。不过，个人消费型风力发电机组的塔架能量产出很小，适用于满足家庭的基本用电需求。 2. 工业风电场的塔架
工业化规模的风电场的塔架要求更为严格，也更复杂。常用的 工业风电场塔架为桩式塔架和筒式塔架。相较于个人消费型风力 发电机组的塔架，工业风电场的塔架所拥有的能量产出更大，能 够满足工业用电的需求。 3. 海上风电场的塔架 由于海上风场的塔架需要经受更为严峻的海上环境，海上风场 塔架的结构设计也会更为严格和复杂。海上风场塔架通常采用基 础部分伸入海底的结构，具有更高的稳定性和耐腐蚀性。 二、工业风电场塔架的构造 工业风电场的塔架通常由以下几个部分组成。 1. 塔架基础 塔架基础是塔架的重要组成部分。塔架基础分类有吊装式基础、钢筋混凝土基础、带底板基础等。作为风力发电机组整个系统的
根基，基础的选用要严格按照风力资源的适应性、地形条件、土壤条件等多方面进行考虑。 2. 塔身外壳 塔身外壳主要是为风机机组和内部组件提供一个承载和保护的空间。塔架的外壳设计必须具备的特点有良好的密封性和强度。在安装过程中还需注意避免塔身的变形，否则会对风机机组的工作产生不良影响。 3. 上座组件 上座组件是风机机组的重要组成部分，负责安放风机机组、转向机、变速机以及发电机等关键部件。上座组件的结构设计要尽可能减小风的阻力，使风能以最佳的效率传递到风机机组中。 三、海上风电场塔架的特点 海上风电场塔架相较于普通工业化风电场塔架有以下特点。
风力发电机塔架的结构设计 近年来，随着环保意识的提高和对可再生能源的需求不断增加，风力发电作为 一种清洁能源形式，得到了广泛的关注和应用。而作为风力发电机的重要组成部分，塔架的结构设计对于风力发电机的稳定性和安全性至关重要。本文将就风力发电机塔架的结构设计进行探讨。 首先，风力发电机塔架的结构设计需要考虑到多种因素，包括地理环境、风场 特性、机组类型等。地理环境是决定塔架高度和材料选择的重要因素之一。在平原地区，由于地势开阔，风速较大，塔架可以更高，以便更好地捕捉到高空的风能。而在山区或者海岸地区，由于地势复杂，塔架需要更加坚固和稳定，以抵御强风的影响。此外，风场特性也需要考虑，包括风速、风向和风的变化频率等。不同的风场特性需要不同的塔架结构设计，以确保风力发电机的运行稳定和安全。 其次，风力发电机塔架的结构设计需要考虑到机组类型。目前市场上主要有水 平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种类型。水平轴风力发电机通常采用高塔架结构，以便更好地利用高空的风能。而垂直轴风力发电机则可以采用低塔架结构，由于其结构特点，垂直轴风力发电机对塔架的要求相对较低。因此，在进行风力发电机塔架的结构设计时，需要根据具体的机组类型进行相应的调整和优化。 在风力发电机塔架的结构设计中，材料的选择也是至关重要的。目前常用的材 料包括钢材和混凝土。钢材具有高强度和良好的可塑性，适用于高塔架的搭建。而混凝土则具有良好的耐久性和稳定性，适用于低塔架的搭建。在选择材料时，需要综合考虑材料的强度、重量、成本以及施工难度等因素，以确保塔架的稳定性和经济性。 此外，风力发电机塔架的结构设计还需要考虑到施工和维护的便利性。塔架的 施工需要考虑到施工设备的可达性和操作的便利性。同时，塔架的维护也需要方便，以便进行定期检查和维修。因此，在进行结构设计时，需要合理安排塔架的平台和梯子，以便施工人员和维护人员的进出和操作。
风力发电机组塔架桩基础方案设计研究 摘要：目前大多数风电场基础形式多为圆形或方形的钢筋混凝土独立基础.由于风电机组长期受风力作用的影响，基础经常承受较大的偏心荷载，于是对风电场基础的设计提出了很高的要求.但目前我国风电场基础设计大多都是仿照国外的例子，设计方法比较混乱，存在着很多问题，而且对这两种形式的基础也没有系统的比较。 关键词：风力发电机组；塔架桩基础；方案设计； 引言 近年来，国内许多风电场工程已相继建成发电或正在建设，但涉及风电机组安全的风电机组基础设计却一直没有系统、详细的理论支持，设计中一般借鉴电力工程、建筑工程等设计理论，造成风电机组基础设计有的偏于保守，有的偏不安全，个别已建风电场风机机组在极端工况时甚至出现基础倾倒破坏的现象，经济损失较大。 1.塔架倾斜的原因 1.1地基承载力差异较大 风机基础地基承载力不均匀、地质勘察精度不够等。在没有完全掌握风电场地质情况就开始设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如林区或山区风机基础区域勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。山地风电建设范围广，地质条件差异较大，风机基础浇筑后以及风机设备安装完成后会产生巨大的永久荷载，经过长期的荷载作用地基可能会发生不均匀沉降，导致塔筒倾斜甚至倒塔。 1.2基础环安装水平度超出设计要求
基础环安装是风机基础施工过程中关键的一道工序，基础环安装调平工序不是很复杂，但是本项目基础环水平度误差要求为2mm，精度要求高，难度大。如果技术人员没有按照设计要求将基础环调平或者因为天气原因而造成观测时产生较大误差，就会导致基础环水平度超过设计及厂家要求，最终导致塔体倾斜。 1.3混凝土浇筑导致基础环发生位移 风机基础混凝土属于大体积混凝土，浇筑时间较长，浇筑过程中振捣棒长时间接触基础环，导致基础环产生位移水平度发生变化；在混凝土下料过程中作业人员将下料口直接放到基础环上，混凝土的冲击导致基础环发生位移变化。 2.桩基设计 2.1桩的类型选择 根据场地土层的结构特征，适宜本工程场地地层条件的桩基础可用桩型有预制桩和钻孔灌注桩，设计应按建筑物结构类型、载荷性质，施工经验和制桩材料的供应条件，选择经济、安全适用的桩型和成桩工艺。从风机基础土的工程地质条件分析，为满足风机基础的稳定，桩端入土深度较大，部分需要穿越相对密实薄层砂性透镜体，根据场地钻孔内标准贯入试验情况，采用预制桩时桩的贯入较困难，推荐钻孔灌注桩为本工程风机基础的首选桩型。从风机的荷载性质和要求看，建议采用Φ800桩径的钻孔灌注桩。 2.2桩的参数的选择 单桩竖向极限承载力标准值采用土的物理性质指标和承载力参数之间的经验关系确定，根据采用的桩型，以及场地土层分布、土层埋藏深度、土的性质及原位测试综合确定桩侧极限侧阻力标准值qsik与桩端极限端阻力标准值qpk。 3.控制塔架垂直度措施 3.1地基控制 地基验槽时应认真检查地基是否存在软弱下卧层、古井、孔洞等，并且地基不应有浮土，岩土类型应一致或者接近，保证地基承载力一致，避免发生不均匀
一、施工方法： 1、风机基础的施工顺序: 材料进场→各机位定位放线→机械挖土→人工清理修正→基槽验收→垫层混凝土浇筑→预埋基础环支撑钢板→放线→安装基础环地脚螺栓支撑件→安装基础环→钢筋绑扎→预埋电力电缆管→支模→基础混凝土浇筑→拆模→验收→土方回填。 2、基础开挖 a。根据施工现场坐标控制点，包括基线和水平基准点，定出基础轴线，再根据轴线定出基坑开挖线。利用白灰进行放线.灰线、轴线经复核检查无误后进行挖土施工。 b.土方开挖采取以机械施工开挖为主，人工配合为辅的方法。考虑到风机塔架基础混凝土浇筑在冬季进行，根据现场开挖情况,基坑开挖中局部部位可能会采用小剂量爆破松动后机械挖除的方式进行。基坑开挖(考虑结合接地网施工)按照沿基础结构尺寸每边各加宽一米进行，结合云南省红河州蒙自老寨风电场的地质条件，基坑开挖边坡系数采用3：1，施工过程中控制好了基底标高，无超挖现象发生。 c.开挖完工后，应人工进行基坑清理，清理干净后进行基槽验收，根据不同地质情况分别采取措施进行处理，验收合格后进行下道工序施工. d。风机基础接地应随同基坑开挖进行，并在基坑回填前依据规范进行隐蔽验收工作。 e。根据工程地质勘察资料，场区位置地下水埋深较深，所以在基础施工中没考虑地下水的影响，只考虑地表水及雨水排放问题。 f、基础开挖完毕，如基坑遇降雨积水浸泡，垫层混凝土浇筑前应对基坑进行人工晾晒清挖，清挖深度不小于30cm。 土方开挖后，利用机械将开挖出的土石方铺设吊装平台，吊装平台绕基坑四
边进行修整,保证了吊车和罐车以及安装使用。 3、基础回填 a、基础施工完毕，在混凝土强度达到规范要求、隐蔽工程验收合格后，进行土方回填。 b、土方回填采用汽车运输、人工分层回填、机械夯实的方式,根据设计要求,回填时要求压实干容重大于18kN/m3(密实度不小于0.93)。土石方分层回填厚度、土质要求按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202—2002执行. c、在碾压（或夯实）前应进行回填料含水率及干容重的试验，以得出符合设计密实度要求条件下的最佳含水量和最少碾压遍数。 d、基坑回填前必须先清除基坑底的杂物。土方回填时，要对每层回填土进行质量检验，用环刀法等取样方法测定土的干密度，符合设计要求后才能填筑上层。 e、回填应由坑内最低部位开始自下而上分层铺筑，每层虚铺土厚度应≤30mm，用小型柴油振动碾压机压实，一般来回碾压3~4遍（需根据现场试验确定）。振动碾压机移动时，做到一碾压半碾。如必须分段填筑,交接处应留出阶型接头，上、下层错缝间距应≥1m,以后继续回填时应分层搭接夯实,使新老回填层接合严密。 4、基础环施工工艺 (1）基础环安装工序： 千斤顶就位—吊车抬吊-立直—安装调平螺栓—起钩转杆就位 (2）基础环预埋安装： 1）本工程风机塔筒为预埋地脚螺栓支撑架连接方式，基础环直埋于基础主体混凝土中.施工时采用地脚螺栓支撑架固定的方法。 2）基础环安装前进行埋件检查，首先在垫层混凝土上放出基础中心线,在基
1 范围 1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。 1.0.2 本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。 1.0.3 风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，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。
2 规范性引用文件 下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。 GB 18306 中国地震动参数区划图 GB 18451.1 风力发电机组安全要求 GB 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50009 建筑结构荷载设计规范 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50021 岩土工程勘察规范 GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准 GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准 GB 50287 水力发电工程地质勘察规范 GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范 FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准 DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范 JB/T10300 风力发电机组设计要求 JGJ 24 民用建筑热工设计规程 JGJ 94 建筑桩基技术规范 JGJ 106 建筑基桩检测技术规范 JTJ 275 海港工程混凝土防腐蚀技术规范
风力发电机组基础的设计与施工 一、基础的结构与类型 1.依照风力发电机组型号与容量自身特性，要求基础承载载荷也各不相同，表10-1列出几种大型风力发电机基础载荷。 2.风力发电机基础均为现浇钢筋混凝土独立基础。依照风电场场址工程地质条件和地基承载力和基础荷载、尺寸大小不同，从结构的形式看，经常使用的可分为块状基础和框架势基础两种。 块状基础，即实体重力式基础，应用普遍，对基础进行动力分析时，能够忽略基础的变形，并将基础作为刚性体来处置，而仅考虑地基的变形。按其结构剖面又可分为“ 凹”形和“凸” 形两种；前者如图10-5所示，基础整个为方形实体钢筋混凝土后者如图10-6型式；后者与前者相较，均属实体基础，区别在于扩展的底座盘上回填土也成了基础重力的一部份，如此可节省材料降低费用。
框架势基础实为桩基群与平面板梁的组合体，从单个桩基持力特性看，又分为摩擦桩基和端承桩基两种：桩上的荷载由桩侧摩擦力和桩端阻力一起经受的为摩擦桩基础；桩上荷载要紧由桩端阻力经受的那么为端承桩基础。 3. 依照基础与塔架（机身）连接方式又可分为地脚螺栓式和法兰式筒式两种类型基础。前者塔架用螺母与尼龙弹垫平垫固定在地肢螺栓上，后者塔架法兰与基础段法兰用螺栓对接。 地脚螺栓式又分为单排螺栓、双排螺栓、单排螺栓带上下法兰圈等。 二、风力发电机组基础设计的前期预备工作及有关注意事项 风力发电机组的基础用于安装、支承风力发电机组。平稳风力发电机组在运行进程中所产生的各类载荷，以保证机组平安、稳固地运行。因此，在设计风力发电机组基础之前，必需对机组的安装现场进行工程地质勘探。充分了解、研究地基土层的成因及构造，它的物理力学性质等，从而对现场的工程地质条件作出正确的评判。这是进行风力发电机基础设计的先决条件。同时还必需注意到，由于风力发电机组的安装，将使地基中原有的应力状态发生转变，故还需应使劲学的方式来研究载荷作用下地基土的变形和强度问题。以使地基基础的设计知足以下两个大体条件：
1.0.1 本标准规定了风电场风电机组塔架地基基础设计的基本原则和方法，涉及地基基础的工程地质条件、环境条件、荷载、结构设计、地基处理、检验与监测等内容。 1.0.2 本标准适用于新建的陆上风电场风电机组塔架的地基基础设计。工程竣工验收和已建工程的改（扩建）、安全定检，应参照本标准执行。 1.0.3 风电场风电机组塔架的地基基础设计除应符合本标准外，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。
2 规范性引用文件 下列标准中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用标准，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些标准的最新版本。凡是不注日期的引用标准，其最新版本适用于本标准。 GB 18306 中国地震动参数区划图 GB 18451.1 风力发电机组安全要求 GB 50007 建筑地基基础设计规范 GB 50009 建筑结构荷载设计规范 GB 50010 混凝土结构设计规范 GB 50011 建筑抗震设计规范 GB 50021 岩土工程勘察规范 GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50153 工程结构可靠度设计统一标准 GB 60223 建筑工程抗震设防分类标准 GB 50287 水力发电工程地质勘察规范 GBJ 146 粉煤灰混凝土应用技术规范 FD 002—2007 风电场工程等级划分及设计安全标准 DL/T 5082 水工建筑物抗冰冻设计规范 JB/T10300 风力发电机组设计要求 JGJ 24 民用建筑热工设计规程 JGJ 94 建筑桩基技术规范
风力发电机组塔架及基础环监造细则 一、总则 为了确保风力发电机组塔架及基础的环境监测和施工过程的高质量，保护环境和人员的安全，本细则制定。 二、环境监测 1.施工前应进行环境监测，了解施工地点的气候状况、土壤条件、地形地貌等情况，并根据监测结果制定相应的施工方案。 2.施工过程中应进行环境监测，包括大气环境、土壤及水质监测，监测数据应定期上传至相关部门。 3.施工结束后应进行环境监测，了解风力发电机组塔架及基础建设过程对周边环境的影响，并做出相应的环境保护措施。 三、塔架及基础施工 1.施工过程中应按照相关规范和标准进行，确保塔架及基础的稳固性和安全性。 2.施工前要进行现场勘探和设计绘图，以保证塔架及基础施工的准确性和可行性。 3.施工材料应符合国家标准，选择优质材料。 4.施工过程中应按照工艺流程进行，确保施工质量。 5.施工现场应设立安全警示标志，制定相应的安全操作规程。
6.施工过程中的噪声和粉尘等污染要得到有效控制，采取相应的减噪和防尘措施。 四、环境保护 1.施工现场应定期清理和整理，保持周围的环境整洁。 2.施工过程中要合理利用土方、材料等资源，减少浪费，并对施工废弃物进行分类处理。 3.施工期间应减少对周边环境的污染和破坏，尽量保护周边植被和水源。 4.施工期间严禁违法排放废气、废水等有害物质，对废气、废水等要进行合理处理，达到国家相关排放标准。 五、安全管理 1.施工现场要设定安全区域，防止非相关人员进入施工现场。 2.施工人员必须经过岗前培训，并佩戴好相应的安全防护用品。 3.施工设备要经过检验和维护，确保安全使用。 4.施工现场要定期进行安全检查，发现问题要及时整改。 5.严禁酒后上岗和违章操作，保证施工安全。 六、质量保证 1.施工单位要具备相关资质，并按照施工规范进行作业。 2.施工人员要具备相应的技术能力和工作经验，严格按照施工方案进行操作。
风力发电机组机舱底盘、塔架与基础介绍 1、机舱底盘 机舱底盘是风力发电机组的底座，风力发电机组的主要系统和部件都安装在它上面。因此，要求机舱底盘有足够的机械强度和刚度，并且重量轻，有足够的抗振性能。机舱底盘常采用铸造或焊接结构。随着机组容量和体积的增大，为了改善其加工性能，机舱底盘多设计成分体结构拼接而成。 2、塔架 塔架可支撑机舱和风轮到一定的高度，以便更好地吸收风能。随着机组容量的增加，塔架高度和重量也相应增加。随着机组容量和塔架高度的增加，塔架重量占机组重量的比例越来越大。 塔架按照结构材料可分为钢结构塔架和钢筋混凝土塔架。 （1）钢筋混凝土塔架 在早期风力发电机组中，大量采用钢筋混凝土塔架，后来由于风力发电机组批量化生产，从批量生产的需要而被钢结构塔架所取代。近年来随着风力发电机组容量的增加，塔架的直径增大，使得塔架运输出现困难，又有以钢筋混凝土塔架取代钢结构塔架的苗头。 （2）钢结构塔架 按结构类型可分为桁架式和锥筒式两种。 ①桁架式塔架 在早期风力发电机组中大量使用，其主要优点是制造简单、成本低、运输方便，但其主要缺点是不美观、安全性差、不便于维护等。
②锥筒式塔架 在当前风力发电机组中大量应用，其优点是美观大方，登塔时安全可靠，控制器等设备可直接安装在塔架内。塔架内设置有直梯和平台，以便于登塔。随着机组容量的增大和塔架的增高，塔架内常安装有登塔助力装置或电梯，以便于登塔。 3、基础 根据风电场建设场地不同，可分为陆地风力发电机组和海上风力发电机组的基础。 （1）陆地风力发电机组的基础 按照地质条件件可分为块状基础和桩基础。当天然地基的承载力足够时，多采用块状基础。块状基础结构简单、造价低、工期短。当地基浅层土质软弱时，使用桩基础，在土壤中打入20～30m的钢筋混凝土桩或钢桩，再在上面浇注混凝土平台。基础由钢筋混凝土组成，通过预埋地脚螺栓或基础环与塔架连接。使用地脚螺栓结构的基础时，地脚螺栓需要预埋在基础内。由于对地脚螺栓安装位置度的要求较高，地脚螺栓需要使用模板安装。使用基础环结构的基础，施工效率高，但安装基础环需要使用起重机械，并对基础环安装法兰进行找平。目前，使用基础环结构的基础正在逐渐取代使用地脚螺栓结构的基础。 （2）海上风力发电机组的基础 目前主要有以下几种： ①重力基础 先将海上风电机组基础在陆地上用混凝土制成，然后运到海里指
混塔风力发电基础施工 混塔风力发电是一种利用大型塔式结构安装 风力发电机组的技术。风力发电作为一种清洁能 源的形式，具有重要的环保和经济意义。对于混 塔风力发电来说，其基础施工是确保风力发电机 组稳定运行的关键环节。 混塔风力发电基础施工是指安装混凝土塔基 的过程。混凝土塔基是支撑整个风力发电机组的 重要部分，它不仅需要承受风力发电机组的重量，还需要抵御风的风压力，确保机组在恶劣气候条 件下的安全运行。 混塔风力发电基础施工的重要性体现在以下几个方面： 结构稳定性：混凝土塔基作为整个系统的底座，必须具备足够 的结构稳定性，以承受机组的重量和外部风力的作用。 抗风性能：在强风环境中，风力发电机组容易受到风压力的冲击，而混塔风力发电基础施工需要确保塔基能够有效地抵御风力， 以保障整个系统的安全运行。
施工可行性：混塔风力发电基础施工需要考虑施工的可行性， 包括施工环境、工程造价和施工周期等方面的因素。合理的施工策 略能够提高施工效率，降低施工难度和成本。 为了保证混塔风力发电机组的稳定运行，混塔风力发电基础施 工必须严格按照相关规范和标准进行设计和施工。只有确保了混塔 风力发电基础的质量和可靠性，才能有效提高风力发电系统的发电 效率和安全性。 本文将对混塔风力发电基础的定义、结构和 作用进行详细解释。 定义 混塔风力发电基础是指支撑风力发电机组的结构基础，它负责 承载整个发电机组的重量，并通过与地基的相互作用来稳定机组的 运行。 结构 混塔风力发电基础通常采用混凝土浇筑，具有以下主要结构组成： 基坑：用于安置整个基础结构的空间，通常由挖掘机进行挖掘。
基础底板：位于基坑底部的混凝土板，用于承载发电机组的压 力并分散至地基。 基础柱：垂直的混凝土柱，将发电机组的重量传递到基础底板。 基础台阶：位于基础柱顶部的承重台阶，用于支撑发电机组的 底座。 基础墙：环绕基础柱的垂直墙体，用于增加结构的稳定性。 作用 混塔风力发电基础的作用主要体现在以下几个方面： 承载能力：混塔风力发电基础能够承受风力发电机组自身的重量，以及可能的外部荷载，如风力和地震等，确保机组的安全运行。 稳定性：通过与地基的相互作用，混塔风力发电基础可以提供 机组所需的稳定平台，减少振动和倾斜，保证发电效率和安全性。 耐久性：混塔风力发电基础采用耐候性优异的混凝土材料，能 够抵御长期暴露在恶劣环境下的侵蚀和损坏，延长基础的使用寿命。 混塔风力发电基础的施工对于确保风力发电机组的安全运行和 长期稳定性至关重要。施工过程中需要严格按照设计规范进行，确 保基础的质量和可靠性。 详细描述混塔风力发电基础施工的步骤和流程。