风能发电系统 风力发电机组塔架和基础设计要求

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。

风力发电塔架基础与塔架的设计一、风力发电塔架基础设计稳固的塔架基础是风力发电塔架系统的重要组成部分，它需要能够承受塔架和风力机的整体重量，并能够抵御风力对其产生的侧向力。

风力发电塔架基础的设计主要包括以下几个方面：1.地质勘察：在设计塔架基础之前，需要进行地质勘察，以确定地下地质条件，包括土壤的类型、强度和稳定性。

这对基础的设计和施工有着重要的指导作用。

2.基础类型：根据地质勘察结果，选择适合的基础类型，常见的有浅基础、深基础和桩基础等。

在选择时需要综合考虑地质条件、塔架重量、风力加载等因素。

3.基础尺寸：根据塔架和风力机的重量以及风力加载条件，确定基础的尺寸。

一般来说，基础的宽度要足够大以提供稳固的支撑面积，基础的深度要足够深以达到稳定的层，从而确保塔架的稳定性。

4.材料选择：在设计基础时，需要选择适合的材料。

常见的材料有钢筋混凝土和钢结构。

钢筋混凝土基础通常用于较小规模的风力发电塔架，而大型风力发电塔架更适合采用钢结构。

二、风力发电塔架结构设计1.塔筒设计：塔筒是连接风力机与塔架基础的关键部分，承受塔架和风力机的重量以及风力对其产生的侧向力。

设计塔筒时需要考虑综合因素，如载荷分布、结构强度和成本等。

2.横梁设计：横梁连接塔筒和风力机，承受塔架和风力机的重量。

横梁需要具备足够的强度和刚度，以保证塔架的稳定性和安全性。

3.工作平台设计：风力发电塔架上需要设置工作平台，以方便维护和检修风力机。

工作平台的设计需要考虑人员的安全，通常包括防护栏杆和安全门等设施。

在进行风力发电塔架结构设计时，需进行强度和稳定性分析，并采用计算或模拟软件进行验证。

设计过程中还需考虑施工可行性，尽量减少材料和成本的使用，提高施工效率。

综上所述，风力发电塔架基础与塔架的设计需要综合考虑多个因素，包括地质条件、载荷要求、施工条件等。

通过合理的设计和分析，可以确保塔架的稳定性和安全性，提高风力发电系统的可靠性和效益。

风电机组塔架标准
风电机组塔架的标准包括以下方面:
1.结构强度和稳定性:塔架和基础的设计应满足正常和极端I况下的结构强度和稳定性要求，保证其能够承受风力产生的荷载和外部环境的影响。

2.抗风能力:塔架和基础的设计应考虑风能发电机组的空气动力学特性和风力作用特点，确保在风速变化和风载变化过程中保持良好的抗风能力。

3.尺寸和重量限制:塔架和基础的设计应尽量满足尺寸和重量限制，以降低成本和施I难度，同时考虑给风力发电机组提供足够的稳定支撑。

4.耐久性和寿命:塔架和基础应具有较长的使用寿命，能够在多年的风力发电运行中保持结构的稳定性和强度。

5.施工和维护便利性:塔架和基础设计应充分考虑施工和维护的便利性，方便设备的安装和日常维护。

此外，塔架结构设计还必须符合相关国家标准和行业规范，包括塔架结构应满足结构稳定性、载荷能力、相关参数符合标准等要求。

制定：审核：批准：。

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 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3 总则3.0.1 为统一风电场风电机组塔架地基基础设计的内容和深度，特制定本标准。

3.0.2 风电机组地基基础设计应贯彻国家技术经济政策，坚持因地制宜、保护环境和节约资源的原则，充分考虑结构的受力特点，做到安全适用、经济合理、技术先进。

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。

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。

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。

`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：***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。

风电机组塔架标准风电机组是风力发电的核心设备，其塔架作为承载风力发电机组的重要结构，对于整个风力发电系统的稳定运行至关重要。

近年来，随着风力发电技术的不断发展，风电机组塔架的设计和制造也在不断优化，以适应更高的性能要求和更加复杂的运行环境。

因此，制定和实施风电机组塔架的标准显得尤为重要。

风电机组塔架标准的主要目的是确保塔架的设计、制造和安装过程符合安全、可靠和高效的要求。

这些标准涵盖了塔架的材料、结构、尺寸、工艺、性能、测试等方面，为风电机组塔架的研制、生产和使用提供了重要的技术依据。

以下是主要的风电机组塔架标准概述：1.国际标准化组织（ISO）制定的风电机组塔架标准：主要包括ISO 10108-1《风力发电机组——塔架——第1部分：通用技术条件》和ISO 10108-2《风力发电机组——塔架——第2部分：钢塔架》等。

2.我国风电机组塔架标准：主要包括GB/T 19001-2016《风力发电机组塔架》和NB/T 31039-2011《风力发电机组塔架设计规范》等。

这些标准规定了风电机组塔架的设计、制造、试验、安装和验收等方面的技术要求，为我国风电机组塔架产业的发展提供了重要支持。

在选择符合标准的风电机组塔架时，需要关注以下几个方面：1.材料：优质钢材或高性能复合材料，具备良好的抗腐蚀、抗风载性能。

2.结构：合理的结构设计，确保塔架具有良好的稳定性和可靠性。

3.工艺：先进的制造工艺，保证塔架的尺寸精度和平衡性。

4.性能：符合标准要求的性能参数，如抗风能力、承载能力等。

5.测试：严格的质量检测和验收标准，确保塔架的质量和安全性。

总之，风电机组塔架标准对于风力发电产业的健康发展具有重要意义。

通过遵循这些标准，可以确保风电机组塔架的质量和性能，提高风力发电系统的稳定性和可靠性，为我国可再生能源事业的发展贡献力量。

风力发电机组设计要求（JB/T 10300－2001）1范围本标准规定了风力发电机组的设计要求，其内容涉及风力机的环境条件、载荷确定、结构和系统设计以及噪声控制、安装与维修等。

本标准适用于风轮扫掠面积等于或大于40m2的风力发电机组设计，包括其全部有关的部件和各个子系统，例如风轮叶片、轮毂、机舱、塔架和基础、控制和保护系统、电气系统等。

2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。

本标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T 6391—1995滚动轴承额定动负荷和额定寿命的计算方法GB/T 12467.3—1998焊接质量要求金属材料的熔化焊第3部分一般要求GB/T 12469—1990焊接质量保证钢焊化焊接头的要求和缺陷分级GB/T 4662—1993滚动轴承额定静负荷GB 9969.1—1998工业产品使用说明书总则GB 17646—1998小型风力发电机组安全要求GB/T 19001—2000质量管理体系要求JB/T 10194—2000风力发电机组风轮叶片IEC 61400–1/E2∶1999风力发电机系统第一部分安全性要求IEC 6100–11噪声IEC 60721–2–1∶1982环境条件分类第二部分自然环境条件：温度和湿度IEC 61400–24∶1999结构防雷击保护第一部分通则ISO 2394∶1986结构可靠性通则3术语、定义、符号、缩略语及坐标系3.1术语及定义3.1.1年平均一组足够规模和足够长时间测量数据的平均值，用于作为数量期望值的估计。

时间周期应是一个完整的年数，以便在季节性非稳定影响之外进行平均。

3.1.2年平均风速按照年平均定义确定的平均风速。

3.1.3锁定（对风力机）利用机械销和其他装置（与普通机械刹车不同）来防止部件运动，例如风轮轴或偏航机构。

3.1.4灾难性故障（对风力机）部件或结构的解体或破坏，其结果将导致重要功能丧失而降低安全性。

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。