基于ANSYS Workbench的大型風電機組塔架模態分析*

張曉峰，王建東，劉赟

（1. 河西學院物理與機電工程學院，甘肅 張掖 734000；2. 甘肅電力公司風電技術中心，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

大型風電機組塔架頂端安裝有較大質量的機艙和旋轉的風輪，塔架受到它們的載荷和葉片旋轉產生的動載荷。此外，在自然風的作用下，風速、風向和風壓會對塔架產生動載荷。由于它們的共同作用，會引起塔架的變形和振動，這種振動不但引起塔架的附加應力，影響結構強度，而且還會影響塔架頂端葉輪的變形和振動。同時， 塔架的振動有可能與葉輪旋轉產生共振，從而影響風電機組性能。本文對酒泉風電基地瓜州風電場某大型風電機組進行模態分析，分析結構動力固有特性，確定結構的固有頻率和固有振型，以了解其動態特性，從而判斷塔架固有頻率是否會與葉輪旋轉頻率重合，產生共振。

1 分析條件

1.1 模型簡化原則

（1）整體模型中建立法蘭，但不考慮兩法蘭之間的接觸影響使之成為一體；

（2） 不考慮法蘭上的螺栓、塔架內部的附屬結構等構件。塔架內部爬梯質量小，對塔架有限元分析不會產生影響，可省略處理；

（3） 在變厚度的塔壁處, 使塔架壁呈現1：4的漸變,不考慮焊接的諸如焊縫缺陷、殘余應力；

（4）塔頂質量模擬?？紤]機艙、輪轂和葉片質量及轉動慣量對塔架模態的影響，在塔架頂端加載偏心Point mass質量單元；

（5）塔底質量模擬。在塔架底部基礎混凝土的重心位置創建一個質量單元，其質量大小與基礎混凝土質量相同；

（6） 塔架基礎鋼筋質量忽略。……