基于多樁鋼構基礎的海上風電機組整機自振特性分析

文 | 高宏飆，季曉強，姜貞強

基于多樁鋼構基礎的海上風電機組整機自振特性分析

文 | 高宏飆，季曉強，姜貞強

江蘇如東150MW海上風電場示范項目位于江蘇省如東環港外灘離岸3km－7km的潮間帶區域，在國內首次采用多樁鋼構架風電機組基礎。為了解整機的振動特性，并為開展監測提供依據，本文采用大型通用有限元軟件，對整機自振特性進行分析。

多樁鋼構架風電機組基礎結構特征類似于海洋石油平臺中的導管架式衛星平臺，其差異在于風電機組基礎結構除承受較大的波浪等水平荷載外，上部空氣動力荷載產生了巨大的彎矩，成為結構受力的控制性因素之一。而更重要的是，為避免發生共振造成風電機組故障、壽命降低甚至出現安全事故，由地基、基礎、塔架、上部機組等各部分組成的整體自振頻率必須滿足風電機組廠家給出的頻率范圍要求。

海上風電機組頻率要求

海上風電機組振動的主要因素有：

（一）風速、風向變化引起的塔架振動

風荷載包括平均風和脈動風兩部分。平均風在給定時間內風力大小、方向等不隨時間變化，相當于靜力作用。脈動風則隨時間隨機變化，結構產生隨機的順風向振動、橫風向振動。當風向變化、風力作用點與結構彈性中心不重合時，還將產生空氣動力扭矩，風輪迎風裝置動作，以保證風輪機葉輪總是對準風向。

（二）葉輪旋轉引起的振動

風電機組在運行中，葉輪每轉一周就會有k次振動（k為葉片數目），葉輪轉速為n r/min，則每分鐘就會有kn次振動。……