收藏本站
《中国海洋大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

海上风电机组整体桁架式支撑结构动力特性与疲劳研究

刘建军  
【摘要】:进入二十一世纪以来,能源紧张与温室气体效应已经成为人们面临的两大主题。世界各国都在积极探索发展新型能源,特别是清洁可再生能源。因此,风能、太阳能等可再生能源已在世界范围内受到重视,尤其是近海风能就更是许多发达国家开发的重点。 海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域,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.研究表明,按照目前的技术水平和20年设计寿命计算,海上风电的发电成本约合人民币0.42元(或0.05美元)/kWh。而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1。目前,海上风电场的总投资中,基础结构占15~25%,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。 本文的研究工作包括如下几个方面: (1)在研究各种海上风电支撑结构的基础上,提出一种整体桁架式海上风电支撑结构。采用了风机与支撑结构整体计算的方法求得系统的固有频率,并利用有限元分析软件ANSYS建立水深为10m的整体桁架结构的力学模型,进行模态分析。得出固有频率值,以确定结构不会与风机的工作频率耦合发生共振。同时与当前海上风电场流行的支撑结构单柱式支撑结构进行比较。 (2)采用风机运转载荷与环境载荷联合的方法对支撑结构进行强度分析。在此基础上研究了风机载荷、风、海浪、流和冰单独作用的情况下对整体桁架式与单柱式支撑结构不同动力作用,并作了比较。然后研究了极端工况和操作工况下支撑结构的动力分析,得出关键部位单元的位移和等效应力时程曲线。 (3)利用Miner线性累积疲劳损伤算法以及雨流计数法理论,通过MATLAB编程估算了整体桁架式支撑结构的疲劳寿命。 研究表明:整体桁架式支撑结构的强度利用率较单柱式结构有所提高。此外,整体桁架式结构具有环境载荷(不包括风机载荷)小,材料、制造和安装成本低的特点,而且还符合我国目前海洋工程的施工技术水平,可利用现有的海洋工程施工机具和装备进行海上安装。 本论文提出整体桁架式海上风电机组支撑结构;同时提出了风机运行载荷与环境载荷耦合动力分析方法,突破了DNV规范仅采用环境组合进行动力分析的设计方法。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM315

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 谭刚;祁德庆;;海上风机基础结构的疲劳及其可靠性研究现状[J];结构工程师;2012年05期
2 刘延俊;郑波;孙兴旺;;漂浮式海浪发电装置主浮体结构的有限元分析[J];山东大学学报(工学版);2012年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 郭德森;大型风力发电机集风罩系统的设计研究[D];江南大学;2012年
2 李益;三桩基础海上风力发电结构的自振特性分析[D];大连理工大学;2013年
3 田茂金;海上风机支撑结构疲劳寿命分析方法研究[D];大连理工大学;2013年
4 明小燕;海上风机三脚架基础结构分析[D];大连理工大学;2013年
5 朱建志;风电—抽水蓄能联合优化运行研究[D];长沙理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 俞剑勇;张艳芳;王铭飞;;海上风力发电工程钢结构疲劳分析[J];钢结构;2008年08期
2 徐力;王东晖;;杭州湾跨海大桥水中低墩区钢管桩设计[J];公路;2006年09期
3 龚旭东;魏宏伟;亓发庆;;辽东湾北部浅海区海洋工程地质特征[J];海岸工程;2006年02期
4 杨木壮,梁修权,王宏斌,陈俊仁;南海北部湾海洋工程地质特征[J];海洋地质与第四纪地质;2000年04期
5 杨昇田;导管架海洋平台自振特性的简化计算方法[J];海洋工程;1994年01期
6 邢作霞;陈雷;姚兴佳;;海上风力发电机组基础的选择[J];能源工程;2005年06期
7 王翎羽,徐继祖;冰与结构动力相互作用的理论分析模型[J];海洋学报(中文版);1993年03期
8 林毅峰;李健英;沈达;宋础;;东海大桥海上风电场风机地基基础特性及设计[J];上海电力;2007年02期
9 Martin Junginger;Andre Faaij;Wim C.Turkenburg;吕斌;;海上风电场降低成本前景分析[J];上海电力;2007年04期
10 李静;孙亚胜;;海上风力发电机组的基础形式[J];上海电力;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 龚顺风;海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究[D];浙江大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张永利;周勇;李杰;;东海大桥海上风电场基础设计与分析[J];四川建筑科学研究;2010年05期
2 卢鹏,李志军;现行规范中计算桩柱冰荷载的比较[J];冰川冻土;2003年S2期
3 韩明良;尹仕傲;李敬高;王媛媛;;新型半潜钻井平台D90[J];船舶工程;2009年03期
4 徐田甜;张晓;崔航;;我国海上导管架平台抗冰锥体的设计实践[J];船舶工程;2010年02期
5 唐永刚;毛晖;;超大型FPSO软轭架转塔式单点系泊系统设计研究[J];船舶工程;2010年06期
6 万文涛;;海上风电机组运输与安装方式研究[J];船舶工程;2011年02期
7 杨川;乔东生;欧进萍;;Truss Spar平台总体结构强度分析[J];船舶工程;2012年01期
8 于昊;胡安康;李晓宇;任慧龙;;基于PATRAN环境的自升式平台强度评估程序开发[J];船舶工程;2012年01期
9 王人凤;顾晓波;蒋志勇;;三浮体式海上风电基础结构响应研究[J];船舶工程;2012年03期
10 刘刚,郑云龙,赵德有,梁园华,关伟姝,马延德;BINGO9000半潜式钻井平台疲劳强度分析[J];船舶力学;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 何红辉;刘愉强;盛岩峰;林海明;;探讨珠江口浮标标体受力分析计算[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
2 王建峰;蔡安民;刘晶;;我国海上风机基础形式分析[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
3 王凤云;王辉;;国内外海上风电场现状及其基础设施研究[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
4 吴成利;;坐底式海洋平台整体结构强度有限元分析[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
5 葛燕;朱锡昶;李岩;;海上风电场风机支撑结构防腐蚀对策[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
6 张丛林;练继建;王海军;;海上风电发展状况综述[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
7 黄维平;尚景宏;王建丰;;国外海上风力发电机组基础结构现状[A];中国可再生能源学会海洋能专业委员会成立大会暨第一届学术讨论会论文集[C];2008年
8 白勇;王玮;张金接;莫为泽;;海上风力机安装技术[A];第二届全国海洋能学术研讨会论文集[C];2009年
9 张剑波;;冰区自升式平台桩腿的安全评估[A];渤海湾油气勘探开发工程技术论文集(第十集)[C];2005年
10 蒙占彬;;自升式海洋平台整体结构强度有限元分析[A];渤海湾油气勘探开发工程技术论文集(第十三集)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张敏;固定式海洋结构模型转换与动力特性研究[D];中国海洋大学;2010年
2 陈小波;近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究[D];大连理工大学;2011年
3 刘喜珠;海上风电大直径宽浅筒型基础结构设计及安全性研究[D];天津大学;2010年
4 孙阳;结构安定性数值分析方法及其工程应用研究[D];上海交通大学;2011年
5 乐丛欢;海洋平台基于结构碰撞损伤的风险评估[D];天津大学;2010年
6 李春花;海冰在潮汐和波浪作用下的断裂机理研究[D];大连理工大学;2000年
7 翟钢军;海洋固定平台模糊优化与模糊可靠性研究[D];大连理工大学;2001年
8 曲月霞;海冰与近海结构物作用的物理模拟研究[D];大连理工大学;2001年
9 孙玉武;自升式平台后服役期结构强度及损伤评估研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
10 宋志刚;基于烦恼率模型的工程结构振动舒适度设计新理论[D];浙江大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李在鹏;半潜式海洋潮流电站系统性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 麻翠荣;深水钻井船船型开发及总体性能分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 徐强;立体视觉测量及半潜平台模型试验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙景海;自升式平台升降系统研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 刘鹏;深海钻井立管概念设计与分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王洋;自升式平台主体沿桩腿升降过程中的RPD预测[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 庞文彦;海上风力发电结构性能分析研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 付殿福;非线性载荷下半潜式平台强度评估方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 蒋晓波;导管架平台的失效评估分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 李卓帅;深水半潜平台全寿命期结构健康状态管理研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 倪安华;;我国海上风力发电的发展与前景[J];安徽电力;2007年02期
2 杨国良;于倩;李惠光;;模糊控制在变速恒频风电无功功率优化中的应用[J];电气应用;2009年12期
3 孙金凤;刘清志;;东营市风电现状分析及对策研究[J];电气应用;2011年07期
4 张小芳,王爱龙,田俊梅;风力机的MATLAB模型及其应用[J];电力学报;2004年02期
5 刘林;葛旭波;张义斌;尹明;李利;;我国海上风电发展现状及分析[J];能源技术经济;2012年03期
6 康海贵,翟钢军,李玉成,徐发淙;多级工程模糊优选在海上平台设计选型中应用[J];大连理工大学学报;2001年03期
7 王言英;波浪中浮体运动与遭遇荷载计算研究[J];大连理工大学学报;2004年03期
8 寇薇;苑宾;李琦;范林涛;;一种组合型垂直轴风力发电机的结构设计[J];电力科学与工程;2011年05期
9 李声茂;李岩;;垂直轴风力机叶片翼型结冰的数值计算[J];动力工程学报;2011年03期
10 庾晋;;我国扶持风电发展的有关政策[J];电器工业;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 武科;孙岩;李术才;;大型海上风力发电机组单桩基础水平承载力数值分析[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2008年
2 张宝峰;曲淑英;;海洋平台管节点疲劳研究方法[A];中外力学思维纵横——第四届全国力学史与方法论学术研讨会论文集[C];2009年
3 李明君;;中国风电发展现状及其制约因素分析[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 许宁;锥体海洋结构的冰荷载研究[D];大连理工大学;2011年
2 靳慧;工程机械金属结构系统疲劳可靠性分析研究[D];西南交通大学;2003年
3 屈衍;基于现场实验的海洋结构随机冰荷载分析[D];大连理工大学;2006年
4 韩巧丽;大容量浓缩风能型风力发电机模型气动特性的实验研究[D];内蒙古农业大学;2006年
5 李玉刚;桩式海上风机基础可靠度分析及优化方法研究[D];大连理工大学;2009年
6 王明珠;结构振动疲劳寿命分析方法研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庞文彦;海上风力发电结构性能分析研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 尚景宏;海上风力机基础结构设计选型研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王鹏;海上风电单立柱三桩结构动力耦合分析及优化设计研究[D];中国海洋大学;2011年
4 赵雁飞;海上风电支撑结构波浪力及基础冲刷的三维数值模拟研究[D];天津大学;2010年
5 阮胜福;海上风电浮式基础动力响应研究[D];天津大学;2010年
6 莫继华;近海风电机组单桩式支撑结构疲劳分析[D];上海交通大学;2011年
7 莫品豪;变速恒频风力发电机组控制技术研究[D];华中科技大学;2010年
8 胡朋;浮式钻井平台塔形井架的动态特性研究[D];中国石油大学;2011年
9 元志明;浮式海洋平台结构运动耦合分析[D];江苏科技大学;2011年
10 陈祉宏;海上风电工程支承结构可靠度研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 盛振国;任慧龙;甄春博;王永岐;;基于时域载荷的海上风机基础结构疲劳分析[J];华中科技大学学报(自然科学版);2014年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 孙兴旺;漂浮式海浪发电装置的结构动力分析及控制研究[D];山东大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 倪安华;;我国海上风力发电的发展与前景[J];安徽电力;2007年02期
2 王晓华,张祖明;抗振可靠性设计[J];北京印刷学院学报;1999年01期
3 苗丰民,李淑媛,李光天,符文侠,何宝林;辽东湾北部浅海区泥沙输送及其沉积特征[J];沉积学报;1996年04期
4 宋础;刘汉中;;海上风力发电场开发现状及趋势[J];电力勘测设计;2006年02期
5 李林普,金伟良;自升式钻井平台结构疲劳寿命分析[J];大连理工大学学报;1989年03期
6 王金柱;宫玉龙;;大型风电发展的最新动向[J];电气技术;2007年02期
7 欧进萍,段忠东,王刚;海冰作用下平台结构自激振动的参数分析与响应的数值计算[J];工程力学;2001年05期
8 金伟良,宋剑,龚顺风,白秉仁;海洋平台受损构件的承载能力与加固分析[J];工程力学;2003年05期
9 路国章,刘锦昆;“埕岛二号”中心平台非灌浆腿导管架结构设计[J];海岸工程;2000年01期
10 王明田,庄振业,葛淑兰,姜华,孙怀成,任世焱;辽东湾中北部浅层埋藏古河道沉积特征及对海上工程的影响[J];黄渤海海洋;2000年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵久占;我国风力发电开发与管理研究[D];天津大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 万文涛;;海上风电测风塔的选型[J];海洋石油;2011年01期
2 周艳荣;张巍;宋强;;国内外海上风电发展现状及海域使用中的有关问题分析[J];海洋开发与管理;2011年07期
3 姜鹏飞;;国内发展海上风电的前景和经济分析[J];机电信息;2009年24期
4 赵群;柴福莉;;海上风力发电现状与发展趋势[J];机电工程;2009年12期
5 范磊磊;;我国海上风电特许权项目招标问题探讨[J];现代经济信息;2010年14期
6 万文涛;尚景宏;赵静;;海上风电项目施工差异性分析[J];应用科技;2010年09期
7 徐荣彬;;海上风电场风机基础结构形式探讨[J];建材技术与应用;2011年07期
8 邢作霞;陈雷;王超;程志勇;;欧洲海上风电场及其运行经验[J];可再生能源;2006年03期
9 徐凯;;国内外风力发电现状及发展趋势[J];中国高新技术企业;2007年13期
10 陈涛;;把福建电力建设转移到以海上风电为主的轨道上来[J];能源与环境;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 缪国平;朱仁传;程建生;王景全;;海上风电场建设与海洋工程装备研发中若干水动力学关键技术问题[A];第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集[C];2008年
2 武科;孙岩;李术才;;大型海上风力发电机组单桩基础水平承载力数值分析[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2008年
3 张丛林;练继建;王海军;;海上风电发展状况综述[A];水力学与水利信息学进展 2009[C];2009年
4 杨建军;;大型海上风电场开发对电气设计的挑战[A];2010年度电气学术交流会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 周宏林;大容量双馈式风力发电系统并网关键问题研究[D];清华大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 秦旭斌;面向海上风电系统状态监测的长距离传感节点设计[D];浙江大学;2014年
2 孙亚胜;模糊网络分析在海上风电项目风险评价中的应用[D];大连理工大学;2008年
3 黄德星;粉土中提高筒型基础承载力的应用研究[D];天津大学;2010年
4 樊坤阳;海基风电机组用铜基粉末冶金摩擦材料及其耐蚀性研究[D];中南大学;2011年
5 刘圣桂;上海电气风电设备有限公司发展战略研究[D];华东理工大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026