风电机组塔筒模态的环境脉动实测与数值模拟研究

马人乐，马跃强，刘慧群，陈俊岭

(同济大学 土木工程学院建筑工程系，上海 200092)

风电机组塔筒模态的环境脉动实测与数值模拟研究

马人乐，马跃强，刘慧群，陈俊岭

(同济大学 土木工程学院建筑工程系，上海 200092)

基于随机振动及系统识别理论，对内蒙古京能乌兰伊利更风电场中三座风电机组塔筒进行了环境脉动实测，提出了“桨叶—轮毂—机舱—塔筒”耦合的整体建模的方法，数值模拟与实测结果表明，风电机组塔筒可以有效地避免共振，满足GL规范的设计要求;塔筒主要振动形式为侧向弯曲振动、前后弯曲振动和扭转振动;塔筒一阶平动阻尼比为1.78%左右，一阶扭转阻尼比为0.6%左右。采用整体建模方法建立的模型与实测结果有较好的一致性，可以指导风力发电塔系统的风致动力响应分析和振动控制分析。

风电机组塔筒;环境脉动实测;模态分析;频率;阻尼比;整体建模

风电机组工作时，当桨叶旋转产生的激励频率或通过频率接近塔筒的固有频率，塔筒将产生较大的振动，甚至发生共振，使塔筒产生较大的动应力，并产生较大的疲劳应力幅，缩短整机的使用寿命，甚至导致整机无法工作［1］。随着风电机组向大型化发展，结构柔度增加，风电机组塔筒的动力特性日益受到关注。

目前，风电机组塔筒模态的研究多采用基于分析力学［2－3］、多体动力学［4－5］和有限元的理论方法［6－7］。Thomas［8］等在实验室对一个垂直型风电机组模型在停机和运行状态下进行了模态测试，得到了相应的频率及其阻尼比。……