上海电气马龙:风浪联合分布区间统计不能超过0.5米 周期不可超过0.5秒
能见APP讯:10月19日,2016年北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心召开。上海电气风能有限公司产品经理马龙在会上发言,他表示考虑风浪联合分布,对其测量精度一个要求,对于这个区间进行统计,这个区间范围要求在0.5米。不可以超过0.5米,周期是不可以超过0.5秒。
以下为全文发言:
马龙:大家好,很高兴有机会在这里跟大家分析一下探讨一下海上环境下的风机载荷计算的问题。上海电气海上风机简介,上海电气海上风机设计发展历程。海上环境对载荷计算带来的挑战,海上风机载荷迭代流程,海上风机载荷关键影响因素分析,深远海漂浮式基础海上风机载荷计算探索。对目前一些阶段性成果做一些简单的介绍。
上海电气目前风机系列有以下4大系列组成。首先,我们与西门子合作,引进的SWT4.0-130,这个是装机容量所占比例最大的一个机型,是我们一个明星机型。然后,是我们自己独自开发的W3600M-116,122,136。还有就是前一段时间刚刚发布的,SWT6.0-154,目前正式推向市场。还有一个是一个补充,我们一个2.5兆瓦,108的。
上海电气海上风机设计发展历程,引进了一整套陆上海上的设计技术,基于这一套基础上开展了海上那个。我们与西门子进行合作,目前公认世界上面最先进的产品技术。然后,在2016年我们开始研究深远海飘浮式设计技术,还有柔性输电技术。
海上风机载荷计算比较的复杂,这个复杂程度体现在什么地方呢?我认为首先地方就是体现在这个复杂的海上环境方面,对于海上环境方面,主要包括风况,海况,联合分布,海床,还有地震,海滨等各种各样的一个条件的组合,组合起来非常的复杂的。对于风况大家都是比较的熟悉,我们有极限风速等等。对于海况,如何描述海况了,我们按照这个要求基本上通过以下的参数对这个海浪进行描述,包括这个水位,还有潮汐,海流等等。
另外需要特别注意的是,对于海上环境条件来讲,我们需要考虑风跟浪一个联合分布,这个怎么体现呢?通过两个方面体现一下。第一个,风速,浪高,还有周期一个联合分布,另外一个,风浪联合分布。那么,这个陆上基础不同的一点,海床一个复杂性,我们怎么样来对海床进行建模?就是通过一些数据的方法进行建模。另外,海底环境首先冲刷影响,我们把这一点考虑到,考虑到这一点对于机组产生的影响。还有地震跟海,如何进行考虑呢?接下来会有一个稍微详细一点介绍。
首先,如何考虑海浪。对于海浪要求,我们通过海浪谱进行描述,海浪是风引起来的,对于风速变化,引起海浪变化有一定的时间。风对海浪的影响已经充分形成了,所以,这个就是兼顾了,还没有充分形成的这个过程。我们看一下这个图,这个图描述什么呢?就是PM和(英文)一个对比,这个虚线代表就是PM谱,这个就是代表(英文)。这个频率,这能量集中在一个频率附近。
如何考虑风浪联合分布,对这个风浪,对于这个浪的测量精度一个要求。对于这个测量精度,对于这个区间进行统计,这个区间范围要求在0.5米。不可以超过0.5米,周期是不可以超过0.5秒,这个是一个风速下对应的一个表格。对于风速要求不可以超过2米的间隔,同样,下面这个表给出来的是风和浪一个方向联合分布。
对这个风向方向间隔没有特别明确的规定,我们按照30度一个间隔进行划分。对于海床,我们是从事P-Y曲线进行描述,我这边给出来一个例子,这个是设计院给我们某一个项目提供过来的一个数据。然后,这个图对应的就是在不同的位置处,在不同的位置处对应的作用率的一个关系。
另外,我们国家来讲,很多的区域都是处与地震影响的区域,如何考虑地震呢?按照抗震规范的要求,一种通行做法,通过这个方式对地震进行描述。对于这个,我们通过地震周期,主要是这两个参数进行描述。然后,这三个参数通常都是什么呢?通常都是标准值。对于不同的地震加速度反映谱,一个相同的地震加速度反映谱,我们进行工况设定的时候,我们为了考虑随机性影响。需要考虑多个地震加速度时长一个影响。
然后,就是海滨。目前根据我们设计院一个沟通,目前可以考虑什么呢?跟地震比起来没有研究那么透彻,当前一个做法,主要还是考虑海滨对于风机一个撞击一个影响。我们目前使用的载荷计算软件,就是什么呢?因为这个软件目前没有对海滨有一个计算的方式。现在的话,我们由设计院方对于海滨对风机一个作用率,提供一个时间序列,我们可以把时间序列加载到这个软件里面,可以考虑海滨一个影响。目前规范也是不完整的地方。
刚刚介绍了复杂的海上环境的条件,对于海上风机来讲,针对不同的海况,还有地震的条件,又需要不同的海上认真结构的形式。主要有以下6种形式,包括单装基础,到三角架,我们通常讲的三角架。我这边多装,特指什么呢?这个是指什么呢?装更多的一个航架式那种。对于深沿海来讲,需要用到飘拂式的一种。对于基础模式的建模,也是对于我们一个计算的一个挑战。
针对复杂海上环境条件,还有复杂支撑结构形式,这个要求了复杂的设计工况,对于这些工况,包括正常发电,发电故障,启动停机,极限空转,维护,自定义。这个规定就是什么呢?需要考虑最小的工况组合。但是,这个规范对于地震,还有海滨这一块儿,并没有像其他工况那样,指定一个工况类别。