TÜV北德集团Michael Lange：新的塔筒设计理念

2018年10月17日-19日，由中国可再生能源学会风能专业委员会、中国循环经济协会可再生能源专业委员会、全球风能理事会、中国农业机械工业协会风力机械分会、国家可再生能源中心和中国电子信息产业发展研究院（赛迪集团）六大权威机构联合主办的2018北京国际风能大会暨展览会（CWP 2018）在北京新国展隆重召开。能见App全程直播本次大会。

TÜV北德集团叶片认证副总裁/风能认证代理负责人Michael Lange先生出席本次大会，在风电数字化技术论坛作“新的塔筒设计理念“的主旨演讲。

Michael Lange解释了为什么塔架越高越好，我们风机的一个，我们风机的一个相关的一些数据，我们知道都希望风电场能够有更多的风，风更强我们的扫面积更大，减少能量的损耗，有的时候我们会出现一些振动的效应，比如说当我们的柔性激发频率低于一批的时候，我们就会遇到振动的这个效应。那么他也给我们的成本造成了一定的影响，所以我们必须要找到一个最佳的频率。

以下为发言实录：

Michael Lange：那么因为我中文不够好，所以我直接用英文来讲，我们可以看到我来自荷兰，那么我们北德集团是一个风能认证机构，并且从1994年起就得到了德国认证机构的认可，这个认证机构我们通过了一系列的标准的一个认证，在这里有一些列表，并且我们现在得到认证的一个设计已经达到了601项，那么今天我们的主题高塔筒，为什么我们总是觉得塔架越高越好，我们风机的一个，我们风机的一个相关的一些数据，我们知道都希望风电场能够有更多的风，风更强我们的扫面积更大，减少能量的损耗，有的时候我们会出现一些振动的效应，比如说当我们的柔性激发频率低于一批的时候，我们就会遇到振动的这个效应。那么他也给我们的成本造成了一定的影响，所以我们必须要找到一个最佳的频率，我们业提供了一系列的选项，那么我们的塔筒系统或多或少遵循一个设计理念，我们的筒架一般是固定的利用的机舱是偏航式的机舱，我们在不同的材料当中也可以进行一个选择，钢材混凝土还是其他的材料，有一些材料可能越来越受到青睐。我打了一个问号，是因为它是一个碳增强的辅材，为什么这个材料有很好的特性，并没有在我们的风机当中得到应用，主要是出于一个成本的问题，我们整个几何形状也可以看到我们的塔价有空心管形、多边形，其他的等等。如果运用了纤维增强幅材的话，我们形状的选择就更加的自由，并且我们如果把形状和材料结合的话，那可能就可以得到多边形的钢架空心惯性，或者网格结构的木材，我们也可以在整个吊装的理念也有一些选择，混凝土的塔架，横架式的塔架，把这些选项摆到面前，形成不同的组合，那么就有各式各样的塔架，目前我们看到这个塔架存在一些问题，在2008年我们给这个塔架给了一个认证，这种塔架的优劣式也非常的明显。它是采用的应力混凝土建造，但是我们由于施工时期比较长，所以它的一些劣势它的建造取决于天气。

而另外一个开发就是预浇铸的混凝土，这样的一个形式也就一些优点和缺点，优点是相对不那么容易受天气的影响，除了风速这一点因素，同时它的施工周期也相对较短，它的物流成本较高也需要在物流方面花费更多的精力，施工的连接存在一些问题我们这一类型的塔架，需要做的就是我们可以看得出来由三大部分组成的，所以在这三的部件连接，如何实现一个无缝的连接，给我们带来一些挑战，我们也有一些解决方案，但我们也要考虑腐蚀的一个问题，尤其是接口的腐蚀。

之前给大家展示了振动效应的一个图片，在这里幅度是0.28赫兹，当时这个设计遇到一些振动效应的问题。我想可能大家对于钢塔架都非常的熟悉，一般这一些钢塔架的频率或者振动频率为0.187赫兹。我们在整个运营体系当中需要考虑这种钢塔架的一些特性，它的直径达到了5.7米，那么在德国不太能找得到这样的塔架，因为如果有这么大的塔架安装在德国的话，在运输以及安装本身带来一些难题，还有一个更高的塔架，高度达到了144米，而它的直径也更长，那么这个塔架是在芬兰，那么对于交通其实也提出了一些限制性的要求。在生产这些塔架不是什么难题，运输会带来一些挑战，它会给我们形成一些限制。如果我们在运营体系当中不能解决振动效应的问题，那可能这样的一个设计方案也不是最佳的设计方案，下一个类别的塔架是分段式的钢塔架，这个从图表就可以看出来它的整个塔架是分成三大部分那么其中的一个劣势那就是它增加了接口的数量，那么维护和它的耐受性可能就受到了一些影响。

而目前这个市场正在发展一些易于维护的方案，在这方面的经验还不是特别的充足，随着时间的发展，我们相信会能够有一些，能够形成简易维修的方案。另外一个能够避免交通困难的概念就是采用这种网格式的塔架，这样的塔架高160米，这种塔架的搭建本身并不是一个新的概念，而且这样的施工方式也非常的普遍。我们可以看到在最下面，能看到它的一个直径的尺寸，那么它也是不易受天气的影响，同样风速除外，而也不会遇到任何交通问题，我们甚至是可以把这样的网格塔架放在集装箱里面运输。

但是这样的塔架它的一个问题就是抗钢度会比较低，由于它的这个抗扭钢度比较低，我们的整个直径就需要一个更大的风机扫地面积。如果这数值不能控制在合理的范围我们就会遇到振动效应的问题，那么在德国我们的一个项目里面也遇到了这样的一个问题。就是在设计阶段很难去预测抗扭钢度，在运营阶段的时候才可以发现什么样的钢度是最为合适的。由于冯仑扫率的限制，它的直径也受到了一定的限制，除非我们能够设计一个新的转子或者是风论来改善这一问题。最大的一个劣势就是螺栓的连接数量非常的多，那么我们这样的塔架可能会用到超过一万个螺栓。而目前也是在研究一些易于维护的解决方案。但是我们这个网格塔架的应用经验目前还不是特别的充足，而我们对这个理念也有一些质疑，不知道它是否是一个性价比高的设计方案。我们后期也涉及一些混合塔架比如说将混凝土和钢结合的塔架，钢混结构，那么我们的这个塔架的高度它的直径相对较大，它的振动频率，0.24赫兹，直径也达到了80米，那么它跟其他的塔架相比的优势是可以快速的吊装，尤其是跟混凝土的塔架相比不会产生任何的振颤效应，但是一个不利的地方就是它的混凝土结构的连接，施工是一个问题，同时在整个转换部件方面也存在一些挑战，所以这样的一个塔架是不容易设计尤其是考虑到疲劳的因素。

另外一个高塔架我们之前看过是钢混的塔架是钢与网格结构混合的塔架，高度是140米，而它的边缘距离是210米，但是这样的一个概念需要我们去重新设计风轮。另外一个融合了空心管钢材与网格木材结合的这么一个高铁架是一个新的理念，是在木材使用方面有着丰富的经验的一家公司所设计，这家企业也是计划进军风电市场，他们的这个设计是不错的，也有比较好的使用寿命的预期，他们的雨雨预计使用寿命20你是很不错的设计。雨后很快的干燥，更加增加预期使用时间，它的一些好处，具有所有塔架的一些好处。同时另外实际上这种结构并不是全新的，被使用在信号机站这样的一些应用中已经广泛的应用了，所以它只是一个新的应用，新刚刚应用在风能领域，所以这里的问题在于它的这种施工有一些挑战，因为它有可能产生疲劳载荷的问题。但是多多少少是有一些增加疲劳载荷的问题，那么它也可能会造成一些维护上的问题，它的直径在3.5米，这里有一个问题，我说如果你建一个特别高的塔的话，你到底要怎么解决这个维护的问题呢？这里有几个不同的概念，它是怎么样去给它吊装的呢，怎么去支撑它的呢，这里是一些施工的现场，大家可以看看塔架是怎么立起来的，有的时候是用支撑起重机，有的时候是吊装，有的时候是攀爬起重机，所以它有不同的吊装的方案。

那么谢谢，这就是我要讲的内容。

（发言为能见APP整理，未经本人审核）