風電塔筒的案例
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1本案例包含一套完整的風電混塔有限元模型（除中間階段鋼筋外），相信拿到模型會明白風塔有限元建模主要方法 2.風塔建模工程量巨大，重要的是掌握方法，剩下的只是時間問題 3.材料本構及載荷設置問題本模型未能提供，請忽略其參數，請教專業人士4.附件為CAE付費文件，你我交流使用請勿傳播
海中風電塔抗震分析及CFRP加固應用
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202209/14823cecb6fa420295c210d465c3d933.jpg" alt="圖9.jpg"></p><p class="ql-align-center">圖9 假想嵌固點法示意圖</p><p>（2）風電塔上部結構建模</p><p>風電塔筒為錐形，分上、中、下三部分，塔筒頂部直徑3.07m，底部直徑4.5m，頂部塔筒厚度20mm，底部塔筒厚度50mm。在ABAQUS中利用旋轉命令建立錐形塔筒模型，網格采用C3D8R實體單元，樁基礎按照假想嵌固點法，截取12.346m鋼管樁并將底部固定，材料為Q345鋼材。上部結構包括機艙、輪轂及葉片，機艙內主要為齒輪箱、發電機等，在建模時將機艙及輪轂簡化為整體結構，且不考慮其塑性變形，彈性模量按照鋼材輸入206GPa，材料密度按照機艙總重進行等效機艙總質量為131.427t，等效密度為361kg/m<sup>3</sup>。葉片由玻璃復合纖維材料制成，計算時不考慮其塑性破壞，其彈性模量為28GPa，泊松比0.3，密度為66.18 kg/m<sup>3</sup>。葉片、輪轂及機艙之間采用“Tie”約束，不考慮風電塔在地震過程中偏航，同時機艙底部與塔筒頂部采用“Tie”約束模擬實際工程的螺栓連接。網格劃分時，葉片及輪轂采用C3D10單元，機艙采用C3D8R單元，風電塔整體有限元模型如圖10所示。
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這家船廠建造的國內首艘海上風電管樁特型運輸船下水
8月22日下午，江蘇勤豐船廠舉行國內第一艘海上風電管樁特型運輸船“神山1”號海樁近海運輸船下水儀式。
“神山1”號是一艘風電設備甲板運輸船，船長103.8米、寬15.6米、型深3.5米、吃水2.8米、載重5000噸，可內河近海通航，一次可運輸2根管樁或3套塔筒，產品最大直徑8.5米、長度110米、最重1200噸，具備對制作好的海上風電塔筒及管樁在港池內直接裝船運出，經響水灌河入海，直達海上風電場機位或海邊海工基地。
該船由江蘇神山風電設備制造有限公司投資新建，揚州海翔設計院設計，經江蘇省船舶檢驗局審核批準通過，江蘇華神航運有限公司營運，據了解，華神航運由江蘇神山和南通華波共同出資成立，其中神山占55%、華波占45%，擬建專用運輸船2艘。
江蘇神山風電設備公司擁有國內最大最先進的管樁生產車間，配套的阜寧港海上風電生產基地，占地7萬平方米，建有寬30米、長105米的挖入式港池，裝備2臺起重能力600噸、跨距72米的行車，可以抬吊1200噸海上風電大型、超長管樁及塔筒。這一基地是國內目前生產和裝運海樁最符合工藝規范的港口。
展開 振動分析時如何選擇頻率范圍和譜線數
齒輪箱低速軸
需要注意的是齒輪箱低速軸測點的測量范圍選擇，比如下圖數據，風電齒輪箱輸入軸的嚙合頻率在二三十赫茲，高速軸的嚙合頻率約五六百赫茲。
此時頻率范圍應該選擇2000Hz還是100Hz？
如果選100Hz，就是上邊說的測量范圍外仍有高頻振動能量的情況。但是要知道我們的目的是判斷設備狀態，齒輪箱在線監測不止一個測點，而是綜合各級齒輪和軸承后設置的，高速軸有專門的測點測量其狀態。如果在輸入軸這里也選擇2000Hz的頻率范圍，可以看到振動總值主要受高速嚙合振動的影響，這樣是無法指示輸入軸齒輪或軸承狀態的。所以低速軸的測量頻率范圍應該按3倍低速軸嚙合頻率來設置，盡量避免高速嚙合頻率的影響。
中間軸也有一樣的問題。簡單按照風電標準里的10Hz，1000Hz，2000Hz區分是不夠的。
敲擊試驗
做敲擊試驗，是為了得到系統的固有頻率，一般懷疑存在共振的時候才會做敲擊試驗。為什么懷疑有共振？肯定是某個頻率的振動幅值特別大，或者在某個轉速范圍內某個頻率幅值特別大。那如何設置敲擊測試的頻率范圍就很明顯了，把懷疑共振的頻率放在頻譜的中間部分，即頻率范圍設成懷疑的固有頻率的兩倍左右。
用峰值保持法測量停機過程來判斷臨界轉速也一樣，事先測量頻譜觀察主要的振動頻率成分，通常是一倍頻為主的。然后把頻率范圍設置成主要頻率成分的兩倍，測量結果就是頻譜左半截類似波德圖的曲線。
順便再說一次，很低頻率的固有頻率是沒法敲擊的，比如風電塔筒，固有頻率在0.3Hz左右，怎么敲？要激發它的固有頻率，只能和解決北京冬天的霧霾一樣——等風來。
轉載自CAE技術交流公眾號
展開 激光跟蹤儀可以測量什么？有哪些特點？
例如對飛機機翼、風電塔筒模具等大型結構件的外形輪廓測量。
2、形位公差：
（1）直線度：測量物體上的直線部分是否符合理想的直線狀態，比如機床導軌的直線度檢測，對于保證機床的加工精度至關重要。
（2）平面度：用于評估平面的平整程度，像大型機械加工平臺、建筑結構中的樓板平面等的平面度測量。
（3）垂直度：判斷兩個平面或直線之間是否垂直，例如建筑施工中墻體與地面的垂直度檢測、機械設備安裝時部件之間的垂直關系測量。
（4）平行度：測量兩個平面或直線之間的平行程度，在機械裝配中，確保多個零件之間的平行關系是保證設備正常運行的關鍵，激光跟蹤儀可對此進行精確測量。
（5）位置度：確定一個或多個點、線、面相對于理想位置的偏差，常用于機械零部件上孔位、槽位等特征的位置精度檢測，如風電輪轂上螺孔位的位置度測量。
3、動態運動參數：
（1）姿態測量：能夠測量物體的姿態角度，如俯仰角、偏航角、滾轉角等，比如在航空航天領域中，對飛機、衛星等飛行器的姿態調整和監測需要精確的姿態測量數據。
激光跟蹤儀結合iTracker 6D姿態智能傳感器，在測量時實時地調整探頭的姿態并始終正對鎖定測量激光束，通過運動學模型精密解算目標的三維空間位置坐標和空間姿態角度，可以測量非常寬范圍的俯仰角和偏航角。
（2）運動軌跡跟蹤：可以實時跟蹤物體的運動軌跡，獲取物體在運動過程中各個時刻的位置、速度、加速度等信息，對于機器人運動性能測試、自動化生產線中物體的運動監測等應用場景非常重要。
展開 解鎖工業測量新動能：激光跟蹤儀引導部件自動對接新時代
在航空航天、船舶制造、風電等高端制造領域，工件對接是裝配環節中至關重要的一環。以飛機制造來說，機身與機翼的對接，直接關系到飛機的空氣動力學性能和飛行安全；航天火箭的液體發動機裝配，對精度的要求近乎嚴苛，稍有偏差就可能導致發射任務失敗；船舶制造中，船用發動機定子與轉子的對中精度，決定了發動機的運行穩定性與使用壽命；風電行業里，風電塔筒環縫焊接監測的準確性，影響著塔筒的結構強度與抗風能力。
在這些對接裝配場景中，精確的六自由度調姿與定位不可或缺。只有通過精準調控，確保對接平面上定位銷與定位孔實現精確配合，才能保證各部件在后續運行中，發揮出最佳性能，滿足行業對高質量、高可靠性產品的要求 。
行業痛點：傳統模式下的棘手難題
1、尺寸幾何誤差累積?
在飛機機身、風電葉片等大型部件的對接場景中，作業范圍通常數米乃至數十米。裝配過程中，初始的微小角度誤差，會隨著對接距離的增加被急劇放大，最終可能產生毫米級的尺寸偏差，嚴重影響裝配質量，導致部件性能下降。
2、形位公差匹配困難?
對接面不僅要滿足特定的平行度，還需保證同軸度等多項嚴苛要求。然而，傳統測量工具功能單一，難以在同一時間對多個參數進行同步檢測，致使裝配精度難以保證。
3、運動部件姿態監測難?
裝配過程中，吊機臂、機器人末端等運動部件的位置不斷變化，需要對其進行實時跟蹤。但傳統的靜態測量技術，無法適應動態場景，難以保障測量精度，致使裝配過程中對運動部件的控制出現偏差。
4、人工依賴度高?
傳統裝配作業過度依賴人工經驗，裝配工人需憑借過往經驗對部件進行反復調整，不僅耗費大量時間，而且人為因素導致的誤差難以避免，容錯率極低。
展開 從風電機組的全生命周期研究碳纖維在風電的應用更有意義
利用該工藝制作葉片大梁是維斯塔斯的核心，該公司開發成功后，開始大規模推廣，目前該公司兆瓦級以上風機葉片都使用碳纖維復合材料，極大的推動了碳纖維在風電領域的應用，2016年全球碳纖維用量首次超過航空航天，成為碳纖維用量最大的領域，2017年風電使用的碳纖維2萬4千多噸，維斯塔斯一家用量就在2萬噸左右。
而風電機組的其他部位也有碳纖維大展身手的機會。2002年，美國風塔系統公司開展了一項美國能源部資助的多年研發項目，以對更輕、更高兆瓦級以上風電機組塔筒進行商業化。該公司后改名“風塔復合材料公司（Wind TowerComposite），它開發和測試了 80m 高的 1.5 MW風電機組塔筒和零部件，這個最終被稱為“空間框架”（Space Frame）的塔筒采用了碳纖維增強聚合物管進行改造，與鋼制塔筒相比，重量降低了20 % ，生產成本降低了25 % 。通用電器也介紹了一種復合材料塔筒及其制備方法，其制備方法是采用纏繞成本工藝。
機艙罩內部放置風力發電機的主機，主機多數由主軸、齒輪箱、機艙底座等組成。目前機艙罩主要用玻璃鋼建造，隨著風電機組的功率越來越大，其電機設備也會變大，機艙罩也會變得很大，這樣普通的玻璃鋼強度有可能不夠，可以利用碳纖維復合材料進行加固。
2. 運輸及安裝
我們有的時候在路上看到拖車拉著長長的風電葉片，會感到很震撼，因為一般的產品不會有這么大。隨著風電功率的增加，葉片的長度越來越長，其運輸、安裝的難度越來越大。
碳纖維復合材料用于葉片，將提高其輕量化效果，使其運輸、吊裝、安裝等難度變小。此外，運輸車輛及安裝設備本身也可以利用碳纖維復合材料進行輕量化。
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