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摘 要

风能是清洁的可再生能源,而且取之不尽用之不竭。风力发电在所有新能源，可再生能源利用技术做具有很大的发展前景。发展风力发电技术有利于改善能源结构，实现经济可持续发展。风机发电机组塔架是承重的主要部件，它支撑叶轮离地一定高度来获取足够的风能来进行风力发电。

本文的主要任务是对海上3MW塔架的设计。首先确定了塔架的基本结构和参数，包括塔架的直径，高度，段数，壁厚等等；然后对塔架的载荷和强度进行了分析，并且对本文的设计对象进行了载荷和强度的校核。并且对塔架进行稳定性分析，还推导了塔顶的位移公式，对塔架进行固有频率以及塔顶位移的计算。最后对塔架的法兰进行了分析和验算，进行了一定的动力性探讨，而且提及了塔架的制造工艺，包括塔架的制造条件，塔筒的焊接工艺，以及塔架的防护以及防腐处理。

关键词：风力发电机; 塔架设计; 塔架基本参数; 载荷计算; 法兰; 螺栓

Design of 3MW Wind Turbines Towers

ABSTRACT

Wind energy is a kind of energy source and it is clean ,renewable and inexhaustible.Wind power is the most mature, most large-scale development and commercial development prospect in all new energy and renewable energy utilization technologies.The development of wind power is of great significance in improving energy structure, protecting the ecological environment, ensuring energy security and achieving sustainable economic development.To develop wind power has become the consensus of the world.

Wind power is the main mode of utilization of wind energy, wind turbine tower is the load-bearing structure of a wind power generator, which supports the impeller to a certain height, in order to obtain a large enough wind to drive the impeller to rotate, to convert the wind energy into electrical energy.

The main task of this paper is on the design of the 3MW wind turbine tower. Firstly, the basic structure and parameters of the tower is determined,which includes the tower diameter, height, number, thickness and so on.Then the strength and load of tower are analyzed, and the design object of this article is to check the load and strength.After analysis of the stability of the tower of is the top displacement formula, of the tower of calculation of natural frequency and displacement of the top of the tower. Finally flange of the tower are analyzed and checked. The dynamic characteristics of the tower are discussed, and the manufacturing processes of the tower is referred, which includes the fabrication conditions of the tower, tower of the welding process, and the tower door and anticorrosive treatment.

Key Words: Wind turbine; Tower design; Tower basic parameters; Lord calculation; Flange; Bolt

目录

摘要 I

ABSTRACT II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1风力发电机组塔架设计的背景和意义 1

1.2风力发电机组塔架设计的研究现状 1

第2章 塔架设计基本理论 3

2.1风力发电机塔架设计概述 3

2.1.1塔架的设计要求 3

2.1.2塔架的基本结构形式 3

2.1.3塔筒的制造要求 4

第3章 塔架结构参数 6

3.1 3MW塔架的设计条件 6

3.2钢筒结构塔架基本参数 6

3.3 3MW塔架参数的初步确定 8

第4章 塔架设计的可行性分析 10

4.1塔架结构基本设计内容 10

4.2塔架载荷分析 10

4.2.1塔架载荷基本理论 10

4.2.2塔架的主要载荷 10

4.2.3塔架载荷的简化 12

4.3塔架强度分析 14

4.3.1塔架的强度设计 14

4.3.2 3MW塔架整体强度校核 17

4.4塔架稳定性分析 19

4.4.1塔架稳定性分析基本理论 20

4.4.2塔架位移验算 21

4.4.3 3MW风机塔架位移验算 23

第5章 塔架法兰联接螺栓设计 24

5.1塔架分段构建的连接 24

5.2塔架法兰螺栓受力分析 25

5.2.1塔架的工作载荷及其简化 25

5.2.2法兰螺栓受力分析 27

5.2.3法兰联接螺栓的设计计算 27

5.3法兰螺栓的校核计算 30

第6章 塔架动力特性探讨 33

6.1动力分析理论 33

6.1.1塔架振动理论 33

6.2塔架模态的有限元分析探讨 36

6.2.1有限元法在塔架设计中的应用 36

第7章 海上塔架的防护处理与运输 38

7.1海上塔架的防护 38

7.2海上塔架的运输 38

总结 39

参考文献 40

致谢 42

第1章 绪论

1.1风力发电机组塔架设计的背景和意义

风能资源是丰富的、干净的并且可以降低温室效应。风能是一种无污染而且可再生的新能源，发展潜力是巨大的，风能对于解决生产和生活能源的具有着十分重要的意义。

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