發(fā)布時間：2020-06-01 02:28

【摘要】：在全球能源緊缺背景下,可再生新能源成為研究和發(fā)展的熱點,風能具備開發(fā)成本低、蘊藏量大等特點受到人們重視。近年來,風電技術(shù)得到了極大的發(fā)展和進步,也促使了風力發(fā)電機裝機量的提升和產(chǎn)能增長。但是由于風機工作環(huán)境通常較為惡劣,風機結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了多起倒塌事故,其中主要原因之一是基礎(chǔ)錨栓銹蝕。預(yù)應(yīng)力錨栓作為風機基礎(chǔ)與塔筒的重要連接部件,對風機安全起關(guān)鍵作用,因此風機基礎(chǔ)錨栓銹蝕檢測顯得尤為重要。本文通過實驗和數(shù)值計算,研究風機錨栓銹蝕狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力變化規(guī)律。本文主要研究內(nèi)容包括:設(shè)計了一套錨栓通電加速銹蝕檢測實驗系統(tǒng),采用與現(xiàn)場風機相同材料足尺寸錨栓進行試驗,研究預(yù)應(yīng)力受銹蝕的影響和變化規(guī)律。首先在明確銹蝕原理的基礎(chǔ)上,對銹蝕實驗系統(tǒng)進行了設(shè)計,確定了實驗設(shè)備和加載流程。完成預(yù)應(yīng)力損失7%、10%、12%、15%、17%、20%六組工況試驗。完成試驗?zāi)Ｐ偷默F(xiàn)場裝置搭建并開展電化學加速銹蝕實驗,監(jiān)測該過程中預(yù)應(yīng)力變化規(guī)律和截面銹蝕情況。研究了銹蝕對錨栓預(yù)應(yīng)力變化規(guī)律及影響,對錨栓銹蝕后截面變化狀況進行分析,得出不同工況下預(yù)應(yīng)力損失與截面變化規(guī)律。將錨桿劃分為數(shù)段,完成各截面面積測量,總結(jié)不同位置銹蝕程度差異,得出錨桿截面面積分布規(guī)律。研究了不同工況下預(yù)應(yīng)力損失隨時間變化規(guī)律,得出不同尺寸錨栓在相同銹蝕條件下差異性。結(jié)合錨栓銹蝕前后質(zhì)量等參數(shù)變化,進一步得出預(yù)應(yīng)力損失與截面損失關(guān)系。建立了預(yù)應(yīng)力錨栓銹蝕模型,基于實驗對模型進行簡化,完成了銹蝕模型理論公式推導(dǎo)。由ABAQUS建模得出錨桿剛度值,確定銹蝕率與截面變化關(guān)系。結(jié)合試驗數(shù)據(jù)對銹蝕模型進行修正,得出修正后預(yù)應(yīng)力損失與截面損失關(guān)系,并由此建立了安全評估方法。由法拉第定律得出理論質(zhì)量損失與實際質(zhì)量損失關(guān)系,結(jié)合當量加速關(guān)系得出試驗時間與實際工程時間轉(zhuǎn)化尺度。采用計算機視覺技術(shù),通過相機不同位置、距離和角度拍照,完成錨桿三維模型重構(gòu),得出重構(gòu)后錨桿形態(tài)。并建立帶腐蝕坑缺陷的錨桿ANSYS三維有限元模型,分析應(yīng)力分布規(guī)律。完成腐蝕坑尺寸變化的參數(shù)化分析,研究對錨桿最大應(yīng)力和位移的影響情況。
【圖文】：

本課題來源于北京金風科創(chuàng)風電設(shè)備有限公司合作項目：風機光纖術(shù)及風機結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測健康診斷 。伴隨社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，全球人口數(shù)量快速增長。人類對資源的開源的需求逐年增加。我們將面臨一個嚴峻的問題：不可再生資源日漸匱社會經(jīng)濟高速發(fā)展下，過度開采導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的破壞，如何尋求經(jīng)濟不和合理進行能源使用之間的平衡點，也值得我們?nèi)ニ伎�。開發(fā)新能源給供了新的方向，未來的能源開采重心也必然向可再生能源轉(zhuǎn)移，并提升換效率，降低常規(guī)能源的消耗。在眾多能源里，風能它具備巨大的潛力性受到人們關(guān)注。風能具有儲藏量大、可再生、無污染、環(huán)保、開采成特點，，并且是取之不盡用之不竭的新型能源[1]。所以全球各國逐漸加大源的重視和利用，隨之誕生了風力發(fā)電機。風力發(fā)電機施工建設(shè)周期短染、占地面積小、裝機靈活特點受到各國的青睞，同時風力發(fā)電機通常偏遠山區(qū)，風資源大，土地成本低。一個風場需要的運營維護人員數(shù)量運營維護方便，從而進一步降低了成本。其眾多優(yōu)良性能也使得近年來風機的研發(fā)力度逐年加大，如圖 1-1 所示，風機的形態(tài)可分為水平軸風機和垂直軸風力發(fā)電機[2,3]。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文地區(qū)，工作環(huán)境潮濕并惡劣，并伴隨著結(jié)構(gòu)腐蝕發(fā)生，其安全問題更為凸顯。近年來風機事故頻發(fā)，出現(xiàn)了多起風機損壞案例。1997 年以來發(fā)生了多起風機倒塌事故，追查結(jié)果發(fā)現(xiàn)由于強風、剎車系統(tǒng)失靈、結(jié)構(gòu)疲勞等造成結(jié)構(gòu)破壞比例約為 12%，其中多為螺栓強度不足所致。2008 年在臺灣發(fā)生風機倒塌事故，臺風導(dǎo)致塔筒底部高強螺栓斷裂，原因為強度不足。2010 年山西出現(xiàn)兩臺風電機組破壞，43 號風機中部與下部法蘭連接處發(fā)生折斷，見圖 1-2。在 61號風機的法蘭連接處發(fā)現(xiàn)有 48 根螺栓斷裂。2010 年甘肅某風機發(fā)生倒塌，見圖 1-3。2012 年托爾迅風電場發(fā)生風機倒塌事故，并造成傷亡事故[11]。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU476

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葛明鋒;鄧萬軍;湯曉慧;;淺談板梁預(yù)應(yīng)力損失計算和控制措施[J];山西建筑;2010年08期

2 ;一種容易被忽視的“預(yù)應(yīng)力損失”[J];混凝土與水泥制品;1997年01期

3 鄔瑞鋒;歐陽華江;;預(yù)應(yīng)力損失的簡捷計算方法[J];混凝土及加筋混凝土;1987年05期

4 文會平;;預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力損失[J];建筑知識;1989年01期

5 姚崇德;美國ACI預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法(二)——預(yù)應(yīng)力損失[J];工業(yè)建筑;1989年04期

6 歐陽華江;后張混凝土圓柱殼長期預(yù)應(yīng)力損失的估算方法[J];工業(yè)建筑;1989年06期

7 姚崇德;;美國ACI預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法(一)——材料[J];工業(yè)建筑;1989年03期

8 房海軍;;預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的預(yù)應(yīng)力損失成因及控制方法[J];鐵道工程企業(yè)管理;2015年01期

9 徐岳忠;楊葉才;;如何控制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力損失[J];商品混凝土;2013年03期

10 張宇旭;;預(yù)應(yīng)力損失及施工工藝控制對策探討[J];河南建材;2011年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 謝東海;葉曙光;馮松山;;無砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁預(yù)應(yīng)力損失計算[A];力學與工程應(yīng)用[C];2012年

2 張國軍;葛家琪;張愛林;王樹;;2008奧運會羽毛球館索撐節(jié)點預(yù)應(yīng)力損失分析研究[A];第七屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學術(shù)研討會論文集[C];2007年

3 許勤;莊文華;;高強混凝土收縮徐變及其引起的預(yù)應(yīng)力損失的研究[A];高強混凝土及其應(yīng)用第二屆學術(shù)討論會論文集[C];1995年

4 李小陽;杜彥良;;預(yù)應(yīng)力摩阻損失分析[A];“發(fā)展綠色技術(shù)，建設(shè)節(jié)約結(jié)構(gòu)”——第十四屆全國混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學術(shù)會議論文集[C];2007年

5 周菊芳;程志文;;關(guān)于PHC管樁預(yù)應(yīng)力損失問題的探討[A];中國混凝土與水泥制品協(xié)會2012年會論文集[C];2012年

6 萬信華;;井岡山大橋體外索加固[A];中國公路學會橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會2004年全國橋梁學術(shù)會議論文集[C];2004年

7 周燕勤;呂志濤;;預(yù)應(yīng)力長期損失的計算建議[A];第九屆全國混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土學術(shù)交流會論文集[C];1996年

8 張狄龍;邸小壇;陳中;;波紋管孔道的摩擦系數(shù)[A];第19屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（第Ⅱ冊）[C];2010年

9 郭二偉;陳茜;陳煥俠;;預(yù)應(yīng)力混凝土梁預(yù)應(yīng)力損失影響因素分析研究[A];第25屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集（第Ⅲ冊）[C];2016年

10 許鋒;;CFRP筋體外預(yù)應(yīng)力加固混凝土梁長期預(yù)應(yīng)力損失研究[A];《工業(yè)建筑》2017年增刊III[C];2017年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 許鋒;CFRP筋體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土梁受彎性能研究[D];武漢大學;2014年

2 盧志芳;考慮時變性和不確定性的混凝土橋梁收縮徐變及預(yù)應(yīng)力損失計算方法[D];武漢理工大學;2011年

3 王英;基于人工智能方法的預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋損傷識別研究[D];西南交通大學;2009年

4 周勇政;瀝青基灌漿技術(shù)在后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用及試驗研究[D];北京交通大學;2015年

5 葉華文;預(yù)應(yīng)力碳纖維板（CFRP）加固鋼板受拉靜力及疲勞性能試驗研究[D];西南交通大學;2009年

6 張（王樂）元;體外CFRP筋加固混凝土梁受彎性能的研究[D];東北林業(yè)大學;2010年

7 陳飚;面向物聯(lián)網(wǎng)和光纖傳感技術(shù)的橋梁安全監(jiān)測技術(shù)研究與應(yīng)用[D];武漢理工大學;2011年

8 李盛;基于光纖光柵傳感原理的橋梁索力測試方法研究與應(yīng)用[D];武漢理工大學;2009年

9 趙寶俊;豎向預(yù)應(yīng)力作用下箱梁腹板的受力機理研究[D];長安大學;2012年

10 劉占省;溫度作用下拉索性能及弦支筒殼結(jié)構(gòu)可靠性能研究[D];天津大學;2010年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 卓彪;基于變形的大跨框架結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失識別及安全閾值研究[D];西南交通大學;2019年

2 王國杰;混凝土簡支梁預(yù)應(yīng)力損失識別研究[D];蘇州科技大學;2019年

3 陳冠宇;風力發(fā)電機基礎(chǔ)錨栓預(yù)應(yīng)力損失與銹蝕規(guī)律實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2018年

4 祁義輝;大跨徑T形剛構(gòu)橋長束預(yù)應(yīng)力沿程損失及影響效應(yīng)分析[D];重慶交通大學;2018年

5 崔寧;超低溫環(huán)境下混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力損失試驗研究[D];天津大學;2018年

6 李夏輝;融合撓度和頻率的梁橋結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失評估研究[D];重慶交通大學;2016年

7 劉艷鋒;季凍區(qū)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的預(yù)應(yīng)力損失和加固研究[D];長春工程學院;2018年

8 李永斌;大跨徑剛構(gòu)—連續(xù)組合梁橋結(jié)構(gòu)計算與預(yù)應(yīng)力損失研究[D];武漢理工大學;2005年

9 涂楊志;大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力損失研究[D];武漢理工大學;2003年

10 許康曦;預(yù)應(yīng)力混凝土T梁橋預(yù)應(yīng)力損失檢測技術(shù)研究[D];重慶交通大學;2016年

本文編號：2690830