2021年10月17日-20日，2021北京國際風(fēng)能大會暨展覽會（CWP 2021）在北京新國展隆重召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風(fēng)能盛會，再次登陸北京。
本屆大會以“碳中和——風(fēng)電發(fā)展的新機(jī)遇”為主題，歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關(guān)于“國際成熟風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“國際新興風(fēng)電市場發(fā)展動態(tài)及投資機(jī)會”“風(fēng)電設(shè)備智能運(yùn)維論壇”“碳達(dá)峰碳中和加速能源轉(zhuǎn)型”等不同主題的15個分論壇。能見App全程直播本次大會。
在19日上午召開的風(fēng)電機(jī)組技術(shù)創(chuàng)新論壇上，浙江運(yùn)達(dá)股份有限公司技術(shù)中心機(jī)械設(shè)計室主任工程師王克峰發(fā)表了《新型高塔技術(shù)及其應(yīng)用》的主題發(fā)言。
以下為發(fā)言全文：
王克峰：各位專家，各位同行大家上午好，下面我跟大家匯報下新型高塔技術(shù)這個專題，近年來由于低風(fēng)速地區(qū)資源的大力開發(fā)，高塔這個詞成為熱門詞匯。我的演講主要從以下三個方面，第一，153米及柔性全鋼塔架，第二，166米的混凝土塔架，第三，170米的行架式塔架。這也是三種塔架形勢，跟大家做一個匯報。
首先是153米及柔性的全鋼塔架，我們最高柔塔最高柔塔是裝了一臺樣機(jī)，在遼寧鐵嶺式，但它是放在一個批量項(xiàng)目里面，目前這臺樣機(jī)是國內(nèi)風(fēng)能最大的150米以上的超高柔塔機(jī)組，從8月份并網(wǎng)至今，機(jī)組運(yùn)行狀況良好，現(xiàn)在正在聯(lián)合第三方認(rèn)證機(jī)構(gòu)進(jìn)行柔塔的安全性測試。柔塔產(chǎn)品一直在發(fā)展一直在迭代，首先第一是低風(fēng)速高切片地區(qū)，也就是我們通常所說的低風(fēng)速地區(qū)，這些資源開發(fā)柔塔是安裝機(jī)量是非常高的。第二是平原地形項(xiàng)目，這種地形下風(fēng)資源廠址比較簡單，在復(fù)雜廠址條件下，比如說大湍流的時候柔塔會碰到有時候會碰到一定的頻率問題，所以在這個平原項(xiàng)目肯定是他優(yōu)先選擇的目標(biāo)市場。第三把項(xiàng)目建設(shè)的點(diǎn)放在這里，時間緊迫的項(xiàng)目，這是從我們市場反饋來說，假設(shè)這個項(xiàng)目非常緊急，上柔塔是一個非常好的選擇，為什么？這個柔塔跟我們常規(guī)的鋼塔制造，制造安裝工藝幾乎是一模一樣的，只是在設(shè)計的時候控制策略不一樣。所以它的安裝速度是這些高塔形勢當(dāng)中相當(dāng)于是最快的，當(dāng)項(xiàng)目建設(shè)比較緊迫的時候選擇柔塔是一種很好的措施。
接下來講一下柔塔的安全性，首先吊裝的時候柔塔容易碰到一階渦激，經(jīng)過運(yùn)達(dá)這近幾年的研究擾流條目前是最好的解決渦激的方式，安裝簡單，制作也是比較簡單，拆卸的時候比較方便，所以運(yùn)達(dá)是推進(jìn)擾流條方式，由其它廠家很多其它研究，相對來說復(fù)雜一些，目前擾流條已經(jīng)很大程度上解決一階渦激振的問題。主機(jī)吊裝完成之后，會碰到有個專業(yè)詞叫雙柱擾流，當(dāng)葉片在順漿狀態(tài)時，葉根處跟塔筒是跟接近的，這兩個物體都會產(chǎn)生漩渦，兩個漩渦進(jìn)行疊加的時候，容易產(chǎn)生一階渦激振動。運(yùn)達(dá)研究就是說把其中一片漿葉開漿，首先位置會原理塔筒，第二個漿葉產(chǎn)生的渦流范圍也比較小，這樣能很好的抑制一階渦激振動，這種方式運(yùn)達(dá)已經(jīng)有近二十個項(xiàng)目的驗(yàn)證，是十分有效的。
二十年全生命周期內(nèi)的產(chǎn)品安全性，首先還是一階渦激振動，這個是自動抗渦，把抗渦模式加入到控制策略里面，可以做到無人職守自動抗渦。再一個還有一個關(guān)鍵點(diǎn)二階渦激振動，現(xiàn)在行業(yè)中采取增加阻泥器的方式以致二階渦激振動?，F(xiàn)在市面上液體阻泥器市場份額是很多的，也有一部分TMD阻泥器，機(jī)械阻泥器，當(dāng)然其它廠家份額大的更多，153米柔塔我們是裝了機(jī)械式的阻泥器，這個阻泥器在吊裝的時候就打開了，目前來說現(xiàn)場的效果非常好，我們也正在措施，剛才所說的聯(lián)合第三方測試其中就包含這一塊。再一個就是控制策略，柔塔控制策略是非常重要的，我們運(yùn)達(dá)也是跟世界上研究的領(lǐng)先機(jī)構(gòu)，非常優(yōu)秀的機(jī)構(gòu)，近年來一直合作做這一塊，當(dāng)然形成了我們運(yùn)達(dá)內(nèi)部的一套控制策略，主要是以下比如工程穿越，主動阻泥這個技術(shù)，來保證更高的柔塔產(chǎn)品安全性。
下面就是我們拿到的第三方的報告，我們從幾年前的120米， 140米，包括現(xiàn)在的153，我們都會做認(rèn)證報告。其實(shí)這份報告不管120米，140米，就是這一份測試、這份評估可以拓展到更高的高度，這個計算方法可以拓展到更高的高度，但是我們153米上去以后我們還是要做一份測試，那么做一下就是也表明我們的態(tài)度，不會說有其他高度的來隨便推一下就可以。
下面介紹混塔。首先166米的混塔是個批量項(xiàng)目，安裝于河南商丘，河南是我們河南山東安徽省著名的低風(fēng)速地區(qū)，是國內(nèi)最高的混凝土塔架項(xiàng)目，今年10月份已經(jīng)開始吊裝，當(dāng)然這些圖片是常規(guī)性的流程，吊裝因?yàn)樾枰獣r間稍微時間長一點(diǎn)，河南那邊還有下雨，疫情等等耽誤了，所以圖片沒有放實(shí)際上的吊裝圖片，但是比如綁扎鋼筋，澆筑混凝土脫模，表面處理等等這些都是常規(guī)的，要是根據(jù)項(xiàng)目去畫，可能意義也不是特別大，所以大家了解一下。這個制作因?yàn)樵O(shè)計到土建行業(yè)，可能機(jī)械是有很大區(qū)別，所以相對來說復(fù)雜一點(diǎn)。
介紹一下混凝土塔架產(chǎn)品的安全性，除了工程算法以外，大家知道土建設(shè)計是依靠國內(nèi)的土建行業(yè)的規(guī)范，工程算法有一套成熟的算法，特別是高總結(jié)構(gòu)就能算這種混凝塔架，但是還有服于分析和物理實(shí)驗(yàn)來確保結(jié)構(gòu)安全性。首先頻率校核是所有塔架設(shè)計里面都要過的一關(guān)，第二個葉片凈空這里我多說一下，葉片凈空是因?yàn)榛炷了艿闹睆奖瘸Ｒ?guī)鋼塔柔塔要粗很多，比如最低部已經(jīng)到了9米到10米，頂部也是5米左右，我們常規(guī)可能柔塔鋼塔就是4米5，4米7，所以當(dāng)它直徑特別大以后葉片有可能會碰到掃塔的情況葉片進(jìn)空情況就要非常注意。所以我們在設(shè)計最開始這個就作為一個限制條件，一個閾值我們設(shè)置在那里，混凝土高度雖可以調(diào)整，從50米，80米到100米都可以調(diào)整，但是不能無限調(diào)整，假設(shè)全部做成混凝土塔架166米全部做成混凝土，葉間和塔架間之間會存在非常大的問題。所以這一塊葉片凈空是非常關(guān)注的。后面的這些強(qiáng)對計算，索力校核，裂縫等等，還有關(guān)鍵地方過渡段，過渡段目前采用的上鋼制的，鋼制受力還是相對來說比較好的計算分析的也比較成熟。還有物理實(shí)驗(yàn)管片拼接，混凝土每個管片都是一個原形因?yàn)橹睆奖容^大，運(yùn)輸會存在一定問題，所以目前行業(yè)中優(yōu)先把它分成兩片到四片這種，當(dāng)然也有整環(huán)，整環(huán)如果場地允許，比如整環(huán)比如達(dá)到8米9米，場地道路可以允許運(yùn)輸也是沒有問題，但常規(guī)來說做成通用性可能分片，分片比較好。所以這里分片的連接也是做了一定的實(shí)驗(yàn)來印證。當(dāng)混塔的直徑低部直徑非常大以后，業(yè)主就考慮把箱變是不是放在塔筒里面，因?yàn)橛泻艽蟮目臻g是空著的，沒有放東西，除了變流器之外，把它放進(jìn)來之后可以節(jié)約箱變的征地，而且還可以節(jié)省電纜。
這一塊我們做了兩個方案，首先說箱電與變流器在不同平臺，這個散熱是比較好的，天然就是比較好的，因?yàn)楦糸_一段距離，另外就是放在同一平臺變流器與箱變的距離稍微近一些，通過熱方針安裝主流風(fēng)機(jī)等等這些措施，散熱這一塊保證要求，還有第三方測試報告、認(rèn)證證書。當(dāng)年我們在2017年的時候裝120米的混塔樣機(jī)當(dāng)時也是做了認(rèn)證，到現(xiàn)在166米這也是有一個第三方的認(rèn)證，當(dāng)然其中中間有140米，150米，155米混塔都有產(chǎn)品存在，其實(shí)這些塔架的認(rèn)證報告已經(jīng)拿到了，這個因?yàn)榛焖蜕晕⑻厥庖稽c(diǎn)是塔架跟主機(jī)分開拿認(rèn)證報告，這一塊主機(jī)配塔架我們現(xiàn)在還沒有去做，項(xiàng)目上如果有需求可以很快的拿到認(rèn)證報告，這是沒有問題的。
混塔的應(yīng)用場景，首先是低風(fēng)速高切片，典型的低風(fēng)速地區(qū)，當(dāng)然中風(fēng)速高切片也是可以的，比如東北風(fēng)速比較高的地方，第二是復(fù)雜的廠址條件，剛才柔塔提的對立面相當(dāng)于，大湍流的時候柔塔可能會碰到頻率問題，但是混凝土塔架是鋼性，鋼性湍流大一點(diǎn)沒有問題，對他的設(shè)計。第三是南方的滯洪區(qū)，洪水區(qū)地帶，洪水位比較高的地方混凝土結(jié)構(gòu)是有天然的防水優(yōu)勢的，我們放在洪水位高一點(diǎn)塔筒能抬高一點(diǎn)其實(shí)不用改動其它設(shè)計就可以完成，這塊是它的防洪效果比較好。右邊的圖是我們目前合作的單位預(yù)制廠的分布情況，主要集中在中部低風(fēng)速地區(qū)，這一塊也是圍繞這些來做的，因?yàn)槊恳粋€預(yù)制廠可以輻射的項(xiàng)目范圍兩百公里，現(xiàn)在我們也在研發(fā)一種新一點(diǎn)的塔架，新型塔架可以超出兩百公里運(yùn)輸，當(dāng)然這個輻射兩百公里的意思就是兩百公里運(yùn)費(fèi)是含在塔筒報價里面，不會定位加給你。如果超出兩百公里，比如500公里運(yùn)費(fèi)可能主要占大頭，這個可能在項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)上來算不太好算，東北當(dāng)然也有閾值廠，以上就是混塔產(chǎn)品的情況。
再一個就是170米行架式塔架，這個塔架也是批量項(xiàng)目，位于青島交州，這是全球最高的行架式，國內(nèi)比較領(lǐng)先的，已經(jīng)于上個月9月4交裝。這個行架式跟混凝土塔架有類似的地方，下部是另外一種形勢，上部是鋼筒，上部跟混凝土一樣的上部鋼筒也是鋼形，不做成柔性。首先四個邊是有四個塔柱，這四個塔柱里面有鋼角線，把塔柱處于受壓狀態(tài)結(jié)構(gòu)受力，疲勞方面有很大的提高，還有一些中間有一些橫改塔架常規(guī)的都是由桁架組成，還有底下的基礎(chǔ)四個角上，基礎(chǔ)非常小，中間那幅圖有一個橫格，常規(guī)的桁架式連接，這種塔架形式的特點(diǎn)第一鋼度特別大，分開20幾米，25米到30米，鋼度是非常大的，分散下來的力，每個角的力非常小，所以基礎(chǔ)造價比較低。還有一個就是工業(yè)化制造竿建，竿建都是十多米的樣子，運(yùn)輸采用半掛車就可以了，現(xiàn)場拼裝，運(yùn)輸不受限制。
在強(qiáng)度分析方面做了很細(xì)致的分析，包括節(jié)點(diǎn)連接還有預(yù)應(yīng)力還有右邊的圖過渡段，過渡段這塊因?yàn)槭菑南虏胯旒苓@種相當(dāng)于過渡到四邊形過渡到上邊圓形連接，所以還是設(shè)計比較復(fù)雜，比較關(guān)鍵的地方還做了物理實(shí)驗(yàn)來印證，包括有個焊接，通過物理實(shí)驗(yàn)來保證結(jié)構(gòu)的安全性做了些印證。安全性還有吊裝安全性，吊裝先是塔柱，中間的四根的塔柱吊裝，中間斜桿橫桿組裝，吊裝起來，中間橫格一根一根開始吊。為什么說吊裝安全性，因?yàn)殍旒苁剿芨Ｒ?guī)這種鋼筒吊裝不太一樣，大家可能不太了解，跟我們輸電塔有點(diǎn)類似是特種作業(yè)人員在上面作業(yè)是非常熟的，對他們沒有難度，對咱們可能沒有了解。比如這里這跟塔柱上都有非常多的爬釘和吊點(diǎn)等等，這高空特種作業(yè)人員在上面攀爬非常方便，做了些設(shè)計。塔底的根開非常大，比如兩支角之間是25米，第一階豎向是11米，農(nóng)業(yè)機(jī)械完全沒有問題，如果再四個角再加一些圍攔防護(hù)等等，復(fù)耕是完全沒有問題的。基于特點(diǎn)這個應(yīng)用場景就出來了，首先還是低風(fēng)速地區(qū)，應(yīng)用高塔的地區(qū)，第二就是大湍流跟我們混凝塔架差不多，但是鋼性非常大的塔架湍流影響非常小，第三點(diǎn)是比較重要的地方就是我們根開大以后，項(xiàng)目地點(diǎn)有一個溝渠，一個河流，25米、30米的根開非常容易跨過去，常規(guī)塔筒設(shè)計基礎(chǔ)重力式基礎(chǔ)等等。洪水地區(qū)這個底下都是鏤空的，防洪效果也是非常好的，電器設(shè)備是放在中間上面的。
我的演講就到此結(jié)束。
（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）
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