浮式風(fēng)機(jī)塔筒和系泊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性研究.pdf

1、海上風(fēng)電事業(yè)正以前所未有的速度進(jìn)行發(fā)展，海上風(fēng)機(jī)也從淺海走向深海，從固定式向漂浮式發(fā)展；隨著水深的增加，海洋環(huán)境也更加復(fù)雜，會(huì)產(chǎn)生很大的環(huán)境載荷，對(duì)風(fēng)機(jī)的正常使用和結(jié)構(gòu)造成很大的威脅。因此，必須對(duì)風(fēng)機(jī)的可靠性進(jìn)行評(píng)估以確保風(fēng)機(jī)能夠正常工作。有鑒于此，本文以NREL-5MW半潛式浮式風(fēng)機(jī)為例，通過(guò)對(duì)浮式風(fēng)機(jī)的塔筒和系泊系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠性計(jì)算，求得相應(yīng)的可靠性指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估。
　　本文首先對(duì)浮式風(fēng)機(jī)的塔筒進(jìn)行抗風(fēng)可靠性計(jì)算

2、。以Davenport譜為例，利用諧波疊加法分別對(duì)平均風(fēng)速、脈動(dòng)風(fēng)速和風(fēng)載荷分別進(jìn)行仿真，得到相應(yīng)變量的時(shí)程曲線；在此基礎(chǔ)上，利用MATLAB編制的相應(yīng)程序，通過(guò)對(duì)概率密度演化方程的求解，得到正常工作性能指標(biāo)（塔筒頂端位移值）和抗彎能力（塔筒底部截面正應(yīng)力）所服從的概率密度函數(shù)，通過(guò)給定的閾值，求出風(fēng)機(jī)在最大作業(yè)狀態(tài)和極限停機(jī)狀態(tài)下的抗風(fēng)動(dòng)力可靠度。計(jì)算結(jié)果表明，在最大作業(yè)工況和極限停機(jī)工況下，塔筒的抗彎能力能夠滿足可靠性要求；在極限停

3、機(jī)狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)正常工作性能不能滿足可靠性的要求，需要在設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮。其次，針對(duì)半潛式浮式風(fēng)機(jī)的系泊系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析，結(jié)合 AQWA水動(dòng)力軟件，求得風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)在額定狀態(tài)、最大作業(yè)狀態(tài)和極限停機(jī)狀態(tài)下的軸向張力時(shí)域曲線；在獲得時(shí)域數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用極值原理，分別對(duì)系泊鏈載荷和破斷強(qiáng)度建立概率分布模型，并通過(guò)MATLAB編制的程序，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到各概率模型的參數(shù)，確立其概率分布。最后，在確定其概率分布的情況下，分別利用一次二階矩和蒙特