基于多樁鋼構基礎的海上風電機組整機自振特性分析

　　2、固有頻率及后期監測反饋
　　由于此處有限元計算為停機狀態下的風電塔，雖然固有頻率是只與結構質量、阻尼和剛度有關的量，體現結構自身特性，由于槳葉旋轉過程中存在的軸向慣性力使得槳葉剛度增大，造成頻率增大；但又由于槳葉旋轉與其變形的耦合將導致其剛度的弱化，綜合二者因素，頻率從數值來看基本接近，槳葉的旋轉剛化效應對風力發電塔系統雖有影響，但是影響不大，因此可以將算出的停機階段的固有頻率與實際監測分析獲得的塔體固有頻率進行直接對比，不需要知道塔體處于什么運行階段，這將會簡化之后的工作。
　　在風電機組基礎實施后，在風電機組基礎平臺以及塔架不同高度設置了傾角計、加速度傳感器以及應變計等，通過監測及剔除“噪聲”后的分析，對其中兩臺風電機組基礎的監測結果如圖6 和圖7。

　　通過對有限元模擬與實際選取的兩臺典型機位監測結果( 表3) 進行的對比看，二者非常接近。
　　考慮到實際工程的頻率監測中“噪聲”處理難度較大，獲取的整機自振頻率值與實際難免存在偏差，而結構模擬存在諸多的邊界條件及簡化處理，因此存在誤差是必然的。
　　經實際工程中計算模擬與監測看，二者差異很小，與選取的“典型”機位有關系，并不完全反應實際的頻率差異，但可以說明的是，模擬與監測的自振頻率總體上在較為接近的水平，整機自振頻率在0.31Hz － 0.34Hz 的范圍。
　　結語
　　本文利用大型有限元軟件ANSYS 進行計算，得到塔體固有頻率、振型、變形和應力分布，分析結果可用于結構監測系統的設計，通過后期監測反饋與對比，說明本文所述的模擬方法基本可行、可信，可為類似工程提供參考。
　　此外，鑒于海上風電場的風電機組支撐結構屬于柔性或半柔性設計，整機自振頻率分析與監測的準確性至關重要，建議在開展監測前做好充分的模擬分析，對于樁式基礎應考慮約束條件的模擬、結構剛度、水動力及土壤阻尼等因素，而在監測時應著重研究各種海洋環境以及風電機組運行造成的“噪聲”影響，科學合理地“剔噪”，以獲得更準確的自振頻率值。