大型海上風機施工短暫工況下的模態分析

和慶冬，王振揚，余 泉，蘇 凱

(1.國家電投集團江蘇海上風力發電有限公司，江蘇 鹽城 224000；2.武漢大學水資源與水電工程科學國家重點實驗室，湖北 武漢 430074；3.浙江華東工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310014)

中國可再生能源發展迅速，截至2020年底，我國風電裝機2.8億kW。2020年，我國風電新增并網裝機7 167萬kW，其中海上風電新增并網裝機306萬kW[1-2]。海上風電具有占地面積小、離負荷中心近等優點，因此海上風電在中國快速發展。海上風電施工屬于外海施工且風場離岸較遠，在臺風或冬季季風等異常氣象干擾下可能出現施工中斷，引發頂端塔筒未能如期安裝、葉片或風輪未能如期同機艙拼裝的施工短暫工況。此類工況下風電結構自振特性同正常運行工況不同，存在波浪荷載激勵下的共振風險。因此，有必要對施工短暫工況下風電機組展開模態分析。

現有研究主要集中在正常工況風電機組塔筒及風輪的模態分析。蔡鷗等[3]建立了復合筒型基礎式風電機組三維有限元模型，研究了塔筒自振特性；劉衛紅[4]研究了風載荷及葉片旋轉離心力對10 kW水平軸力發電機自振特性的影響；Kim等[5]利用數值模擬方法對5 MW漂浮式海上風電機組進行了模態分析，并提出了一種風電結構健康檢測方法。然而，現有研究中針對施工短暫工況下風電結構自振特性研究較少，存在深入研究的必要性。

風電機組由機艙、輪轂、葉片、塔筒等多個部件組成，結構中機艙內部結構復雜，質量集中且剛度較大?！?br>