“威马逊”的风向为什么基本没发生变化？

每到夏季，台风便成为我国沿海地区最主要的气象灾害，台风灾害对我国沿海地区的风电场有着不小的威胁。

天兔

2013年9月，超强台风“天兔”在广州汕尾登陆，造成附近风电场多台风电机组不同程度的损坏，多台机组叶片发生折断或是塔筒损坏。

发生叶片折断的机组，折断位置在叶片的最大弦长位置、叶片中部以及叶片尖部，其中最大弦长处折断的次数较多，叶片的主要承力结构主梁基本被破坏，叶片损坏端面附近未出现明显裂纹。

发生塔筒损坏的机组，大部分基础环连接螺栓被拉脱，破坏部位的变形为内瘪形态，焊缝在破坏中心区域完好，而在褶皱边缘因塔筒壁塑性变形发生撕裂。

通过初步分析，综合“天兔”风速数据，可以得出叶片折断的主要原因是叶片过载。塔筒损坏的主要原因是基础载荷超过设计载荷，达到螺栓连接的极限，由此造成基础环连接螺栓大部分被拉脱，塔筒呈屈曲破坏。

威马逊

2014年7月，超强台风“威马逊”在广东登陆，最高风力达17级，造成处于主风区内的风场风机倒塔、风机叶片破裂、风机发电机掉落、风机机舱被揭开等不同程度的损坏。

不同于“天兔”，“威马逊”的风向基本没发生变化，因此受损的机组机舱都朝向同一方向，并且所有受损机组都朝着背风方向。

现场出现3种现象：（1）叶片顺桨不到位；（2）机组发生明显的前后振动后，将发电机从倒塌方向反向甩出；（3）所有被破坏的机组机舱朝向都是背风方向。

通过初步分析，被破坏的机组很有可能是因为叶片变桨刹车选型太小，导致背风机组的变桨机构在极端风速下不能使叶片始终保持顺桨状态，使得机组在台风状态下超出设计范围，仅为导致一系列的结果。

通过对这2次典型台风破坏风电机组的案例，可以得出：

（1）台风中，叶片变桨机构的刹车很重要。刹车载荷由叶根载荷减去轴承摩擦得到，其中，摩擦因子是一个范围值。在正常情况下，由于正常发电的摩擦力通常以阻尼的形式出现，我们在计算时采用摩擦因子的上限进行仿真得出的结果更为保险。然而在极端风速下，摩擦力和变桨刹车共同克服外栽，使得采用摩擦因子上限进行仿真反而会更危险。

（2）对于台风多发地区，塔筒设计应当采用多分段的设计或者在屈曲强度较低的部位增加加强环，以此来提高塔筒的屈曲强度，避免倒塌事故。
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