GB T 19072-2010 风力发电机组 塔架.pdf
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1、ICS 27.180 F 11 GB 和国国家标准-H: -、中华人民风力发电机组GB/T 19072-2010 代替GBjT19072-2003 塔架Tower of wind turbine generator system 2010-11-10发布2011-03-01实施数码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检亵总局中国国家标准化管理委员会发布GB/T 19072-2010 目次前言.m l 范围.2 规范性引用文件3 设计原则24 设计条件.25 设计要求.26 材料要求7 塔架制造-8 焊缝元损检测9 表面防腐处理.10 10 附件制作与安装-11 竣工资料及随机文件12 标志、包装
2、、储存及运输I G/T 19072-2010 目U昌本标准代替GB/T19072-2003(风力发电机组塔架。本标准与GB/T190722003相比主要技术变化如下:扩大了标准的适用范围;补充了设计原则、设计条件和设计要求;对塔架主要材料的要求作出了具体规定;一二增加了塔架制造的内容;一一修改了检测项目的内容;一一增加了附件制作与安装的内容;一一补充了竣工资料及随机文件的要求;补充了标志、包装、储存及运输的要求。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国风力机械标准化技术委员会归口。本标准起草单位:浙江运达风力发电工程有限公司、上海泰胜风能装备股份有限公司、华电电力科学研究院。本标准主要起草
3、人:叶杭冶、黄京明、应光伟、陈棋、张福林、范炜、王峰、孙长坤、斯建龙、刘全鑫、王青。本标准所代替标准的历次版本发布情况为:GB/T 19072-2003。阳山/ GB/T 19072-2010 凤力发电机组塔架1 范围本标准规定了风力发电机组塔架的设计原则、设计条件、设计要求、材料要求、塔架制造、焊缝无损检测、表面防腐处理、附件制作与安装、竣工资料及随机文件、标志、包装、储存及运输等要求。本标准适用于风轮扫掠面积等于或大于200旷的水平轴风力发电机组钢制管状塔架(以下简称塔架)的设计、制造和验收,其他种类的风力发电机组塔架可参照执行。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标
4、准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB/T 470 铮链CGB/T470-2008 ,IS0 752:2004 ,MOD) GB/T 700 碳素结构钢CGB/T 7002006, IS0 630: 1995 , NEQ) GB/T 709 热扎钢板和钢带的尺寸、外型、重量及允许偏差CGB/T 7092006, IS0 7452: 2002 , IS0 16160:2000, NEQ) GB/T 985.1 气焊、焊条
5、电弧焊、气体保护焊和高能束焊的推荐坡口CGB/T 985. 1 2008, IS0 9692-1:2003 ,MOD) GB/T 985.2 埋弧焊的推荐坡口CGB/T985.2一2008,IS09692-2: 1998 , MOD) GB/T 1228 钢结构用高强度大六角头螺栓CGB/T12282006,IS0 7412:1984 , NEQ) GB/T 1229 钢结构用高强度大六角螺母CGB/T12292006,IS0 4775 :1 984 , NEQ) GB/T 1230 钢结构用高强度垫圈CGB/T12302006,IS0 7416:1984 , NEQ) GB/T 1231 钢
6、结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB/T 1591 低合金高强度结构钢GB/T 1720 漆膜附着力测定法GB/T 2970 厚钢板超声波检测方法GB/T 3098.1 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱CGB/T3098.12000,IS0 898-1:1999 , IDT) GB/T 3098.2紧固件机械性能螺母粗牙螺纹CGB/T3098. 22000,IS0 898-2:1992 , IDT) GB/T 3274嵌素结构钢和低合金结构钢热轧厚钢板和钢带CGB/T32742007,IS0 13976: 2005 ,IS0 630: 1995 , NEQ) GB/T 5117
7、 碳钢焊条GB/T 5118 低合金钢焊条GB/T 5293 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T 5313 厚度方向性能铜板CGB/T5313 1985,巳qvIS0 7778 :1 983) GB/T 5782 六角头螺栓CGB/T5782一2000,IS04014:1999 , EQV) GB/T 8110 气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝GB/T 8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级CGB/T89231988,eqv IS0 8501-1:1988) GB/T 9286 色棒和清漆漆膜的划格试验CGB/T9286 1998 , eqv IS0 2409 :1992) GB/T 944
8、5 元损检测人员资格鉴定与认证CGB/T 94452008, IS0 9712: 2005 , IDT) GB/T 12470 埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂1 GB/T 19072-2010 GB/T 13306 标牌GBjT 14977 热轧钢板表面质量的一般要求GB 18451. 1 -2001 风力发电机组安全要求(IEC 61400-1: 1999 , IDT) GBjT 19804 焊接结构的一般尺寸公差和形位公差(GBjT19804-2005 , ISO 13920 :1 996 , IDT) JB 4708 钢制压力容器焊接工艺评定JBjT 4709 钢制压力容器焊接规程JBjT
9、4730.3承压设备元损检测第3部分超声检测JBjT 4730. 4承压设备元损检测第4部分磁粉检测JBjT 4730. 5承压设备元损检测第5部分渗透检测JBjT 10045.3 热切割气割质量和尺寸偏差ISO 12944-5 色漆和清漆防护漆体系对钢结构的防腐蚀保护第5部分:防护漆体系3 设计原则3. 1 塔架应在全部设计载荷情况下,稳定、安全地支撑风轮和机舱(包括发电机和传动系统等部件)。3.2 塔架应具有足够的强度,承受作用在风轮、机舱和塔架上的静载荷和动载荷,满足风力发电机组的设计寿命。3.3 应通过计算分析或试验确定塔架(在整机状态下)的固有频率和阻尼特性,并进行共振计算分析,使其
10、固有频率避开风轮旋转频率及叶片通过频率。3.4 应根据安全等级确定载荷局部安全系数和材料局部安全系数及按构件失效后果选取重要性局部安全系数。3.5 通过塔架设计、材料选择和防护措施减少外部条件对塔架安全性和完整性的影响b3.6 塔架设计应考虑防雷接地要求。4 设计条件4. 1 应给出下列设计条件:a) 设计载荷;b) 使用寿命;c) 环境条件;d) 工作温度。4.2 应给出塔架的下列数据:4.2.1 塔架分段:分段应考虑以下因素za) 运输限制;b) 生产条件和批量。4.2.2 塔架顶部直径、顶部法兰上的螺栓孔分布和尺寸。4.2.3 塔架底部直径的确定需考虑塔架的强度和经济性,以及运输等条件。
11、4.2.4 门框的尺寸要求:在满足安装作业、维修人员通过及维护物件搬运要求下,尺寸宜小。门孔处应具有足够的强度,强度不足处应采用不低于筒体材质性能的材料加强。5 设计要求5. 1 塔架计算分析5. 1. 1 总则本标准规定的计算及其方法是验收塔架结构的最低依据,所有计算应以设计条件为基础。2 GB/T 19072-2010 5. 1. 2 塔架的强度分析5.1.2.1 塔架的静强度分析塔架静强度分析应符合GB18451. 1 -2001中7.6.2的规定。5.1.2.2 塔架的固有特性分析塔架的固有特性分析应考虑:a) 弯曲固有频率fO.n和激振频率fR、儿.m之间应有适当的间隔,可根据下述公
12、式计算:去0.95. ( 1 ) ?1170叫去!.:;: 1. 05 . ( 2 ) 式中:fR 正常运行范围内风轮的最大旋转频率;人.1一一塔架(在整机状态下)的第一阶固有频率;fRm -m个风轮叶片的通过频率;fo.n一一塔架(在整机状态下)的第n阶固有频率。b) 计算固有频率时,应考虑基础的影响;c) 在计算固有频率时为了考虑不确定性因素的影响,频率应有土5%的浮动;d) 设计时还应考虑各种风况引起的不同方向的振动。塔架可能存在共振情况时,允许通过调整控制策略等方法来避开共振点。5. 1. 2. 3 塔架的疲劳分析塔架的疲劳分析可按GB18451. 1-2001中7.6.3的规定。塔架
13、焊缝疲劳分析包括以下方面:a) 塔架环焊缝的疲劳分析;b) 塔架门框与筒体连接位置上焊缝的疲劳分析。5. 1. 3 塔架的涡激振动分析应考虑塔架安装或维修时可能产生的涡激振动对塔架的影响,并进行计算分析。5.2 法兰与螺栓强度分析5.2. 1 法兰极限强度分析法兰的极限强度分析一般采用有限元分析或其他适用的计算方法。对于法兰联接的计算可采用简化计算方法。当使用的计算方法没有考虑螺栓中的弯矩影响时,应用适当的疲劳等级来确定螺栓的疲劳安全。采用有限元方法而不考虑法兰间隙的计算,以及其它导致相似结果的计算方法都是不允许的。5.2.2 法兰联接螺栓极限强度和疲劳强度分析法兰联接螺栓应进行极限强度和疲劳
14、强度分析。所有钢结构高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈的技术条件应符合GBjT1228、GBjT1229、GBjT 1230、GBjT1231的规定。大于M30的螺栓可参照相关标准。5.3 塔架门框开口强度分析5.3.1 筒体门框开口区域的屈曲安全可采用有限元分析来验证。5.3.2 对于采用纵向加强筋的开口区域(见图1a),可按有关规范或标准,进行简化的屈曲分析。5.3.3 对于采用环形加强筋的开口区域(见图1b)1、b)2),以及未开口的筒体可用简化的方法进行屈曲分析。5.3.4 筒体门框开口区域还应进行极限强度、疲劳分析,在进行极限强度分析时,应考虑应力集中。3 环形加强筋纵向加强筋GB
15、/T 19072-2010 qL 、,FLU 图15.4 塔架内部附件塔架内部附件的设计和安装应满足操作人员能安全地进行安装、维护和进入机舱的要求。塔架内应设有:a) 必要的防坠落装置等安全保护设施;b) 导电轨及电缆固定设施;梯、栏;安全平台;照明及电气设备安装附件;门;g) 必要时应设有助爬器、提升机、电梯等。附件尽量设计成多功能,减少附件安装支耳与筒体的焊接。b)l a)采用纵向加强筋的开口;b1、b2采用环形加强筋的开口a) c) d) e) f) 材料要求6. 1 钢材要求6. 1. 1 塔架主体(包括筒体、法兰、门框)用钢应考虑塔架的强度、使用环境温度、材料的焊接及制造工艺以及经济
16、性,可根据GB/T700和GB/T1591选择使用。非塔架主体用钢与塔架主体焊接时,应与塔架主体材料相容。6.1.2 塔架用钢板的尺寸、外形及允许的偏差应符合GB/T709规定,钢板表面质量应符合GB/T 14977要求。如钢板厚度方向有性能要求,应符合GB/T5313规定。如钢板有超声波要求,应符合GB/T2970规定。6.1.3塔架材料的订货内容、技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、质量证明书等,应符合GB/T 3274规定。6. 1.4 塔架制造单位应按质量证明书检验项目进行验收,如质量证明书所列项目不齐全或数据有疑问,则应对该炉批号钢材进行取样复验。6.1.5 塔架制造所用钢材的
17、各项性能指标应符合设计文件要求。若需采用替代材料,应由制造单位提出申请,并通过取样检验,表明所采用的替代材料满足设计要求,经设计单位确认后方可执行。6. 1. 6 拼焊法兰毛坯不宜超过六片拼接,且螺栓孔不能在焊缝上。环锻法兰按照相关国家标准执行。法兰使用的钢材质量等级应等于或高于塔架筒体使用钢材的质量等级。6 GB/T 19072一-20106.2 焊材要求用于塔架制造的焊接材料(焊条、焊丝、焊剂)应与母材匹配,并符合GB/T5117、GB/T5118、GB/T 5293、GB/T8110、GB/T12470等相关标准和设计要求。6.3 紧固件要求用于塔架连接的紧固件用钢及性能等级由设计单位根
18、据GB/T5782、GB/T3098. 1、GB/T3098. 2、GB/T 1228、GB/T1231等标准进行选用,并在设计文件中明确其性能要求。考虑到塔架的使用工况,塔架附件用螺母宜采用自锁螺母。7 塔架制造7. 1 工艺文件塔架制作前,应根据设计图样和技术规范编制塔架制作、焊接、防腐及检测工艺文件。7.2 下料7.2. 1 钢板应按塔架制作工艺文件中所规定的尺寸采用数控切割机下料,并按焊接工艺文件切割焊接坡口。7.2.2 钢板切割表面不得有裂纹、分层、夹杂等缺陷,应不影响焊接及产品外观质量。7.2.3 筒节下料的尺寸偏差应符合下列要求:a) 大小口弦长偏差士2mm; b) 对角线长度偏
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