探讨台风对风机的破坏力程度

　　一、台风中也有“好孩子”和“坏孩子”

　　目前，新型的风机已具备较强的抗风能力，一般风力在10级以下的台风影响时,就其平均风力来说,应为风电场带来良好的发电效益。由此,根据大型风机的性能指标以及我国现行的台风预报规定,一般可将登陆我国的台风划分为效益型、防御型和破坏型3类:

　　（1）效益型：受台风外围影响,最大风力在10级以下；

　　（2）防御型：受台风外围影响,最大风力在10~11级；

　　（3）破坏型：受台风外围影响,最大风力在12级以上。

　　由上，那些曾经撕裂风机的罪魁祸首基本就是破坏型台风这货，下面来八一八它的破坏力到底为何这么大。

　　二、那些年曾被台风撕裂的风机

　　2003年9月，台风“杜鹃”在汕尾登陆，红海湾风电场25台风机中13台受到损坏。

　　2006年，台风“桑美”正面袭击浙江苍南风电场，5台风机瞬间倒塌，若干风机叶片折断，损失高达7000万元以上。

　　2010年10月，强台风“鲇鱼”登陆福建漳浦，最大风力13级，六鳌风电场风机倒塌，叶片折断，电力线路烧损。

　　2014年7月，超强台风“威马逊”登陆海南文昌，中心风力17级，海南文昌风电场3台机组损毁，1台被整体吹倒，2台叶片飞掉；广东湛江徐闻勇士风电场15台风机被整体吹倒，3台出现叶片破裂、机舱被揭开、发电机掉落。

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　　三、风机的失效模式

　　台风对风机的损坏包括对叶片、刹车系统、机舱、测风装置、塔筒以及基础设施等部分的损坏，其中以整体倾覆、塔筒失效、叶片破坏居多。

　　3.1整体倾覆

　　风机在台风作用下，如果风机基础结构形式不合理、结构尺寸不足及埋深过小，将导致基底大面积脱开，进而结构整体倾覆，将带来巨大的经济损失。

　　3.2塔筒失效

　　对风机而言，塔筒刚度远不如基础，但塔筒底部却要承受与基础相近的荷载。塔筒底部及未设置加强环的部位是塔筒在台风中最容易损坏的部分，通常容易出现结构局部屈服或者局部屈曲现象。

　　3.3叶片破坏

　　在风机中，叶片刚度远小于基础与塔筒，是柔性最大的构件，但为了捕捉更多的风能，其结构较为复杂，故其失效模式亦复杂多样，其中以叶片根部折断、叶片局部弯剪扭破坏为主。

　　四、台风中的风机为何不堪一击

　　台风对风机的破坏主要与台风登陆过程中的突变风向、瞬变风速和极大湍流有关。此外，风场的地形环境和风机的结构设计与控制方法等因素也将影响风机的抗台风能力；台风往往伴随很多极端的气候现象，如强雷暴、洪水等，也将对风机造成一定损坏。

　　4.1突变风向

　　风向的瞬时变化值对风机安全性有重要的影响。台风的路径主要受海洋表面温度影响，而洋流复杂，海水温度无法有效监测，因此台风路行难以准确预测当台风来袭时，其风向可能瞬间改变。对于已经顺桨停机的变桨矩风机而言，风向突变意味着主风向从风机的正前方转到侧面，整个风机的受风面积也随之改变，从而直接威胁到结构安。此外，侧风和湍流使风叶受力最不利，继而造成风机的偏航系统损坏。

　　4.2瞬变风速

　　台风风速瞬时万变，这种强非平稳性会导致较大的风机极端荷载，依据经典随机振动理论，将产生较大的结构随机动力响应，从而引起结构强度破坏。

　　此外，当风速增大到一定程度后，处于不利地形的风机叶片先满足起振条件而发生振动，马上自动进入停机或紧急停机状态，偏航系统停止工作。此后由于风向继续改变，固定不动的风轮叶片受到的风攻角越来越大，并且同时风速在进一步增大，致使部分叶片完全进入严重发散的扭转颤振状态而损坏。

　　4.3 极大湍流

　　台风过程中的强湍流常常是风机振动失效的主要原因。湍流强度反映了风的脉动特征 , 湍流强度值越大 , 对风力机的破坏性越强。湍流强度I的计算公式为某时距的脉动风速标准方差σ与平均风速U的比值

　　I=σ/U

　　由上式可知，当风速越大时，湍流越小。但是，当台风来袭时，上下对流强烈，极大风速伴随着难以预测的极大湍流。风的湍流扰动对风机这样的柔性结构系统会产生一种随机的强迫振动，这将对风机的叶面和传动系统造成致命打击。

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