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Classification de l'énergie éolienne et de la résistance au vent du mât élévateur

201917 décembre

La classification du ventLa conception du mâtRésistance au vent

Force du ventFait référence à la force du vent qui souffle sur un objet。Généralement basé sur divers phénomènes provoqués par le vent soufflant sur le sol ou la surface de l'eau,Divisez la magnitude du vent en 18 niveaux,Le minimum est le niveau 0,Niveau maximum 17。

Vitesse du ventEst la vitesse du vent。Plus la différence de pression d'air entre deux endroits adjacents est grande,Plus l'air circule vite,Vitesse du vent plus élevée,La puissance du vent est naturellement grande。Donc, généralement, le vent est utilisé pour exprimer la taille du vent。L'unité de vitesse du vent est exprimée en mètres par seconde ou en kilomètres par heure。Et quand les prévisions météorologiques sont publiées,Utilisez principalement le niveau de vent。

Tableau de puissance éolienne

 

Niveau de vent nom Vitesse du vent(SP) (km / h) Objets terrestres Vagues Vague haute(m) le plus élevé(m)
0 Pas de vent 0.0-0.2 <1 Silencieux,Fumer tout droit calme 0 0
1 air léger 0.3-1.5 15 du mois La fumée montre la direction du vent Pic micro-ondes sans gouttelettes 0.1 0.1
2 Légère brise 1.6-3.3 611 du mois Sentez-vous venteux La crête de la petite vague n'est pas cassée 0.2 0.3
3 brise 3.4-5.4 1219 du mois Déploiement du drapeau Rupture du pic d'ondelettes 0.6 1
4 Brise 5.5-7.9 20-28 Faire sauter la poussière Pic Xiaolang Baimo 1 1.5
5 Brise fraîche 8.0-10.7 29-38 Petite balançoire d'arbre Groupe Zhonglang Zhemo Peak 2 2.5
6 grand vent 10.8-13.8 39-49 Le fil est sain Big Waves Baimo Lifeng 3 4
7 Vent fort 13.9-17.1 50-61 Difficulté à marcher Briser le sommet de la mousse blanche en bandes 4 5.5
8 grand vent 17.2-20.7 62-74 Détruire les branches Les vagues grandissent et il y a des vagues 5.5 7.5
9 grand vent 20.8-24.4 75-88 Petite maison endommagée Vague en arrière 7 10
10 Vent fort 24.5-28.4 89-102 Déraciner les arbres Les vagues roulent et rugissent 9 12.5
11 tempête 28.5-32.6 103-117 Dommages importants Les crêtes sont toutes des gouttelettes 11.5 16
12 typhon 32.7-36.9 117-134 Dévastateur Les vagues sont écrasantes 14
(Premier ouragan)
13 typhon 37.0-41.4 134-149
(Premier ouragan)
14 Typhon puissant 41.5-46.1 150-166
(Deuxième ouragan)
15 Typhon puissant 46.2-50.9 167-183
(Ouragan de catégorie 3)
16 super typhon 51.0-56.0 184-201
(Ouragan de catégorie 3)
17 super typhon 56.1-61.2 202-220
(Ouragan de catégorie 4)
17Au-dessus du niveau du sol super typhon ≥61,3 ≥221
(Ouragan de catégorie 4)
super typhon ≥250
(Ouragan de catégorie 5)

Note 1:La vitesse du vent indiquée dans ce tableau se réfère à la valeur de la vitesse du vent à 10 mètres au-dessus du sol sur un sol plat。

Note 2:Super typhoon (super typhoon) est le titre du typhon de haute intensité aux États-Unis。

 

Types d'instruments de mesure de la vitesse du vent

A Anémomètre à vent。C'est le type d'anémomètre le plus courant。 L'anémomètre à coupelle rotative a été inventé pour la première fois par J.T.R. Rubinson (1846),C'était quatre tasses,Plus tard, passé à trois tasses。Trois coupelles vides paraboliques ou hémisphériques fixées sur le cadre à 120 degrés l'une de l'autre sont toutes alignées,L'ensemble du cadre et la coupe du vent sont montés sur un arbre tournant librement。La coupe du vent tourne autour de son axe sous l'action du vent,Sa vitesse est proportionnelle à la vitesse du vent。La vitesse peut utiliser des contacts électriques、Tachogénérateur ou enregistrement de compteur photoélectrique。

deux Anémomètre à hélice。C'est un anémomètre avec un ensemble d'hélices à trois ou quatre pales tournant autour d'un axe horizontal。L'hélice est montée à l'avant d'une girouette,Faire en sorte que son plan de rotation soit toujours face à la direction du vent,Sa vitesse est proportionnelle à la vitesse du vent。

trois Anémomètre à fil chaud。Un fil chauffé par un courant électrique,L'air qui coule le rend frais,Utilisez le taux de dissipation thermique pour avoir une relation linéaire avec la racine carrée de la vitesse du vent,Linéarisé par circuit électronique (pour un étalonnage et une lecture faciles),Anémomètre Hotline。L'anémomètre à fil chaud marque deux types: le chauffage indirect et le chauffage direct。Le fil chaud indirect est généralement un fil de cuivre au manganèse,Son coefficient de température de résistance est proche de zéro,Il y a des éléments de mesure de la température sur sa surface。Le fil chaud à chauffage direct est principalement du fil de platine,La température du fil chaud lui-même peut être directement mesurée tout en mesurant la vitesse du vent。L'anémomètre à fil chaud a une sensibilité plus élevée à des vitesses de vent faibles,Convient pour la petite mesure de la vitesse du vent。Sa constante de temps n'est que de quelques centièmes de seconde,C'est un outil important pour la turbulence atmosphérique et la mesure agrométéorologique。

quatre Anémomètre acoustique。La composante de la vitesse du vent dans la direction de l'onde sonore augmentera (ou diminuera) la vitesse de l'onde sonore,L'anémomètre acoustique réalisé avec cette fonction peut être utilisé pour mesurer la composante de la vitesse du vent。L'anémomètre acoustique comporte au moins deux paires d'éléments de détection,Chaque paire comprend un sondeur et un récepteur。Faire se propager les ondes sonores des deux générateurs sonores dans des directions opposées,Si un groupe d'ondes sonores se propage le long de la composante de vitesse du vent,L'autre groupe s'est répandu contre le vent,Ensuite, la différence de temps entre les impulsions sonores reçues par les deux récepteurs sera proportionnelle à la composante de la vitesse du vent。Si deux paires de composants sont installées dans les directions horizontale et verticale en même temps,Vous pouvez calculer la vitesse du vent horizontal séparément、Direction du vent et vitesse verticale du vent。En raison de l'anti-interférence ultrasonique、Bonne directionnalité,La fréquence des ondes sonores émises par les anémomètres acoustiques se situe principalement dans la gamme des ultrasons。

Différents types d'anémomètres peuvent être appliqués à différentes occasions,Actuellement, les anémomètres à turbine et les anémomètres thermiques sont les plus utilisés.。

surLa conception du mâtCompréhension de la résistance au vent

La résistance au vent du mât est l'un des indicateurs techniques importants des produits de mât。Chaque client souhaite connaître le mât qu'il utilise une fois la charge installée,Combien de vent peut résister,Mais actuellement,Presque personne ne peut répondre à cette question avec précision。En effet, la résistance au vent du mât élévateur est déterminée par les trois facteurs suivants:

Un matériau et une structure de mât

Utiliser la hauteur du mât B

Poids de charge C、Volume et forme

Lorsque les trois conditions ci-dessus sont claires,Pour obtenir un indice de résistance au vent spécifique,Il y a trois façons:

(1) Calculs théoriques utilisant l'analyse par éléments finis et d'autres méthodes。

(2) Une expérience de simulation convertit différents niveaux de vent en pression du vent,Réutiliser les méthodes physiques(Se rallier)effectuer des tests。

(3) Expérience en soufflerie: mettre le mât et la charge dans la soufflerie,Simuler la vitesse du vent pour les tests。

Parmi les trois méthodes ci-dessus,La troisième méthode peut fournir une valeur plus proche de la valeur réelle。mais,Les exigences de coût et de condition des expériences en soufflerie sont très élevées。par exemple,18Expérience en soufflerie avec un mât d'un mètre avec charge,Y a-t-il une si grande soufflerie?Peut faire?Combien ça coûtera?C'est tout un problème。et donc,Pour les fabricants de mâts,L'indice de performance de résistance au vent du mât ne peut être fourni que par les deux premières méthodes mentionnées ci-dessus。

Méthode de calcul de la résistance au vent du mât

(Cette méthode de calcul est une formule de calcul théorique simple,pour référence seulement。)

par exemple:

Il y a un paratonnerre d'une hauteur de 5 mètres en tube d'acier de Φ50 mm sur le toit;Fixé par 4 vis M10;La pression du vent et la force du vent sous le 10e vent sont calculées comme suit:

Tout d'abord:La pression du vent est la pression du vent sur un plan perpendiculaire à la direction du flux d'air。

Selon l'équation de Bernoulli,La pression dynamique du vent est:wp = 0,5·ro·v2

Où wp est la pression du vent[kN / m2];ro est la densité de l'air[kg / m3];v est la vitesse du vent[SP]

En raison de la densité de l'air(ro)Gravité japonaise(r)La relation est:r = ro·g;Parce que ce ro = r / g;Avoir:wp = 0,5·r·v2 / g;

Dans l'état standard,Densité de l'air r = 0,01225[kN / m3];Accélération de la pesanteur g = 9,8[m / s2],Avoir:wp = v2 / 1600

Remplacez la vitesse du vent par,Un coup de vent à 10 niveaux équivaut à 24,5-28,4 m / s,Prenez la limite supérieure de la vitesse du vent 28,4 m / s,Pression du vent wp = 0,51[kN / m2]

C'est environ 51 kgf par mètre carré。

Pour ce paratonnerre,Sa surface au vent est égale à 0,25 m2;La pression qu'il porte sous le 10e vent est:12.75kN;Longueur du bras 2,5 m;

Selon la formule du levier en mécanique,A ce moment, le moment où la vis de fixation s'appuie est:31.875kN.m;

En supposant que la longueur de la vis est de 10 cm;La force de traction totale des 4 vis est de 318,75 kN

Vérifiez le manuel mécanique (reportez-vous également à GB / T 3098.13-1996),Le couple de rupture de la vis M10 est de 102KN,Ensuite, sa force combinée est 408KN。

Parce que la force de vis fixe 408KN est supérieure à 318,75KN,et donc,Ce paratonnerre ne sera pas soufflé sous le 10e vent。

La conception du mâtLe calcul de la résistance au vent est beaucoup plus compliqué,Parce que sur cette base, le matériau et la structure du mât élévateur lui-même doivent être considérés、montage、Utiliser la hauteur、Facteurs tels que le poids et la forme de la charge,Il existe également des différences dans l'environnement d'utilisation du client,Les paramètres réels des diverses conditions climatiques sont différents,Les résultats sont également différents。Cependant, il est difficile de disposer de données précises collectées à partir de divers paramètres météorologiques,Donc pour les fabricants de mâts de levage,Les paramètres de performance technique du mât élévateur produit doivent être supérieurs aux paramètres techniques théoriques calculés。

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