风机叶片运输装置研究现状

风力发电场主要建设在海拔较高的山区或开阔的平原地区。由于山区受地形的影响，风电路的设计困难较大，除了控制纵坡满足运输车辆的爬坡性能之外，还要考虑平曲线半径及加宽的影响。在风电路的设计中我们既要结合交通部颁发的公路工程规范中相应的规程及林业部颁发的林区公路设计规范中的相应规程，还要根据实际情况，按照设备运输厂家提供的车辆参数综合考虑设计。[1]分析一下陆上风电场总承包工程的成本，除了风电机组本身以外，风电场项目还包括其他成本，如前期开发、土地租赁、电网接入和融资成本等，而这些成本在不同国家、不同地区和不同环境有不同的成本结构。这些成本大致占风电场总投资的20%-40%，其中10%-15%用于风电机组基础的投资。[2]由于道路改造费用十分高昂，因此采取新型运输装置对可能存在的障碍进行避让，能够大大节约道路改造费用，预计可节约50%或更多道路改造费，使得风场建设成本大大降低。

在传统的风机叶片运输方法中，主要是以水平放置运输为主[3]，在根部和约总长2/3处加上两个固定支撑，叶片水平放置于半挂车体[4]上运输，这样的运输装置优点是结构简单，但是这种运输装置对运输道路的要求非常高，如果遇到复杂的路面情况由于车体过长，常常导致无法转弯或者尾部和路边障碍发生干涉，从而导致通过性受到限制。

为解决这一难题，可采取举升运输的方法运输风机叶片。目前已经有西方已经有多个国家研制出以举升运输方法运输风机叶片的装置[5]，国内也有类似成功例子[6]。研究国内外已有的风机叶片举升运输方案。其中固定式举升装置分为前置液压缸[7]和中置液压缸[8]两种布置方式，前置液压缸的优点是结构比较紧凑，但是油缸的工作压力较大，叶片根部所受弯矩载荷也较大[9]。中置液压缸正好相反，油缸的工作压力和叶片根部所受弯矩载荷都较小，但是在车板中部需向下留出液压缸安装空间，水平安装容易造成液压缸受力情况不佳[10]。旋转式举升装置根据调整整体结构重心方法的不同，也有固定配重调心和转向随动配重调心两种方案[11]，固定配重的好处是结构简单可靠，缺点是无法应用于所有叶片，调心的效果也较差[12]，转向随动配重是在旋转的同时配重块随之运动，有效地解决了不同风叶的调心问题，但缺点是控制装置复杂，机构可靠性差。目前还没有特别优秀的解决方案，同时解决上述问题。

设备的设计是一个优化设计的过程[13-18]，它本身是一个成本与结构相互妥协的产物，设计优化目标是从最开始的稳定性最大化到功能最大化再到现在的性价比最优化。风机叶片是一个纤维增强材料制成的薄壳结构[19]。结构上分3个部分:第一部分为根部，材质一般为金属;第二部分为外壳，一般为复合材料，通常是使用纤维增强体与基体树脂复合而成。根据具体需要选用增强纤维材料，再用

树脂进行复合，成型出半个外壳。一对半个外壳粘在一起形成一个承载外壳;第三部分为主梁，即加强筋或加强框，一般为玻璃纤维或碳纤维增强复合材料。如何在运输过程中同时兼顾通过性和稳定性，是需要解决的关键问题。[20]

装备的校核分析是对叶片结构初步设计的一种验证，设计人员根据其分析结果进行修正，确定最终结构形式。[21-23]国内有关叶片举升运输装备设计方法的研究主要是研究单纯的举升运动，基本没有提出举升和旋转的复合运动方法，同时尚缺乏有针对性的设计依据和准则，对于与结构设计相关的载荷等问题也没能给出明确且有意义的答案，其有限元数值分析方法也都是基于单纯举升用设备，基本没有针对自主设计举升和旋转的复合运输装备的校核分析。