湖南大学破解NoorIII光热电站吸热塔风致振动难题

时间:2016-12-16 16:50来源:湖南大学新闻网

 

图:12月13日召开的NoorIII光热电站吸热塔风洞试验中期验收评审会

  非洲摩洛哥的Noor光热发电园区是全球规模最大的太阳能光热电站,其三期项目NoorIII光热电站吸热塔高达243m,为目前世界上最高的类似结构。如此庞然大物高耸入天,会不会被大风刮到?该如何抵抗大风挑战?

 由于吸能塔的外形与烟囱类似,NoorIII光热电站吸热塔的结构设计按照美国认证协会ACI-10规范进行设计,但当施工进行到50m高时,世界上最著名的结构风工程试验室——加拿大西安大略大学风洞实验室的研究发现,该塔设计的抗风能力不足以抵抗现实大风的挑战,且会发生大幅涡激共振,面临产生大幅振动的危险。如何增强吸热塔的抗风性能成了急需破解的一大技术难题。

  这一跨国难题提出后,湖南大学风工程试验研究中心陈政清院士课题组迅速“接招”,由李寿英副教授负责完成,同时邀请陈政清院士、华旭刚教授、回忆助理教授、博士生刘敏等参与研究。

  专家组以吸热塔需要的实际抗风能力为突破口,采用气弹模型风洞试验手段进行研究——制作1/200缩尺模型放入风洞中,并在其中不同部位安装了传感器,测出重要参数,这就好比人在医院做核磁共振检测疾病,以此来测试发热塔需要的实际抗风能力。

 

图:NoorIII光热电站吸热塔试验模型

  了解吸热塔需要的抗风值后,该如何进行抗风减振呢?

  电涡流技术成为了破解难题的关键。当成块的金属处于变化着的磁场中或者在磁场中运动时,金属体内都会产生感应电动势,从而在金属体内产生电流。当用这种金属板切割磁力线时,金属就会通过发热来耗散能量,从而达到减振的目的。

  专家们运用这种电涡流技术,对安装在模型上用于减振的质量调谐阻尼器(TMD)的减振效果进行研究,发现湖南大学提出的减振方式可使吸热塔在经受大风挑战时产生的“压力”减少60%!

 “电涡流技术在业界很早就有认识,但在大型土木工程中一般认为效率太低,陈政清院士将电涡流的效率提高了6-8倍,从而可以在大型土木工程结构中应用。”李寿英介绍道。

  12月13日,国家太阳能光热联盟理事单位——中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司在湖南大学组织召开了“NoorIII光热电站吸热塔风洞试验项目”中期验收评审会。项目负责人李寿英副教授代表课题组详细汇报了该项目的研究工作内容和已取得的成果,评审专家提出了许多中肯的、建设性的意见。国际风工程协会原主席YukioTamura教授评价该工作为“出色的”(Excellent)。

  目前,NoorIII光热电站建设方已采用湖南大学提出的减振方式,设计生产出四套电涡流TMD产品,预计2016年底完成现场安装。

  据了解,上海中心大厦、张家界玻璃桥、郴州赤石大桥都曾采用湖南大学风工程中心的TMD技术进行减振。(李妍蓉&郭婧 报道)

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