陆上风力发电机塔筒减振阻尼索制造技术

本实用新型专利技术公开了一种陆上风力发电机塔筒减振阻尼索。本实用新型专利技术的技术要点是，它包括均布于塔筒周围、连接于塔筒与地面间的若干套阻尼索装置；所述阻尼索装置包括主索和副索，主索和副索上端与风力发电机风叶扫过面下方的塔筒相连，下端则与地面锚固装置的锚杆相连；副索垂度较大，安装在主索的正上方，其下端通过复位弹簧装置与地面锚固装置的锚杆相连；主索下端则依次通过复位弹簧装置和阻尼器与地面锚固装置的锚杆相连；主索与副索间通过多根吊杆连接，使得主索垂度较小，成近似直线形。本实用新型专利技术利用塔筒风致振动时与地面的振动位移，驱动耗能阻尼器消耗塔筒振动能量，从而抑制风机塔筒振动。

Vibration Damping Cable for Tower Tube of Land Wind Turbine

【技术实现步骤摘要】
陆上风力发电机塔筒减振阻尼索
本技术属于风力发电机塔筒减振
，具体涉及一种陆上风力发电机塔筒减振阻尼索。
技术介绍
风力发电机塔筒在强风作用下可能因漩涡激励、脉动风、风叶飞舞、风叶对塔筒周期性遮挡、传动轴的偏心转动等引发塔筒的大幅振动，导致塔筒基础开裂、塔筒疲劳破坏等事故发生。为了获取更大的风能转化功率，降低发电成本，实现在低风速的东部发达城市周边发电，塔筒的高度不断增长，塔筒大幅、多模态振动已成为塔筒高度增长最大的障碍。现有风机塔筒减振主要采用调谐减振，调谐减振的原理是在塔筒内通过弹簧和阻尼器连接一质量块，通过合理设计质量块的质量，弹簧刚度和阻尼器参数，而形成调谐质量阻尼器(TMD)，如图1所示。图1中，m为质量块的质量，k为弹簧刚度，c为阻尼器阻尼，M为主结构的质量，k1为主结构刚度，c1为主结构阻尼，F为结构所受到的风、流体等激励荷载的动力部分，F0为外激励的幅值，ω为外激励的频率，t为时间。当塔筒发生大幅振动时，利用共振原理，即TMD的频率与塔筒振动频率一致，使TMD发生大幅振动，利用TMD的惯性力平衡外加激励，从而抑制结构的振动。TMD的减振原理决定了其仅能对塔筒的单阶频率进行减振，当TMD本身的频率与结构振动频率偏离时，TMD的振幅迅速减小，导致其减振效果迅速下降。同时，随着结构振动频率的减小，惯性力迅速减小，可能难以平衡外加激励。高耸的塔筒不但具有极低的基频，同时会发生多阶频率的振动。采用耗能阻尼器(包括各种流体阻尼器、摩擦阻尼器、橡胶阻尼器、金属阻尼器、电涡流阻尼器等耗能元件)减振的方式，由于阻尼器本身尺寸小，仅能安装在塔筒基础处，而塔筒振动主要表现为悬臂梁式振动，塔筒下部振动很小，波峰处于塔筒中、上段，仅能安装于塔筒临近基础位置的耗能阻尼器的效果无法发挥，因而目前耗能阻尼器无法抑制高耸塔筒的风致振动。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现在技术存在的上述缺陷，提供一种利用塔筒风致振动时与地面的振动位移，驱动耗能阻尼器消耗塔筒振动能量，从而抑制风机塔筒振动的陆上风力发电机塔筒减振阻尼索。本技术的目的是通过如下的技术方案来实现的：该陆上风力发电机塔筒减振阻尼索，它包括均布于塔筒周围、连接于塔筒与地面间的若干套阻尼索装置；所述阻尼索装置包括主索和副索，主索和副索上端与风力发电机风叶扫过面下方的塔筒相连，下端则与地面锚固装置的锚杆相连；副索垂度较大，安装在主索的正上方，其下端通过复位弹簧装置与地面锚固装置的锚杆相连；主索下端则依次通过复位弹簧装置和阻尼器与地面锚固装置的锚杆相连；主索与副索间通过多根吊杆连接，使得主索垂度较小，成近似直线形。具体的，所述副索下端的复位弹簧装置包括通过副索连接器与副索下端连接的副索拉杆，位于副索连接器之下的锚杆内依次固连有副索上限位板和副索下限位板，副索上限位板与副索下限位板之间固连有保护筒，副索拉杆活动穿过副索上限位板的中心孔后套有副索弹簧，副索弹簧底端的副索拉杆上固连有副索承压板，副索弹簧位于保护筒内。具体的，所述主索下端的复位弹簧装置包括通过分压板与主索下端连接的主索拉杆，位于分压板之下的锚杆内依次固连有主索上限位板和主索下限位板，主索上限位板与主索下限位板之间固连有保护筒，主索拉杆活动穿过主索上限位板的中心孔后套有主索弹簧，主索弹簧底端的主索拉杆上固连有主索承压板，主索弹簧位于保护筒内；所述主索下端的阻尼器包括固接于主索下限位板底面上的阻尼器外缸体，阻尼器活塞杆的上端活动穿过主索下限位板的中心孔后，通过主索连接器与主索拉杆下端连接。具体的，所述地面锚固装置包括与锚杆底端固接的分压板，分压板与采用钢筋混凝土制作的锚碇底板铸成一体，锚碇底板埋入地面下，上覆盖沙土；在锚杆周围采用钢筋混凝土制作而成锚碇墙。具体的，所述锚杆采用四根精轧螺纹钢竖向环绕而成，锚杆与主、副索的上、下限位板间通过螺母固定。具体的，所述阻尼索装置为三套，均匀环绕于塔筒周围。本技术具有如下创新点及有益效果：(1)利用地面锚碇抑制塔筒的大幅振动。(2)利用副索的大垂度、小索力，对主索进行多点弹性悬挂，使主索在较小的预张力下保持近似直线，具有最大的张拉刚度。(3)利用主索与复位弹簧的大刚度比，实现当塔筒振动时，复位弹簧发生较大变形，而主索变形较小。(4)利用复位弹簧的大变形，驱动阻尼器耗能减振。(5)适当的预张力和阻尼器参数，可以保证主索总处于张紧状态。(6)利用锚碇与沙土的重力提供锚固力。(7)以精轧螺纹钢为锚杆，不但可以与锚碇牢固连接，同时采用四根螺纹钢为锚杆，其刚度大，易安装，与限位板连接方便，调节也方便。(8)采用限位板对于调整索力方便。附图说明图1是现有调谐质量阻尼器(TMD)的原理示意图。图2是本技术实施例安装使用时的立面结构示意图。图3是图2中Ⅰ处的放大图。图4是图3中分压板的结构示意图。图5是图4的A-A剖面图。图6是图2中阻尼索装置中主索与副索的连接示意图。图7是图2中地面锚固装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步详细的描述。参见图2至图7，本实施例的陆上风力发电机塔筒减振阻尼索，它包括均布于风力发电机1的塔筒2周围、连接于塔筒2与地面间的三套阻尼索装置3，三套阻尼索装置3沿塔筒2按120°圆心角安装，抑制塔筒任意方向的振动。从图6中可见，阻尼索装置3包括主索301和副索302，主索301和副索302上端与塔筒2相连(锚固位置在风力发电机1的风叶扫过面下方的安全位置，但尽量上移)，下端则与地面锚固装置4的锚杆401相连；副索302的垂度较大，安装在主索301的正上方，副索302的下端通过复位弹簧装置与地面锚固装置4的锚杆401相连；主索301下端则依次通过复位弹簧装置和阻尼器与地面锚固装置4的锚杆401相连，并且还可以加滑轮改变索力方向；主索301与副索302间通过多根吊杆303连接，吊杆303对主索301形成多点弹性悬挂，适当调整主索301、副索302的张拉力，使得主索301成近似直线。参见图3，本实施例中，副索302下端的复位弹簧装置包括通过副索连接器304与副索302下端连接的副索拉杆305，位于副索连接器304之下的锚杆401内依次固连有副索上限位板306和副索下限位板307，副索上限位板306与副索下限位板307之间固连有保护筒308，副索拉杆305活动穿过副索上限位板306的中心孔后套有副索弹簧309，副索弹簧309底端的副索拉杆305上固连有副索承压板310，副索弹簧309位于保护筒308内。其中，副索连接器304的结构与以下所述分压板311的结构类似。参见图3，本实施例中，主索301下端的复位弹簧装置包括通过分压板311与主索301下端连接的主索拉杆312，参见图4、图5，分压板311是一个带有中心孔3111和多个边孔3112的圆盘，主索拉杆312上端穿过中心孔3111并用螺母固定，由多股钢绞线(或其它高强度、高刚度的材料)组成的主索301的每股钢绞线穿过边孔3112并用锚具固定。位于分压板311之下的锚杆401内依次固连有主索上限位板313和主索下限位板314，主索上限位板313与主索下限位板314之间固连有保护筒315，主索拉杆312活动穿过主索上限位板313的中心孔后套有主索弹簧316，主本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陆上风力发电机塔筒减振阻尼索，其特征在于：它包括均布于塔筒周围、连接于塔筒与地面间的若干套阻尼索装置；所述阻尼索装置包括主索和副索，主索和副索上端与风力发电机风叶扫过面下方的塔筒相连，下端则与地面锚固装置的锚杆相连；副索垂度较大，安装在主索的正上方，其下端通过复位弹簧装置与地面锚固装置的锚杆相连；主索下端则依次通过复位弹簧装置和阻尼器与地面锚固装置的锚杆相连；主索与副索间通过多根吊杆连接，使得主索垂度较小，成近似直线形。

【技术特征摘要】
1.一种陆上风力发电机塔筒减振阻尼索，其特征在于：它包括均布于塔筒周围、连接于塔筒与地面间的若干套阻尼索装置；所述阻尼索装置包括主索和副索，主索和副索上端与风力发电机风叶扫过面下方的塔筒相连，下端则与地面锚固装置的锚杆相连；副索垂度较大，安装在主索的正上方，其下端通过复位弹簧装置与地面锚固装置的锚杆相连；主索下端则依次通过复位弹簧装置和阻尼器与地面锚固装置的锚杆相连；主索与副索间通过多根吊杆连接，使得主索垂度较小，成近似直线形。2.根据权利要求1所述陆上风力发电机塔筒减振阻尼索，其特征在于：所述副索下端的复位弹簧装置包括通过副索连接器与副索下端连接的副索拉杆，位于副索连接器之下的锚杆内依次固连有副索上限位板和副索下限位板，副索上限位板与副索下限位板之间固连有保护筒，副索拉杆活动穿过副索上限位板的中心孔后套有副索弹簧，副索弹簧底端的副索拉杆上固连有副索承压板，副索弹簧位于保护筒内。3.根据权利要求1所述陆上风力发电机塔筒减振阻尼索，其特征在于：所述主索下端的复位弹簧装置包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹见达，段志博，杨善斌，禹蒲阳，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43