海上风电装置任意方向吸振系统制造方法及图纸

海上风电装置任意方向吸振系统，包括外壳、吸振组件，吸振组件设置于外壳内；所述吸振组件包括质量块、阻尼块，质量块设置于外壳内，并在质量块的水平方向、竖直方向、高度方向对称设置用于减振的阻尼块，且阻尼块和质量块连接。电磁能量采集组件包括线圈和磁铁，在外壳外部的相对的两侧设置线圈，且吸振组件位于线圈之间，磁铁安装在质量块上。本发明专利技术具有结构简单、吸振性能好等优点。本发明专利技术属于海上发电振动控制技术领域。

Vibration absorption system of offshore wind power plant in any direction

【技术实现步骤摘要】
海上风电装置任意方向吸振系统
本专利技术属于海上发电振动控制
，具体涉及一种海上风电装置任意方向吸振系统。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，正越来越受到重视。海上的风力资源更为丰富，同时海域范围广泛，且将风力机安装在海面上可以避免视觉冲击和噪声污染，因此人们开始将关注并实施海上的风能发电。目前，普遍采用海上浮式风机安装在海上以进行发电。海洋环境十分复杂，海上浮式风机的结构承受着海洋环境中多种随时间和空间变化的随机外部荷载，如风、波浪、海冰等，甚至有时还受到地震的作用。现有的海上浮式风机由叶片、机身、塔架、浮体平台、锚链等多部分组成，受到风场、波浪、潮流等共同作用，受力非常复杂，振动特性比较复杂。因此如何抵消海上风电装置的受力、振动带来的不稳定，以保证海上风电装置的稳定性，从而保证风机可以平稳安全的运行，国内外科研人员针对海上风电装置的受力、振动这一方面开展了大量研究工作，并提出了多种减振控制方法。常用的振动控制策略有被动控制、半主动控制和主动控制。海上风电装置因为受到外界载荷复杂，是一个6自由度系统，而现在研究的模型过于简化，研究时只考虑了简单情况造成单一受力时的单自由度的振动，而无法对海上风电装置在海面上纵摇、垂荡等主要且较为复杂的运动形式进行分析。因此研究较为简单，在纵摇、垂荡等运动形式下，海上风电装置的受力及振动分析的结果偏差较大，进而导致采取的吸振措施效果不佳，海上风电装置的稳定性差，发电性能受到影响。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种海上风电装置任意方向吸振系统，它具有结构简单、吸振性能好等优点。海上风电装置任意方向吸振系统，包括外壳、吸振组件，吸振组件设置于外壳内；所述吸振组件包括质量块、阻尼块，质量块设置于外壳内，并在质量块的水平方向、竖直方向、高度方向对称设置用于减振的阻尼块，且阻尼块和质量块连接。采用此结构，通过在质量块上的水平方向、竖直方向、高度方向对称设置阻尼块，从而实现多自由度、多方向的吸振、减振，因此能在海上更复杂的环境和受力振动中有效地吸振、减振，吸振性能好。作为一种优选，阻尼块包括电流变弹性体和可变刚度弹簧。采用此结构，电流变弹性体采用电流变材料制成，电流变材料是一种流变性能可由外加电场控制的智能材料，在外加电场的作用下，具有响应速度快、工作能耗低、致动力变化范围大等优点，利用电流变弹性体在电场作用下的流变特性，设计简单的可变阻尼部件；可变刚度弹簧是指弹簧的刚度可以根据实际情况来进行控制刚度的大小，实现主动控制；通过组合而成的阻尼块，能更充分地发挥二者的减振、缓冲性能，进而进一步提升本吸振系统的吸振性能。作为一种优选，质量块为矩形体。采用此结构，质量块易于制造、安装，同时也便于安装连接阻尼块。作为一种优选，电流变弹性体和所述可变刚度弹簧均为3对，在矩形体的前后面、左右面、上下面上均对称设置一对电流变弹性体和一对可变刚度弹簧。采用此结构，在能保障吸振组件多自由度减振的条件下，简化电流变弹性体和所述可变刚度弹簧的数量及布置，简化了结构，节约了成本。作为一种优选，质量块为球形体。采用此结构，质量块易于制造、安装。作为一种优选，还包括振动调节组件，振动调节组件包括传感器、控制模块，传感器安装于风电装置的机架塔内，且传感器和控制模块电连接，控制模块和阻尼块连接。采用此结构，通过传感器采集信号并传递给控制模块，控制模块发送控制信后作用于阻尼块，使可变刚度弹簧和电流变弹性体产生变形，从而改变结构材料的应力状态或阻尼，进而更好地控制质量块的运动幅度，自适应于外界因素产生的振动，达到更好的达到减振、吸振效果。作为一种优选，质量块采用碳钢材质制成。作为一种优选，还包括电磁能量采集组件，电磁能量采集组件安装于外壳外部和吸振组件上。采用此结构，通过电磁感应原理采集电量直接使用或存储备用。作为一种优选，外壳呈中空的矩形体，吸振组件置于矩形体内的中部空心处。采用此结构，外壳的结构简单、规整，不但利于在外壳外部安装吸振组件及电磁能量采集组件，同时也便于将整个吸振系统安装于海上风电装置的机舱内。本专利技术的优点：本专利技术基于TMD机构(调频质量阻尼器)的工作原理，通过在质量块上的水平方向、竖直方向、高度方向对称设置阻尼块，从而实现多自由度、多方向的吸振、减振，因此能在海上更复杂的环境和受力振动中有效地吸振、减振，吸振性能好；并且，在质量块的每个面上均设置电流变弹性体和可变刚度弹簧，因此进一步提升吸振、减振性能；本专利技术还在外壳外部任一的两侧设置线圈，并在两线圈之间的质量块上安装磁铁，从而通过磁铁和线圈相对运动产生的电量，并对电量直接使用或存储备用。附图说明图1为本专利技术一个实施例的结构示意图。图2为本专利技术一个实施例中吸振组件的结构示意图。图3为本专利技术安装海上风电装置的示意图。图4为本专利技术的控制流程示意图。其中，1-浮动平台，2-机塔架，3-叶片，4-机舱，5-海上风电装置任意方向吸振系统，6-可变刚度弹簧，7-电流变弹性体，8-质量块，9-磁铁，10-线圈，11-外壳，12-吸振组件。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的具体说明。海上风电装置任意方向吸振系统，它包括外壳、吸振组件、电磁能量采集组件，吸振组件设置于外壳内，电磁能量采集组件设置于外壳和吸振组件上。当海上风电装置在情况的复杂海面上收到外界激励产生振动时，吸振系统随之产生相同自由度的振动，吸振组件在外壳内产生与海上风电装置相反自由度的振动，从而使海上风电装置的振动衰减甚至抵消，达到吸振、消能的作用，进而使得海上风电装置稳定地运行。电磁能量采集组件用于采集电量直接使用或存储备用。电磁能量采集组件利用电磁感应原理，电磁能量采集组件在吸振组件移动情况下导致内部电场发生变化，致使电磁能量采集组件产生电量，并将采集的电量直接使用或储备使用。外壳应为内部具有一定的空间，以用于安装吸振组件、电磁能量采集组件。例如，可以为六面体、球形体等，并在六面体或球形体内部挖空，以形成中空的六面体、球形体等。在本实施例中，外壳为中空的矩形体(长方体或正方体)，矩形体的内部空心，在矩形体内部空心处安装吸振组件和电磁能量采集组件。吸振组件如图1和图2所示。吸振组件包括质量块、阻尼块，阻尼块分别沿着质量块的水平方向(即X轴)、竖直方向(即Y轴)、高度方向(即Z轴)对称设置于质量块上。质量块可为矩形体、球形体等，本实施例中采用矩形体状的质量块。质量块采用碳钢材质制成，因此易于在外壳内随着吸振系统一起振动。在矩形体的六个面上均布置阻尼块，两两相互平行的面上的阻尼块对称设置。阻尼块包括可变刚度弹簧和电流变弹性体。在本实施例中，在矩形体状的质量块的每个面上均布置一个可变刚度弹簧和电流变弹性体。如图1所示，电磁能量采集组件包括电路板、蓄电池、磁铁和线圈。在系统对结构减振的同时，通过电磁能量采集组件收集由磁铁和线圈相对运动产生的电能，可为在系统电池电量用完又无法及时更换时提供电能。线圈安装外壳外部的相对的两侧，本实施例中线圈为六个，即在矩形体外部的每个侧面各安装一个线圈。在质量块的左右、前后、上下六个面上均固定设置磁铁，且吸振组件、磁铁均处于线圈之间。线圈和电路板电连接，电路板和蓄电池电连接；电路板、蓄电池均与现市面上的可充电手电筒的蓄电、放电原理相同。当产生电量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海上风电装置任意方向吸振系统，其特征在于：包括外壳、吸振组件，吸振组件设置于外壳内；所述吸振组件包括质量块、阻尼块，质量块设置于外壳内，并在质量块的水平方向、竖直方向、高度方向对称设置用于减振的阻尼块，且阻尼块和质量块连接。

【技术特征摘要】
1.海上风电装置任意方向吸振系统，其特征在于：包括外壳、吸振组件，吸振组件设置于外壳内；所述吸振组件包括质量块、阻尼块，质量块设置于外壳内，并在质量块的水平方向、竖直方向、高度方向对称设置用于减振的阻尼块，且阻尼块和质量块连接。2.根据权利要求1所述海上风电装置任意方向吸振系统，其特征在于：所述阻尼块包括电流变弹性体和可变刚度弹簧。3.根据权利要求2所述海上风电装置任意方向吸振系统，其特征在于：所述质量块为矩形体。4.根据权利要求3所述海上风电装置任意方向吸振系统，其特征在于：所述电流变弹性体和所述可变刚度弹簧均为3对，在矩形体的前后面、左右面、上下面上均对称设置一对电流变弹性体和一对可变刚度弹簧。5.根据权利要求2所述海上风电装置任意方向吸振系统，其特征在于：所述质量块为球形体。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼，李学军，魏克湘，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43