用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构，位于最上方的一段所述塔筒中设置有预应力环形调谐质量阻尼器。采用以上技术方案，利用环形质量体产生的惯性力来耗散能量，通过上部预应力拉索和下部预应力拉索能够灵活地调节环形质量体的预应力与悬挂高度，从而实现双重调谐环形质量体自身的频率，并且，由于环形质量体上设置有线缆过孔，不影响线缆的通过，从而在不会改变风电设备安装维护方式；预应力环形调谐质量阻尼器构造简单、传力明确、体系稳定，单、双调谐协同功能的设计既适用于高频率的风振或小震，又适用于罕遇大震的复合减振控制，并且布置位置灵活，可应用于各类大小规格不同的高柔塔体。柔塔体。柔塔体。

【技术实现步骤摘要】
用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构


[0001]本技术涉及风力发电设备
，具体涉及一种用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构。

技术介绍

[0002]风电具有无污染、可再生、低成本、广分布等显著优势，近年来得到世界各国重视并逐步成为清洁能源主力军。截止2019年底，我国风电装机容量已达2.21亿kW，雄踞世界第一。为提高发电效率及适应低风速地区风电机组运行要求，风机正向大兆瓦方向发展，其塔架结构逐步变高、变柔导致风机自振频率降低，已逐步接近风、浪等外界荷载频率，从而易引发风机塔架共振。过大振动不但降低塔架自身疲劳寿命，且对发电机组性能有较大影响，将减少风机整体寿命及降低发电效率。因此，风机向大兆瓦方向发展就必须解决塔架过大振动问题。
[0003]近年来较多学者和工程人员针对风机提出了多种被动减振技术及装置的理论概念设计，主要分为调谐液体阻尼器(Tuned liquid damper，简称TLD)和调谐质量阻尼器(Tuned mass damper，简称TMD)两种。
[0004]其中，调谐液体阻尼器是一种典型有效的被动结构减振控制装置，其减振控制的原理是将水箱固定在被控结构上，通过水箱中的液体晃动对容器内壁两侧产生的动压力差形成减振力。然而，调谐液体阻尼器应用于风机塔架最大的瓶颈是，其水箱中不规则的流体波动导致控制力难以准确计算，因此该装置的理论有待进一步完善。
[0005]调谐质量阻尼器将质量块自身的振动频率调整至风机塔架振动的主要频率附近，通过调谐质量阻尼器与风机塔架间的相互作用实现能量从风机塔架到质量阻尼器的转移，从而达到转移目的。而调谐质量阻尼器分为支撑式TMD和悬吊式TMD，支撑式TMD一般需要布置于风机的顶部，但是风机顶部机舱空间有限，不利于布置。因此在风机塔筒内部布置悬吊式TMD应运而生，但是悬吊式TMD只能通过摆长调节其频率，由于塔架内部的空间极为有限，悬吊式TMD的摆动角度非常小，而小摆角下提供控制力则十分有限，导致减震效果不理想。
[0006]解决以上问题成为当务之急。

技术实现思路

[0007]为解决以上的技术问题，本技术提供了一种用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构。
[0008]其技术方案如下：
[0009]一种用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构，包括塔架以及安装在塔架顶部的机舱，所述塔架由若干段通过法兰盘依次连接的塔筒组成，其要点在于，位于最上方的一段所述塔筒中设置有预应力环形调谐质量阻尼器，该预应力环形调谐质量阻尼器包括：
[0010]环形质量体，其呈圆筒形结构，并形成供线缆通过的线缆过孔；
[0011]至少三个阻尼器，其沿环形质量体的周向均匀分布，各阻尼器的两端分别与环形质量体的外壁和对应塔筒的内壁连接；
[0012]至少三根上部预应力拉索，其均匀分布在环形质量体的中心轴线周围，各上部预应力拉索的两端分别与环形质量体的上端面和机舱的底部连接；
[0013]至少三根下部预应力拉索，其均匀分布在环形质量体的中心轴线周围，各下部预应力拉索的两端分别与环形质量体的下端面和对应塔筒下端的法兰盘连接。
[0014]针对当前主流水平轴式风机塔筒结构的特殊构造和振动特点，由于风机塔架结构可利用空间有限，在不改变风电设备安装维护方式的前提下，采用以上结构，将环形质量体设计为圆筒形，利用环形质量体产生的惯性力来耗散能量，通过上部预应力拉索和下部预应力拉索能够灵活地调节环形质量体的预应力与悬挂高度，从而实现双重调谐环形质量体自身的频率，在服役环境下，当塔筒顶部水平振幅较小时，环形质量体在惯性力作用下将迅速产生相应水平振动，在预应力索作用下，环形质量体运动产生的惯性力将反作用于结构本身，从而产生减振效果；并且，由于环形质量体上设置有线缆过孔，不影响线缆的通过，从而在不会改变风电设备安装维护方式；预应力环形调谐质量阻尼器构造简单、传力明确、体系稳定，单、双调谐协同功能的设计既适用于高频率的风振或小震，又适用于罕遇大震的复合减振控制，并且布置位置灵活，可应用于各类大小规格不同的高柔塔体。
[0015]作为优选：所述阻尼器为粘滞阻尼器。采用以上结构，粘滞阻尼器不仅能够提供稳定可靠的附加阻尼，而且能够起到导向和限位作用，还可作为复合减振元件避免大摆角产生的频率失调问题，实现大幅振动下的环形质量体的双重调谐功能。
[0016]作为优选：各所述粘滞阻尼器的一端均通过内侧球铰与对应塔筒的内壁连接，另一端均通过外侧球铰与环形质量体的外壁连接。采用球铰连接结构，不仅能够保障双向维度布置的阻尼器控制力不相互影响，起到能够抵抗双向多维地震作用，而且伴随风力机的偏航能实现多向减振。
[0017]作为优选：各所述上部预应力拉索的上端均通过上连接件与机舱的底部连接，各所述下部预应力拉索均通过下连接件安装在法兰盘对应的螺栓孔中。采用以上结构，简单可靠，便于装配。
[0018]作为优选：所述上部预应力拉索和下部预应力拉索均为三根，所述阻尼器为三个。采用以上设计，在能够保证减震性能和可靠性的前提下，减少零部件的数量，既降低了装配难度，又降低了成本。
[0019]作为优选：所述环形质量体采用铁铸造而成，结构强度高，不易发生形变，保证减震性能的长久可靠，且成本较为低廉。
[0020]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0021]采用以上技术方案的用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构，利用环形质量体产生的惯性力来耗散能量，通过上部预应力拉索和下部预应力拉索能够灵活地调节环形质量体的预应力与悬挂高度，从而实现双重调谐环形质量体自身的频率，并且，由于环形质量体上设置有线缆过孔，不影响线缆的通过，从而在不会改变风电设备安装维护方式；预应力环形调谐质量阻尼器构造简单、传力明确、体系稳定，单、双调谐协同功能的设计既适用于高频率的风振或小震，又适用于罕遇大震的复合减振控制，并且布置位置灵活，可应用于各类大小规格不同的高柔塔体。
附图说明
[0022]图1为风力发电机的结构示意图；
[0023]图2为预应力环形调谐质量阻尼器安装结构与机舱的配合关系示意图；
[0024]图3为预应力环形调谐质量阻尼器安装结构的示意图。
具体实施方式
[0025]以下结合实施例和附图对本技术作进一步说明。
[0026]如图1和图2所示，一种用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构，其主要塔架1以及安装在塔架1顶部的机舱2，塔架1由若干段通过法兰盘1b依次连接的塔筒1a组成，位于最上方的一段塔筒1a中设置有预应力环形调谐质量阻尼器，具体如下：
[0027]请参见图2和图3，预应力环形调谐质量阻尼器包括环形质量体3、至少三个阻尼器4、至少三根上部预应力拉索5和至少三根下部预应力拉索6。
[0028]其中，环形质量体3呈圆筒形结构，从而利用环形质量体3产生的惯性力来耗散能量，同时环形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风机塔架减振的预应力环形调谐质量阻尼器安装结构，包括塔架(1)以及安装在塔架(1)顶部的机舱(2)，所述塔架(1)由若干段通过法兰盘(1b)依次连接的塔筒(1a)组成，其特征在于，位于最上方的一段所述塔筒(1a)中设置有预应力环形调谐质量阻尼器，该预应力环形调谐质量阻尼器包括：环形质量体(3)，其呈圆筒形结构，并形成供线缆(7)通过的线缆过孔(3a)；至少三个阻尼器(4)，其沿环形质量体(3)的周向均匀分布，各阻尼器(4)的两端分别与环形质量体(3)的外壁和对应塔筒(1a)的内壁连接；至少三根上部预应力拉索(5)，其均匀分布在环形质量体(3)的中心轴线周围，各上部预应力拉索(5)的两端分别与环形质量体(3)的上端面和机舱(2)的底部连接；至少三根下部预应力拉索(6)，其均匀分布在环形质量体(3)的中心轴线周围，各下部预应力拉索(6)的两端分别与环形质量体(3)的下端面和对应塔筒(1a)下端的法兰盘(1b)连接。2.根据权利要求1所述的用于风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘纲，杨微，李杨，雷振博，杨庆山，陈奇，王晖，刘淇，贺成华，郭宇飞，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：新型
国别省市：