一种风力发电机塔架阻尼器及全角度减振方法技术

一种风力发电机塔架阻尼器及全角度减振方法，包括至少一个阻尼器，阻尼器包括外壳体、内壳体、滑轨、锥形弹簧、质量块、粘滞流体阻尼器、旋转驱动装置；阻尼器通过外壳体固定在风机塔架上，外壳体、内壳体之间设置滚珠，旋转驱动装置驱动内壳体相对外壳体旋转调节；内壳体内有滑轨，滑轨的末端两侧设置限位弹性支撑，限位弹性支撑用于限位质量块的位移极限；内壳体的底部和侧壁设置加强肋；滑轨上滑动设置有质量块，滑轨、质量块之间设置润滑膜；质量块的一侧设置有平行于滑轨的锥形弹簧，质量块的另一侧设置平行于滑轨的粘滞流体阻尼器；全角度减振方法，旋转装置获得风力发电机塔架的振动方向，使滑轨旋转，使滑轨靠近振动方向。使滑轨靠近振动方向。使滑轨靠近振动方向。

【技术实现步骤摘要】
一种风力发电机塔架阻尼器及全角度减振方法


[0001]本专利技术涉及风力发电机塔架减振
，具体涉及一种风力发电机塔架阻尼器及全角度减振方法。

技术介绍

[0002]风力发电机是一种将风能转化为电能的装置，它具有可再生、无污染、经济效益好等特点，对减少温室气体排放、保护能源、实现可持续发展等具有非常大的意义。中国地域辽阔，风能资源的总储量非常巨大，风电开发潜力不可限量，并且风电在减轻环境污染与调整能源结构等方面展现出的突出作用与发展前景，使其成为中国最重要的后续能源之一。
[0003]随着风力发电的快速发展，原本就具有高耸、刚度较柔等特点的风机塔架，近年来其风力机的容量、塔高、叶片都变得越来越大，在结构上大大增加了分离机运行的安全风险。陆上风机会受到风和地震等的影响，对海上风机来说，海上的局势更为复杂，台风等气象问题时有发生，海上的平均风速也高于陆地。冬季冰情严重，在高纬度寒区海域建造的海上风电设施，会受到海冰造成的持续作用，存在着致使结构物发生破裂、倾斜，甚至造成结构物坍塌的可能性。在中国就有风机在暴风雨中产生结构损坏的先例。如何在这种特殊的环境下，更为简便、经济、高效的降低冰区海上风电结构的振动，建立起结构振动响应计算和控制设计方法，成为海上风力发电技术中一个值得研究的问题。
[0004]对于提高风机塔架的整体稳定性、降低疲劳损坏，目前主要通过两种方式来实现，第一种是传统的结构加固；第二种是安装阻尼器。对于第一种传统的结构加固，主要通过提高截面积或者提高材料强度来实现，这种方式可以提高风机塔架的整体结构强度，提升抵抗强风等极端恶劣天气的能力，但塔架的重量以及厚度的增加，对材料成本、运输成本、安装效率以及内部结构布置等也会有负面影响，综合造价会显著上升。第二种是安装调谐质量阻尼器的方式，安装调谐质量阻尼器简称TMD，主要通过在风机塔架各阶响应幅值处加装调谐质量阻尼器来实现。当风机塔架在外力作用下产生振动时，TMD以与主结构相反的相位振荡，从而产生一个相反的力作用在主结构上，并以此来减少外部动力引起的主结构振动，因此结构的安全性与功能性都得到了保障。但传统的线性TMD只在窄带带宽内效果显著，在窄带之外，对于宽带的激励效果较差甚至可能产生相反的效果，且在实际应用中，TMD由于其过大的位移或者限位装置的使用而表现出非线性特征。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，面对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种风力发电机塔架阻尼器及全角度减振方法，针对目前风机塔架在风、浪、冰、地震荷载下存在的振动问题，得到一种非线性调谐质量阻尼器。
[0006]本申请旨在解决
技术介绍
中的问题之一。
[0007]本专利技术所采用的技术方案为：为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种风力发电机塔架阻尼器；
[0008]一种风力发电机塔架阻尼器，固定于风机塔架上，包括至少一个阻尼器，阻尼器包括外壳体、内壳体、滑轨、锥形弹簧、质量块、粘滞流体阻尼器、旋转驱动装置；
[0009]阻尼器通过外壳体固定在风机塔架上，外壳体、内壳体之间设置滚珠，旋转驱动装置驱动内壳体相对外壳体旋转调节；
[0010]内壳体内设置有滑轨，滑轨的末端两侧设置限位弹性支撑，限位弹性支撑用于限位质量块的位移极限；内壳体的底部和侧壁设置加强肋；滑轨上滑动设置有质量块，滑轨、质量块之间设置润滑膜；质量块的一侧设置有平行于滑轨的锥形弹簧，质量块的另一侧设置平行于滑轨的粘滞流体阻尼器；
[0011]旋转装置用于连接传感器测定振动方向后调整内壳体，使滑轨和振动方向一致。
[0012]本申请提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：
[0013]优选的，旋转驱动装置固定在风机塔架上或外壳体上,只要满足驱动要求，使内壳体相对外壳体即可。
[0014]优选的，旋转驱动装置包括电机、配电箱、控制调节系统、支架、导线、六轴振动传感器，旋转驱动装置通过支架固定在风机塔架上或外壳体上；
[0015]电机、配电箱、控制调节系统、导线、六轴振动传感器设置在支架上；电机通过齿轮啮合内壳体的上边缘的轮齿，驱动内壳体旋转；该旋转驱动装置联动；利用本结构联动振动方向，来调整阻尼器的工作方向，进而实现最有效的振动方向的减振。
[0016]优选的，阻尼器至少为三个设置在一个平面上，阻尼器之间串联或并联设置，通过多个阻尼器，组成一组发挥减振作用。
[0017]优选的，阻尼器两个或两个以上一组叠起设置，至少三组阻尼器设置在一个平面上，通过多个叠放增强减振作用。
[0018]一种风力发电机塔架阻尼器全角度减振方法，应用上述风力发电机塔架阻尼器，包括如下步骤：旋转装置获得风力发电机塔架的振动方向，使滑轨旋转，使滑轨靠近振动方向。
[0019]本申请提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：
[0020]优选的，滑轨和振动方向夹角小于15
°
。
[0021]优选的，滑轨平行振动方向。
[0022]优选的，旋转装置连接传感器或者输入传感器处理后的控制信号，使滑轨靠近风力发电机塔架的振动方向。
[0023]优选的，旋转装置驱动内壳体带动滑轨旋转。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]1、针对极端环境下外部激励对海上风机塔架的影响，区分于传统的加固方式，专利技术了一种非线性调谐质量阻尼器装置，实现了减小风机塔架振动、提高塔架稳定性和安全性的目的。用非线性调谐质量阻尼器装置代替传统加固方法，可以减少用钢量，具有良好经济性，使用安装拆卸方便、结构简单、可调性好；
[0026]2、通过锥形弹簧，使装置具有非线性刚度，这种非线性刚度可以使NTMD与结构的多阶模态产生共振现象，从而可以降低风机塔架在多种频率外荷载作用下产生的振动响应，因此可以有比普通TMD更宽的控制频率范围；
[0027]3、通过对不同外部荷载条件、不同结构偶的风力发电机塔架的非线性调谐质量阻
尼器设计不同的质量比、阻尼比、频率比，从而达到不同的减震效果，满足多种条件、多种结构下的减振控制；
[0028]4、通过六轴振动传感器、电机、可转动内壳体、配电箱和控制调节系统共同作用，可以使整个非线性TMD装置始终在结构的振动方向发挥作用，实现全角度减振。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的一种风力发电机塔架阻尼器的示意图；
[0030]图2为本专利技术的一种风力发电机塔架阻尼器的锥形弹簧非线性恢复力与位移曲线；
[0031]图3为本专利技术的一种风力发电机塔架阻尼器的单层非线性结构示意图；
[0032]图4为本专利技术的一种风力发电机塔架阻尼器的双层非线性结构示意图；
[0033]图5为基频(f＝1.56Hz)应用本专利技术减振前后位移幅值对比；
[0034]图6为0.9倍基频(f＝1.404Hz)应用本专利技术减振前后位移幅值对比；
[0035]图7为1.1倍基频(f＝1.716Hz)应用本专利技术减振前后位移幅值对比；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力发电机塔架阻尼器，固定于风机塔架上，其特征在于，包括至少一个阻尼器，阻尼器包括外壳体(1)、内壳体(2)、滑轨(5)、锥形弹簧(6)、质量块(7)、粘滞流体阻尼器(8)、旋转驱动装置；阻尼器通过外壳体(1)固定在风机塔架上，外壳体(1)、内壳体(2)之间设置滚珠(3)，旋转驱动装置驱动内壳体(2)相对外壳体(1)旋转调节；内壳体(2)内设置有滑轨(5)，滑轨(5)的末端两侧设置限位弹性支撑(9)，限位弹性支撑(9)用于限位质量块(7)的位移极限；内壳体(2)的底部和侧壁设置加强肋(4)；滑轨(5)上滑动设置有质量块(7)，滑轨(5)、质量块(7)之间设置润滑膜；质量块(7)的一侧设置有平行于滑轨(5)的锥形弹簧(6)，质量块(7)的另一侧设置平行于滑轨(5)的粘滞流体阻尼器(8)；旋转装置用于连接传感器测定振动方向后调整内壳体(2)，使滑轨(5)靠近振动方向。2.如权利要求1所述的一种风力发电机塔架阻尼器，其特征在于，旋转驱动装置固定在风机塔架上或外壳体(1)上。3.如权利要求1所述的一种风力发电机塔架阻尼器，其特征在于，旋转驱动装置包括电机(11)、配电箱(12)、控制调节系统(13)、支架(14)、导线(15)、六轴振动传感器(16)，旋转驱动装置通过支架(14)固定在风机塔架上或外壳体(1)上；电机(11)、配电箱(12)、控制调节系...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐治济，田会元，陈立，林旻，霍旭佳，陈校锋，蔡小莹，石玉琪，宋菁，李佳卫，谢文博，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：