一种应用于海上风机的固定质量阻尼器制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于海上风机的固定质量阻尼器，包括阻尼器，所述阻尼器设置在机舱与塔架之间，该阻尼器采用双层结构，每层结构均包括阻尼单元、滑台、位移框和弹簧，所述位移框内设有滑台，滑台与位移框之间连接有阻尼单元和弹簧，上下两层结构中的阻尼单元在空间上正交设置。本发明专利技术通过改变塔架与上部结构的连接方式，在机舱与塔架之间设置弹簧和阻尼单元，利用机舱、叶片等上部结构作为质量单元减小塔架的振动；由于该连接较柔，使原风电机组的基本周期大为延长，显著地减小了高阶振型对结构的影响，使得FMD结构中质量块的质量远大于传统的TMD结构，且无需装设空间的限制，因此可有效地降低塔架与上部结构的荷载效应。可有效地降低塔架与上部结构的荷载效应。可有效地降低塔架与上部结构的荷载效应。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于海上风机的固定质量阻尼器


[0001]本专利技术涉及一种阻尼器，尤其涉及一种应用于海上风机的固定质量阻尼器。

技术介绍

[0002]近年来，随着人们对能源需求的增大和环境保护的意识增强，风能开始受到广泛的应用。相比于陆上风机，海上风力发电机具有污染小、建设周期短、运营成本低等优点。
[0003]尽管振动控制装置能够有效地减小风电塔的动力响应，但是现有的调谐质量阻尼器TMD在应用过程中存在空间受限、安装难度大等问题。同时，TMD中质量单元的摆动和振动位移幅度也受到很大的限制，从而影响其减振效果。此外，将TMD放置在风机塔架上也会增加塔架的负担。针对这些问题，需要进一步完善和改进振动控制装置，以应对不断增加的风力发电需求。
[0004]为了对抗外部荷载，一种方法是提高风机本身的强度和刚度，但这将会造成更高的投入成本。在振动控制方面，通常采用被动式、半主动式和主动式三种基本控制策略。其中，被动式控制策略形式简单，且不需要能量输入，因此被广泛应用。但是，传统的被动式阻尼器TMD存在一些弊端，例如振子位移较大且机舱空间有限。此外，在频率失谐情况下，TMD的阻尼效应显著减弱，鲁棒性不够强。针对这些问题，需要进一步完善被动式振动控制装置，提高其减振效果和鲁棒性。
[0005]因此，需要研制一种针对海上风机的振动控制装置，从而对海上风机的振动进行有效控制。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术目的是提出一种应用于海上风机的固定质量阻尼器，可以有效减小塔架的振动，降低塔架与上部结构的荷载效应。
[0007]技术方案：本专利技术包括阻尼器，所述阻尼器设置在机舱与塔架之间，该阻尼器采用双层结构，每层结构均包括阻尼单元、滑台、位移框和弹簧，所述位移框内设有滑台，滑台与位移框之间连接有阻尼单元和弹簧，上下两层结构中的阻尼单元在空间上正交设置。
[0008]所述双层结构中的上层结构与机舱连接，下层结构与塔架连接，利用机舱、叶片等上部结构作为质量单元减小塔架的振动。
[0009]所述上层结构包括上阻尼器、上滑台、上滑台导管和上位移框，上位移框内设有上滑台，上位移框与上滑台之间连接有至少两组相对设置的上阻尼器，每组上阻尼器均包括多个阻尼器，多个阻尼器之间设有弹簧。
[0010]所述弹簧一端连接上滑台，另一端连接上位移框，通过弹簧使阻尼器复位。
[0011]所述上阻尼器前后两侧的上位移框与上滑台之间均连接有上滑台导管，上滑台导管贯穿上滑台，上滑台导管伸出上滑台的两端分别与上位移框连接。
[0012]所述下层结构包括下阻尼器、下滑台、下滑台导管和下位移框，下位移框内设有下滑台，下位移框与下滑台之间连接有至少两组相对设置的下阻尼器，每组下阻尼器均包括
多个阻尼器，多个阻尼器之间设有弹簧。
[0013]所述弹簧一端连接下滑台，另一端连接下位移框，通过弹簧使阻尼器复位。
[0014]所述下阻尼器前后两侧的下位移框与下滑台之间均连接有下滑台导管，下滑台导管贯穿下滑台，下滑台导管伸出下滑台的两端分别与下位移框连接。
[0015]所述下阻尼器与上阻尼器正交设置，以实现水平方向的全方位减振。
[0016]所述阻尼单元采用粘滞阻尼器，减震耗能机制多，鲁棒性能优。
[0017]有益效果：本专利技术的固定质量阻尼器FMD相较于传统的被动式阻尼器，具有减震耗能机制多，鲁棒性能优等特点；通过改变塔架与上部结构的连接方式，在机舱与塔架之间设置弹簧和阻尼单元，利用机舱、叶片等上部结构作为质量单元减小塔架的振动；由于该连接较柔，使原风电机组的基本周期大为延长，显著地减小了高阶振型对结构的影响，使得FMD结构中质量块的质量远大于传统的TMD结构，且无需装设空间的限制，因此可有效地降低塔架与上部结构的荷载效应。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的阻尼器俯视图；
[0019]图2为图1中的A
‑
A剖视图；
[0020]图3为本专利技术的阻尼器应用在海上风机的整体示意图；
[0021]图4为在额定风况下塔架测点位移均值对比图；
[0022]图5为在额定风况下塔架测点加速度均值对比图；
[0023]图6为在切出风况下塔架测点位移均值对比图；
[0024]图7为在切出风况下塔架测点加速度均值对比图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0026]如图1至图3所示，本专利技术包括阻尼器1，阻尼器1设置在机舱与塔架7之间，其顶部与机舱连接，底部与塔架7连接，简化了安装过程，减轻了塔架的负担，阻尼器1安装在塔筒外侧，不受塔筒空间的限制，阻尼器的摆动及位移幅度不受限。由于机舱重量较大，为此本专利技术的阻尼器采用上大下小的双层结构，上层结构与机舱连接，下层结构与塔架7连接。
[0027]每层结构均包括阻尼单元、滑台、滑台导管、位移框和弹簧5，阻尼单元采用粘滞阻尼器。其中，上层结构包括上阻尼器11、上滑台21、上滑台导管31和上位移框41，上位移框41内设有上滑台21，上位移框41与上滑台21之间连接有上阻尼器11，本实施例设有两组上阻尼器11，两组上阻尼器11相对设置，每组均包括两个阻尼器，两个阻尼器之间设有弹簧5，弹簧5一端连接上滑台21，另一端连接上位移框41，阻尼器一端通过螺栓111连接上滑台21，另一端通过螺栓111连接上位移框41。上阻尼器11前后两侧的上位移框41与上滑台21之间还连接有上滑台导管31，上滑台导管31贯穿上滑台21，上滑台导管31伸出上滑台21的两端分别与上位移框41连接，通过上滑台导管31限制阻尼器的运动方向。上滑台21是由上滑台导管31以及上阻尼器11限制在上位移框41内运动的质量块。
[0028]下层结构包括下阻尼器12、下滑台22、下滑台导管32和下位移框42，下位移框42内设有下滑台22，下位移框42与下滑台22之间连接有下阻尼器12，本实施例设有两组下阻尼
器12，两组下阻尼器12相对设置，两组下阻尼器12与两组上阻尼器11在空间上正交设置。每组下阻尼器12均包括两个阻尼器，两个阻尼器之间设有弹簧5，弹簧5及阻尼器的一端连接下滑台22，另一端连接下位移框42，下阻尼器12前后两侧的下位移框42与下滑台22之间还连接有下滑台导管32，下滑台导管32贯穿下滑台22，下滑台导管32伸出下滑台22的两端分别与下位移框42连接，通过下滑台导管32限制阻尼器的运动方向。下滑台22是由下滑台导管32以及下阻尼器12限制在下位移框42内运动的质量块。
[0029]本专利技术的工作原理为：如图3所示，顶部机舱作为固定质量坐落于阻尼器上方，当风电机组发生风致振动时，顶部机舱可在两层正交的滑台上滑动，通过阻尼器耗散振动能量，弹簧则使其复位并改变其振动周期。本专利技术的阻尼器使上部机舱与塔架之间相互制动，且通过双位移框的设置使结构可在水平两个方向内自由振动。
[0030]如图4至图7所示分别为额定以及切出风况下塔架测点位移，加速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于海上风机的固定质量阻尼器，其特征在于，包括阻尼器，所述阻尼器设置在机舱与塔架之间，该阻尼器采用双层结构，每层结构均包括阻尼单元、滑台、位移框和弹簧，所述位移框内设有滑台，滑台与位移框之间连接有阻尼单元和弹簧，上下两层结构中的阻尼单元在空间上正交设置。2.根据权利要求1所述的一种应用于海上风机的固定质量阻尼器，其特征在于，所述双层结构中的上层结构与机舱连接，下层结构与塔架连接。3.根据权利要求2所述的一种应用于海上风机的固定质量阻尼器，其特征在于，所述上层结构包括上阻尼器、上滑台、上滑台导管和上位移框，上位移框内设有上滑台，上位移框与上滑台之间连接有至少两组相对设置的上阻尼器，每组上阻尼器均包括多个阻尼器，多个阻尼器之间设有弹簧。4.根据权利要求3所述的一种应用于海上风机的固定质量阻尼器，其特征在于，所述弹簧一端连接上滑台，另一端连接上位移框。5.根据权利要求3所述的一种应用于海上风机的固定质量阻尼器，其特征在于，所述上阻尼器前后两侧的上位移框与上滑台之间均...

【专利技术属性】
技术研发人员：栾志萌，窦培林，赵洋，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：