【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电，更具体地说，是涉及一种用于海上风电塔筒的减振装置。
技术介绍
1、随着我国风电事业的发展，有较多风电场处于经常遭受台风侵袭的区域或地震带之中。陆上风电塔筒作为一种薄壁钢结构在外部地震、风荷载等动力载荷下易产生振动或摇摆运动从而造成疲劳破坏。而海上风电塔筒相比陆上风电塔筒还会受到波浪、流等外部载荷，外部环境条件相比陆上更加恶劣。因为所受外部环境条件复杂，所以由环境载荷造成的海上风电塔筒的振动或摇摆运动往往不是单向的，导致海上风电塔筒更易发生疲劳破坏甚至倒塌，造成重大安全事故和经济损失。
2、目前，用于风电塔筒的减振装置常为调谐质量阻尼器装置，而现有的调谐质量阻尼器装置只能提供固定一个方向的减振，或是要添加需要外力驱动的转向装置才能进行减振方向的调整。
3、目前，海上风电塔筒会受到风、波浪、流等载荷从而导致海上风电的振动或摇摆运动，由于载荷条件复杂，产生的振动或摇摆运动往往是多向的。而现有的适用于风电塔筒的调谐质量阻尼装置一般无法同时提供多向的减振，无法满足海上风电塔筒的减振需求。
4、目前，适用于风电塔筒的调谐质量阻尼装置只能针对风电塔筒的一种振型(一般取第一振型)提供减振，对其他振型的振动抑振效果差。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够针对两种振型减振、能够同时提供多向减振的减振装置。
2、为实现本专利技术的目的所采用的技术方案是：
3、一种用于海上风电
4、所述底座内设有由运动平面与腔壁包裹的空间形成的活动腔；
5、所述非线性能量阱包括质量块组件和阻尼组件；所述质量块组件包括质量端盖和质量球，所述质量球置于所述活动腔之中，所述质量端盖底部设置有球形凹槽，所述质量球置于所述球形凹槽内并与所述质量端盖形成球窝结构，所述质量球可朝着不同激励的方向在活动腔内往复运动；所述阻尼组件包括四套结构相同的阻尼杆系；每套所述阻尼杆系包括第一阻尼杆结构、第二阻尼杆结构、用于两种振型转换的限位机构及柔性接触板；所述第一阻尼杆结构的两端分别与所述质量端盖及柔性接触板固定连接；所述第二阻尼杆结构一端与所述质量端盖铰接，另一端与滑动安装于所述第一阻尼杆结构上的滑动运动副铰接；
6、所述回复机构用于提供所述质量球回到运动平面中心的回复力；所述回复机构包括四个回复组件；每个所述回复组件包括第一连接限制端、一对第一运动机构杆、一对第二运动机构杆和第二连接限制端；所述第一连接限制端与所述腔壁固定连接，一对所述第一运动机构杆一端与所述第一连接限制端分别采用弹簧铰在水平面方向铰接，另一端分别与所述第二运动机构杆一端采用弹簧铰在水平面铰接；一对所述第二运动机构杆的另一端与所述第二连接限制端采用弹簧铰在水平面铰接；所述第二连接限制端与所述质量端盖固定连接；
7、所述控制单元包括用于测量工作平台加速度的加速度测量计及限位机构控制器，所述限位机构控制器根据所述加速度测量计所测的加速度控制所述限位机构的动作；所述限位机构处于关闭状态，所述第一阻尼杆结构提供对应于一阶振型的阻尼与刚度；所述限位机构处于启动状态，所述第一阻尼杆结构与第二阻尼杆结构共同提供对应于二阶振型的阻尼与刚度。
8、所述限位机构设置于所述第一阻尼杆结构上位于所述滑动运动副和所述柔性接触板之间；所述限位机构通过限制所述滑动运动副实现两种振型的转换。
9、所述限位机构包括电动顶杆、加厚管及两个限位块；所述电动顶杆与电机相连，所述电动顶杆顶部固定有两个外伸滑块；所述加厚管内设有限位块移动通道，所述限位块置于所述限位块移动通道中；每个所述限位块底部设置有滑槽，所述外伸滑块置于所述滑槽内并沿滑槽滑动；所述限位机构控制器与所述电动顶杆的电机连接，控制所述电动顶杆伸缩；所述电动顶杆收缩时，所述限位块置于所述限位块移动通道中，所述滑动运动副的滑动不受限制；所述电动顶杆伸出时，所述外伸滑块顺着所述滑槽推起限位块沿限位块移动通道向外运动，通过两个所述限位块限制所述滑动运动副的滑动。
10、所述第一阻尼杆结构包括第一阻尼内杆、第一阻尼外杆及连接所述第一阻尼内杆与第一阻尼外杆的第一阻尼器；所述第一阻尼内杆与所述质量端盖固定连接，所述第一阻尼外杆与所述柔性接触板相接；所述滑动运动副滑动安装于所述第一阻尼外杆上。
11、所述第二阻尼杆结构包括第二阻尼内杆、第二阻尼外杆及连接所述第一阻尼内杆与第二阻尼外杆的第二阻尼器；所述第二阻尼内杆一端竖向铰接于所述质量端盖，另一端连接所述第二阻尼器；所述第二阻尼外杆一端连接所述第二阻尼器，另一端竖向铰接于所述滑动运动副。
12、所述第一阻尼器包括第一顶板、第一阻尼底板、四个第一内部弹簧、一个位于外圈的第一粘滞阻尼、第一固定板及第一抗拉装置；所述第二阻尼器包括第二顶板、第二阻尼底板、四个第二内部弹簧、一个位于外圈的第二粘滞阻尼、第二固定板及第二抗拉装置；第一内部弹簧与第二内部弹簧的刚度不同，所述第一粘滞阻尼与第二粘滞阻尼的阻尼系数不同；所述第一阻尼内杆与所述第一阻尼器的第一阻尼底板固定相连，所述第一阻尼外杆与所述第一阻尼器的第一顶板固定相连；所述第二阻尼内杆与第二阻尼器的第二阻尼底板固定相连，所述第二阻尼外杆与第二阻尼器的第二顶板固定相连。
13、所述柔性接触板包括刚性面、柔性面和填充在刚性面与柔性面之间的柔性介质；所述刚性面与所述第一阻尼外杆固接；所述柔性面紧贴于风电塔筒壁。
14、四个所述回复组件绕所述运动平面的平面几何中心十字布置。
15、所述质量块组件总体质量为风电广义振型质量的0.5％-2％；所述球形凹槽包裹所述质量球三分之二体积。
16、四套结构相同的所述阻尼杆系中的第一阻尼杆结构绕运动平面的平面几何中心十字布置，所述第一阻尼杆结构焊接于所述质量端盖上并与所述第二连接限制端错开45°。
17、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
18、1.本专利技术的减振装置能够为风电塔筒提供多方向减振功能，更适用于外部环境恶劣、载荷条件复杂的海上风电塔筒。
19、2.本专利技术的减振装置可在两个较宽的频带范围内有效控制结构振动，同时在设计阶段就可以设计两种阻尼的组合，减小海上风电塔筒的结构动力响应幅值，有效延长风电塔筒的寿命。
20、3.本专利技术的减振装置在安装完成之后，只需要定期更换驱动电动顶杆的电机的电池，不需要额外外部动力驱动，同时维护简易。
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1.一种用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，包括底座、非线性能量阱、回复机构及控制单元；
2.根据权利要求1所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述限位机构设置于所述第一阻尼杆结构上位于所述滑动运动副和所述柔性接触板之间；所述限位机构通过限制所述滑动运动副实现两种振型的转换。
3.根据权利要求1或2所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述限位机构包括电动顶杆、加厚管及两个限位块；所述电动顶杆与电机相连，所述电动顶杆顶部固定有两个外伸滑块；所述加厚管内设有限位块移动通道，所述限位块置于所述限位块移动通道中；每个所述限位块底部设置有滑槽，所述外伸滑块置于所述滑槽内并沿滑槽滑动；所述限位机构控制器与所述电动顶杆的电机连接，控制所述电动顶杆伸缩；所述电动顶杆收缩时，所述限位块置于所述限位块移动通道中，所述滑动运动副的滑动不受限制；所述电动顶杆伸出时，所述外伸滑块顺着所述滑槽推起限位块沿限位块移动通道向外运动，通过两个所述限位块限制所述滑动运动副的滑动。
4.根据权利要求3所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述第一阻尼
5.根据权利要求4所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述第二阻尼杆结构包括第二阻尼内杆、第二阻尼外杆及连接所述第一阻尼内杆与第二阻尼外杆的第二阻尼器；所述第二阻尼内杆一端竖向铰接于所述质量端盖，另一端连接所述第二阻尼器；所述第二阻尼外杆一端连接所述第二阻尼器，另一端竖向铰接于所述滑动运动副。
6.根据权利要求5所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述第一阻尼器包括第一顶板、第一阻尼底板、四个第一内部弹簧、一个位于外圈的第一粘滞阻尼、第一固定板及第一抗拉装置；所述第二阻尼器包括第二顶板、第二阻尼底板、四个第二内部弹簧、一个位于外圈的第二粘滞阻尼、第二固定板及第二抗拉装置；第一内部弹簧与第二内部弹簧的刚度不同，所述第一粘滞阻尼与第二粘滞阻尼的阻尼系数不同；所述第一阻尼内杆与所述第一阻尼器的第一阻尼底板固定相连，所述第一阻尼外杆与所述第一阻尼器的第一顶板固定相连；所述第二阻尼内杆与第二阻尼器的第二阻尼底板固定相连，所述第二阻尼外杆与第二阻尼器的第二顶板固定相连。
7.根据权利要求3所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述柔性接触板包括刚性面、柔性面和填充在刚性面与柔性面之间的柔性介质；所述刚性面与所述第一阻尼外杆固接；所述柔性面紧贴于风电塔筒壁。
8.根据权利要求1所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，四个所述回复组件绕所述运动平面的平面几何中心十字布置。
9.根据权利要求1所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述质量块组件总体质量为风电广义振型质量的0.5％-2％；所述球形凹槽包裹所述质量球三分之二体积。
10.根据权利要求1所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，四套结构相同的所述阻尼杆系中的第一阻尼杆结构绕运动平面的平面几何中心十字布置，所述第一阻尼杆结构焊接于所述质量端盖上并与所述第二连接限制端错开45°。
...【技术特征摘要】
1.一种用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，包括底座、非线性能量阱、回复机构及控制单元；
2.根据权利要求1所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述限位机构设置于所述第一阻尼杆结构上位于所述滑动运动副和所述柔性接触板之间；所述限位机构通过限制所述滑动运动副实现两种振型的转换。
3.根据权利要求1或2所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述限位机构包括电动顶杆、加厚管及两个限位块；所述电动顶杆与电机相连，所述电动顶杆顶部固定有两个外伸滑块；所述加厚管内设有限位块移动通道，所述限位块置于所述限位块移动通道中；每个所述限位块底部设置有滑槽，所述外伸滑块置于所述滑槽内并沿滑槽滑动；所述限位机构控制器与所述电动顶杆的电机连接，控制所述电动顶杆伸缩；所述电动顶杆收缩时，所述限位块置于所述限位块移动通道中，所述滑动运动副的滑动不受限制；所述电动顶杆伸出时，所述外伸滑块顺着所述滑槽推起限位块沿限位块移动通道向外运动，通过两个所述限位块限制所述滑动运动副的滑动。
4.根据权利要求3所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述第一阻尼杆结构包括第一阻尼内杆、第一阻尼外杆及连接所述第一阻尼内杆与第一阻尼外杆的第一阻尼器；所述第一阻尼内杆与所述质量端盖固定连接，所述第一阻尼外杆与所述柔性接触板相接；所述滑动运动副滑动安装于所述第一阻尼外杆上。
5.根据权利要求4所述的用于海上风电塔筒的减振装置，其特征在于，所述第二阻尼杆结构包括第二阻尼内杆、第二阻尼外杆及连接所述第一阻尼内杆与第二阻尼外杆的第二阻尼器；所述第二阻尼内杆一端竖向铰接于所述质量端盖，另一端连接所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李志川，马佳星，张建勇，官峰，李子航，朱永飞，杜尊峰，李昂，樊涛，温家朋，杨源，
申请(专利权)人：渤海石油航务建筑工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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