[发明专利]风机用调谐质量阻尼器减振控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种调谐质量阻尼器减振控制装置，具体涉及一种风机用调谐质量阻尼器减振控制装置。

背景技术

调谐质量阻尼器减振控制装置(Tuned mass damper，简称TMD)利用了共振原理，将受控结构主体的振动能量转移到减振控制装置(TMD)上，从而减小风振及地震对高耸结构主体的影响，TMD在国内外已经有较多的应用(如上海东方明珠电视塔、合肥电视塔、台北101大厦等)。

通过理论计算、有限元分析以及工程应用实例表明：当TMD的质量适当，TMD减振控制装置与受控结构主体的频率接近，TMD的阻尼比在5％-15％之间时，受控高耸结构主体的大部分振动能量将转移到TMD装置上。

多重TMD指的是在高耸结构主体的不同位置布置多个TMD(简称MTMD)，与单一TMD相比：MTMD克服了由于结构主体内部可利用空间的限制而导致的TMD质量块的质量及缓冲行程受限制的缺点；单一TMD只能控制一种频率的振动，而MTMD能控制多种频率的振动，这对于像风振这样的宽频激励效果更佳。通过计算分析表明，对相同的TMD质量比(质量块与受控主体之间的质量比)，比如4％，若采用一个TMD布置在高耸结构主体的最顶部，能减小结构主体振动位移88％(质量比为1％时减振81％、质量比为2％时减振85％、质量比为3％时减振87％)；而采用MTMD方案时，当所有TMD质量比之和为4％，用2个TMD能减振90％，用3个TMD能减振91.5％，用4个TMD能减振93％。因此，对于同样的减振效果而言，MTMD较TMD有更小的质量；对于同样的质量比而言，MTMD较TMD有更好的减振效果。

风力发电机塔架的稳定性是塔架设计中最重要的考虑因素之一，也就是说，设计人员要尽量避免由于风轮叶片旋转时产生的周期性载荷激励，导致塔架产生共振，破坏塔架的稳定性，加速塔架的损坏，缩短其使用寿命。

当前，风力发电机塔架的减振方案(以圆筒钢塔结构为例)，大多采用在距塔顶2.5米处沿塔架内壁布置一图厚8cm左右的内填砂，以增加局部质量的配重，该方案是一种被动的控制方式，其中的砂粒质量与主体结构之间并无相对运动；该方案不是严格意义上的振动控制，而是一种避免塔架一阶频率与风轮旋转频率接近时发生共振的措施；因此，该方案对机舱内部零件的振动位移的控制没有明显的效果。

对于风力发电机来说，外加的振动激励主要来自风轮叶片旋转时产生的通过频率，它是一个强迫振动，从理论上来说，只要控制这个激励的频率就能达到较好的效果；但是，由于随着风向的改变，风力发电机的机舱将会跟随产生偏航旋转，以确保叶片处于迎风状态。因此相对于风力发电机塔架，所述强迫振动也会随之发生旋转。

目前，在实际工程中应用的TMD大多为悬吊式TMD和支承式TMD两种形式。如图1a所示，该图为悬吊式TMD的结构示意图，它主要由配重质量块102、吊线105、弹簧103和阻尼器104组成，配重质量块102通过吊线105悬吊在结构主体108的顶部；如图1b所示，该图为支承式TMD的结构示意图，它主要由配重质量块202、弹簧203、阻尼器204和滚轮205组成，配重质量块202通过滚轮205与结构主体208相接触。上述两种形式的TMD均在配重质量块与主体结构之间设置有活塞式阻尼器及弹簧装置，通过阻尼器和弹簧实现对配重质量块的运动控制，完成对结构主体的减振控制。

上述两种TMD装置应用于风机架内，无法实现伴随风力发电机的偏航对风而同步旋转调向，因此，不能充分发挥TMD的减振控制效果。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种风机用调谐质量阻尼器减振控制装置，可以随风向主动进行对向调整，最大限度地控制振动幅值。

本发明提供的装置，包括：

至少一个平台，固定在塔架的内壁上；

至少一个旋转调节装置，包括：

转盘，设置在所述平台的上方，

转盘传动总成，固定设置在所述平台上且驱动所述转盘旋转，回转支撑部件，设置在所述转盘与平台之间；

动力装置，固定设置在所述平台上且其动力输出至转盘传动总成；

至少一个质量块总成，设置在转盘上，该总成包括：

质量块，

至少两个质量块支撑装置，左、右对称固定在质量块的下表面上；

至少一个阻尼器，所述阻尼器的缸体与质量块的下表面固定连接，所述阻尼器的活塞杆的端头固定在转盘上。