[实用新型]多层球面容器阻尼器

说明书

技术领域

本实用新型属于结构工程技术领域，具体涉及一种多层球面容器阻尼器。

背景技术

随着自然资源消耗的不断增长，能源问题已经成为世界各国共同面对的一个巨大挑战。而海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域，使得风电技术成为近年来研究和应用的热点。为获得更大的电力生产能力，海上风机单机功率不断增大，风机的尺寸和重量都大幅度增加，为把机舱和叶轮等部件举到设计高度处运行，需要采用更高的支撑塔架。然而相对于陆上风力发电而言，海上风力发电塔塔架既要承受很强的风荷载，还会受到包括浪、流以及地震区的地面运动和北方海域的冰振等作用。塔架作为细长的高耸结构，在风荷载和海浪作用下发生振动，塔筒振动的最大危害就是使塔筒连接部位和其上的某些机舱构件产生疲劳，塔架材料的强度大大降低，缩短塔架使用寿命。如何在这种特殊的环境下高效、经济地降低结构的振动，成为风力发电技术中的一个重要问题。若采用增加结构自身刚度的方法，利用自身能力来耗散振动能量，如加大构件的截面尺寸或提高材料的强度等级等，这种方法既不经济，又存在较大问题。由于风力发电塔筒内部设有电缆、安全绳索、爬梯、平台等配件，空间上不允许在塔筒顶部安装几吨重的TMD，本实用新型提出一种安装在风力发电塔上的多层球面容器阻尼器，通过对容器半径和容器内质量的合理设计，使容器内质量的振动频率和结构的振动频率调谐实现减振。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种构造简单、安装方便、制作成本低廉的多层球面容器阻尼器。

本实用新型所提出的多层球面容器阻尼器可以安装在风力发电塔的机舱顶部、内部或塔顶内平台上，根据安装空间的大小可以设计为不同形式。当安装空间不受任何限制时，球面容器可设计为半球形，由多层固定支架支承，容器内质量可在容器内可大幅度自由晃动；当安装空间受限制时，容器可设计为底面球面、侧壁直立的形式，容器内质量可在球面范围内自由运动。容器内质量可以采用钢球，也可以采用液体可替代。单层容器内钢球数量较少（少于等于3个）时，钢球在容器内的运动表现为滚动，钢球数量较多（多于6个）时，钢球在容器内的运动表现为滑动；容器内放置液体时，当液面高度小于球面半径的1/3时，液体在球面容器内的运动同摆长为球面半径的单摆，表现为滑动。

本实用新型所提出的多层球面容器阻尼器，由固定支架1、钢球2、液体3、容器4和螺栓5组成，其中：所述容器4采用球面容器，若干个容器4自上而下依次放置于固定支架1上，每个容器4内设置钢球2或液体3中任一种或其组合，所述固定支架1通过螺栓5固定于结构上方；钢球在容器内的滚动频率由容器半径和钢球半径共同确定，液体在容器内的振荡频率由液面高度和容器半径决定，钢球和液体质量根据预期达到的减振效果确定，质量取风力发电塔一阶模态质量的1.5%~2.5%；当钢球滚动频率或液体振荡频率与结构的自振频率几乎完全一致时，控制效果较好，由此确定球面容器半径、钢球半径和液面高度。

本实用新型中，所述固定支架和球面容器可采用玻璃钢、PVC或聚氨酯塑料等轻质高强材料中任一种。

本实用新型中，所述球面容器内表面为球面。

本实用新型中，所述每个容器4内的钢球2数量为3-6个。

本实用新型中，所述每个容器4内放置的液体液面高度小于容器半径1/3。

本实用新型所提出的多层球面容器滚球阻尼器和一般调谐质量阻尼器有所不同，虽然风力发电塔架在风荷载作用下受力复杂，但滚球的振动方向和液体的振荡方向可根据塔架振动方向随时调整。钢球或液体与球面容器之间的摩擦系数调整可通过对容器底部的粗糙度进行处理实现，涂抹黄油可减小钢球与容器间的摩擦系数，钢球在容器内滚动幅度会增大；粘贴尼龙网布等可增大液体与容器间的摩擦系数，减小液体在容器内的振荡幅度。

附图说明

图1为容器内质量为钢球的阻尼器装置示意图，可安装在机舱顶部。

图2为容器内质量为液体的阻尼器装置示意图，可安装在机舱顶部。

图3为容器内质量为液体和钢球的阻尼器装置示意图，可安装在机舱顶部。

图4为容器内质量为滚球阻尼器装置示意图，可安装在机舱内部或塔顶内平台上。

图中标号：1为固定支架，2为钢球，3为液体，4为容器，5为螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。