[发明专利]一种用于超高型风电机立柱的TMD减振装置

说明书

本发明公开了一种用于超高型风电机立柱的TMD减振装置，包括顶部支架，质量环，钢丝绳减振器以及阻尼器以及工装支架等。所述的顶部支架共四组，每组两个，均匀的分布在立柱外部周围，是为了来固定悬挂质量块；所述质量环在上方焊接吊耳，以便钢丝绳能更加方便，安全的悬吊住质量块；所述的粘滞性阻尼器共四个，均匀的分布在每个钢丝绳减振器的上方，与弹簧支座共用一个垫板，可以起到耗散能量的作用。当塔状立柱因为外部激励而产生晃动时，依靠环形质量环TMD的设计，无论从哪个方向产生的晃动，质量环都能产生始终与结构相反的运动，产生反作用力于主结构上，从而控制结构的振动，并通过粘滞性阻尼器达到耗能减振的目的。

技术领域

本发明涉及减振控制领域，具体涉及一种用于超高型风电机立柱的TMD减振装置。

背景技术

如今，全球经济迅猛发展，科技不断进步，但与此同时也伴随着能源日益匮乏导致供应紧张以及环境的破坏的问题，所以各国开始对可再生以及无污染的能源重视起来。而在各类的绿色能源中，风能是前景潜力巨大的可再生能源之一。而我国工业制造技术发达，风能资源丰富，所以越来越多的超高型风力发电机被建立起来。但由于风力发电机塔状立柱其自身结构特点使其具有高柔度特点，对风载荷较为敏感，经分析，在实际受风载过程中，横向风的振动即风诱导振动往往比风向的振动大很多，导致立柱振动频繁，立柱自身以及支座部位由于长时间承受疲劳载荷，很容易产生疲劳裂纹，给立柱的结构完整性带来隐患，如何解决立柱的振动问题一直备受关注

从传统的结构设计方法来看，振动控制从仅依靠改变结构自身性能来抵抗环境载荷的方法，逐渐发展为由结构—抗风抗震的。振动控制系统主动地控制结构的动力反应。目前常用的振动控制方法主要包括消振、隔振、动力吸振及阻尼减振等方法。

环形质量块调谐质量阻尼器(TMD)主要由顶部支架、质量环和阻尼器以及钢丝绳减振器组成。其工作原理是:当外力作用在主结构上，质量环随之产生与主结构相反的运动，施加反作用力于主结构上，再通过钢丝绳减振器和粘滞性阻尼器将能量耗散，从而控制结构的振动。而大多数的阻尼器的质量快都是方形，多用于高层建筑，对这种塔状筒式的建筑并不使用，而且并不是在每个方向的减振效果都很好。

为 了克服以上弊端，本发明提出了一种用于超高型风电机立柱的TMD减振装置。本发明基于共振效应，并结合传统的TMD设计原理，通过设计顶部支架，并将质量块设计成圆环状，可以有效的安装在立柱外部，使其可以在水平向任意方向摆动，实现多自由度的振动控制。

发明内容

本发明目的是提供一种用于超高型风电机立柱的TMD减振装置，主要针对高耸结构振动控制，旨在减小其在风振和地震载荷作用下的振动反应，从而达到减振耗能的效果。本发明通过事先设计质量环的质量来调整TMD减振装置的共振频率，从而迎合立柱结构的固有频率，进而有效的控制结构的振动效应。该装置通过产生始终与结构相反的摆动，产生反作用力于主结构上，从而控制结构的振动，作用在主结构上的能量通过钢丝绳减振器以及粘滞性阻尼器耗散，从而控制结构对于外力作用的振动反应。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于超高型风电机立柱的TMD减振装置，包括均布在立柱外部周围的顶部支架、质量环、粘滞性阻尼器，所述支架包括顶部支架垫板、支座筋板、前端的支架挡板、支撑筋板、和在上方的支架顶板；所述支座筋板下方焊接有支撑筋板，支撑筋板的另一端焊接在顶部支架垫板上，所述支座筋板前端开孔，便于穿过螺栓悬挂钢丝绳；所述质量环由4块四分之一圆环通过质量块连接板组合而成，所述质量环通过顶部均匀分布的4个吊耳，利用钢丝绳被顶部支架所悬吊；所述工装支架包括支撑板和连接板，共四组，所述工装支架分别连接立柱跟质量环，与钢丝绳减振器的方位错开，两块支撑板通过连接板相连，其中一块支撑板焊接在质量环上，另一块支撑板焊接在工装支架垫板上，工装支架垫板通过焊接与立柱相连；所述粘滞性阻尼器，一端焊接于弹簧支座垫板，另一端连接于质量环，安装在每个钢丝绳减振器的正上方，方位同钢丝绳隔振器的安装方位。