[发明专利]海上风机振动控制的自适应悬吊液体质量双调谐阻尼器

说明书

本发明公开了一种海上风机振动控制的自适应悬吊液体质量双调谐阻尼器，包括设置在风机塔筒内部所控振型最大振幅处的至少一组自适应混合调频平动控制系统、自适应主动变阻尼扭振控制系统和控制系统；自适应混合调频平动控制系统包括一级调频平动控制单元和二级调频平动控制单元；自适应主动变阻尼扭振控制系统包括转动扭振控制单元和变阻尼控制单元；控制系统用于对风机塔筒的实时振动状态进行采集，并对一级调频平动控制单元、二级调频平动控制单元、转动扭振控制单元和变阻尼控制单元进行控制。本发明包括自适应混合调频平动控制系统和自适应主动变阻尼扭振控制系统，分别针对风、浪、流耦合作用下海上风机的平动运动和扭转运动进行控制。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，更具体的说是涉及一种用于海上风机振动控制的自适应悬吊液体质量双调谐阻尼器。

背景技术

目前建成的海上风电场多采用大直径单桩、吸力锚等固定式基础，固定式基础建成后，将改变此区域原来的水动力场，造成基础周围发生局部冲刷，冲刷使得基础的悬臂长度增大、自振频率降低，导致风机结构的自振频率偏离1P-3P(1P-马达转动频率，3P-风机叶轮扫掠频率)频率带，造成风机结构接近于激振力的频率而发生共振的危险，从而影响风机的正常运转。为了降低风机振动对海上风电场正常工作带来的影响，技术人员常采用调谐质量阻尼器(TMD)和调谐液体阻尼器(TLD)对海上风机进行振动控制。

调谐质量阻尼器(TMD)是由弹簧、阻尼器和质量块组成的振动控制装置，当结构在外激励作用下发生振动时，带动TMD系统一起振动，TMD系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上，调谐这个惯性力，使其对结构的振动产生控制作用，从而达到减小结构振动反应的目的。由于TMD系统装置简单、经济可靠，在实际工程中得到了大量应用，但TMD系统具有单一频率，当TMD系统频率偏离最优频率时，减振效果减弱。调谐液体阻尼器(TLD)是装有液体并固定在结构上的刚性容器，当结构受荷载作用产生振动时，阻尼器中的液体发生振荡，利用振荡动水压力的惯性吸振作用，达到减小结构振动的目的。在结构上设置TLD系统简单易行、维护成本低，但TLD系统调谐频率单一，且无法根据结构的实际振动响应实时调整装置的工作状态，易造成控制失效。

另外，目前的TMD和TLD系统主要针对结构的平动运动进行控制而对扭转运动的控制无效，而海上风机在风、浪、流耦合作用下会发生扭转振动，当扭转角度超过规范规定的限值时，将影响风机的正常运转。因此需要设计一种能控制结构扭转振动的装置，对结构的扭转振动状态进行有效控制。

因此，需要研制一种针对海上风机的自适应调频液体(TLD)质量(TMD)双调谐振动控制装置，从而对海上风机的振动进行有效控制，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种海上风机振动控制的自适应悬吊液体质量双调谐阻尼器，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种海上风机振动控制的自适应悬吊液体质量双调谐阻尼器，包括设置在风机塔筒内部所控振型最大振幅处的至少一组自适应混合调频平动控制系统、自适应主动变阻尼扭振控制系统和控制系统；

所述自适应混合调频平动控制系统包括一级调频平动控制单元和二级调频平动控制单元；所述二级调频平动控制单元能够在所述一级调频平动控制单元的基础上实现对平振的二次增强调谐；

所述自适应主动变阻尼扭振控制系统包括转动扭振控制单元和变阻尼控制单元；所述转动扭振控制单元和变阻尼控制单元能够配合实现对摆动扭转振动的二次增强协调；

所述控制系统用于对所述风机塔筒的实时振动状态进行采集，并根据采集信号相应地对所述一级调频平动控制单元、二级调频平动控制单元、转动扭振控制单元和变阻尼控制单元进行控制。