[发明专利]一种风电叶片多质点串联速度放大型减振装置及连接方法

说明书

一种风电叶片多质点串联速度放大型减振装置及连接方法，通过在风电叶片中安装串联的空心质量钢球，并在空心质量钢球中设置一个实心钢球和一个实心乳胶球，配合定滑轮装置及速度放大装置，达到多层多向减振。叶片振动时带动靠近叶尖的空心质量钢球振动，每个空心质量钢球又可以限制前面空心质量钢球的振动，达到多层减振的效果，空心质量钢球的内部设有一个实心钢球和一个实心乳胶球，空心质量钢球振动时，作为粘弹性材料的乳胶球与钢球发生碰撞会吸收部分能量而耗能，同时串联的空心质量钢球振动时也会在任意方向拉伸钢索，使速度放大装置起作用，间接增加阻尼，达到多向减振，在保证风电叶片质量不过分增加的情况下有效控制风电叶片的多向振动。

技术领域

本发明涉及风力发电结构减振控制技术领域，具体涉及的是风电叶片多质点串联速度放大型减振技术。

背景技术

风能作为一种可再生的清洁能源已经受到世界各国的青睐，根据全球风能协会（GWEC）一年一度的报告，2019年世界风机新装机容量达到60.4GW,仅次于2015年的63.8GW，增长势头仍然强劲，因此，为了更好地获取风能，风力发电机塔架和叶片也向越来越高、越来越长的方向发展。但是叶片在朝大型化发展过程中，其重量增加，长度增大，并且承受的荷载复杂—主要有重力荷载、惯性荷载和不定常变化的气动荷载。叶片在复杂荷载作用下容易产生多向振动，但是作为捕捉风能的关键部件，叶片性能的好坏直接影响着风力机结构的风能利用效率和风力机组整机所承受的荷载，在很大程度上也决定了机组的整体性能、使用寿命和开发风能的经济性。因此，降低叶片在复杂荷载作用下的多向振动是风力机结构必须解决的关键问题。

为达到叶片多向减振的目的，在叶片内部设置一连串空心质量钢球，叶片叶尖振动时带动靠近叶尖的空心质量钢球振动，此后的每一个空心质量钢球又可以控制前面空心质量钢球的振动，达到多层次减振的效果，此外，空心质量钢球的内部设有一个实心钢球和一个实心乳胶球，空心质量钢球振动时，两个实心球在任意方向都能相互碰撞，利用摩擦和冲击作用消耗系统振动能量。同时，串联的空心质量钢球振动时会拉伸钢索，固定在两个定滑轮之间的钢索也可在任意方向拉伸，使速度放大装置起作用，增加阻尼，从而达到多向减振的目的。材料方面，在保证风电叶片质量不过分增加且不损伤叶片的情况下，需用质量较轻、强度较高、耗能较强且具有高耐久性的材料。轻质高强的钢索具有质量轻，抗拉强度高的优点，可在保证连接牢靠的情况下有效降低减振装置的重量；在室温下具有较高抗剪强度（25MPa）、抗拉强度（≥33MPa）和不均匀扯离强度（40kN/m）的环氧树脂胶粘剂可在不损伤叶片的情况将拉环直接粘在叶片内表面；乳胶作为粘弹性材料之一，在碰撞的过程中可以吸收部分能量而达到耗能的作用，其耗能能力强；体积小质量轻的多孔螺栓球接头可将三股1号钢索与一股2号钢索相连接，其构造简单，连接方便，传力明确。因此，将上述几种材料应用到风电叶片的减振控制装置中，通过合理的连接方式及利用速度放大装置来增加阻尼，可在不过分增加风电叶片质量且不损伤叶片的情况下有效控制叶片在复杂荷载作用下的多向振动，为此，提出了一种风电叶片多质点串联速度放大型减振装置及连接方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种风电叶片多质点串联速度放大型减振装置及连接方法。