[发明专利]一种高柔塔风力发电机组塔筒结构减振装置

说明书

本发明提供的一种高柔塔风力发电机组塔筒结构减振装置，包括滑轨、弹簧质量块动力系统、滑动连接结构和弹性连接结构，其中，所述滑轨设置有多个，多个滑轨沿塔筒的轴线方向排布在塔筒的外侧壁上；置于中间位置的滑轨上滑动连接有弹簧质量块动力系统；剩余的每个滑轨上均滑动连接有滑动连接结构；所述弹性连接结构用于将相邻滑轨上设置的质量块以及滑动连接结构依次连接；本发明涉及的结构减振装置，既可以吸收风力发电机组塔筒二阶固有频率振动能量形成耗散，又可以破坏相关塔筒激振条件，起到高柔塔风力发电机组塔筒结构减振的作用；该装置设计、制造、安装简单，成本低、重量轻，对塔筒自身安全性影响小。

技术领域

本发明属于风力发电机组塔筒结构减振，特别涉及一种高柔塔风力发电机组塔筒结构减振装置。

背景技术

随着水平轴风力发电机组单机容量大型化的发展趋势不断推进，为捕获更优质风能资源、提升发电量，增加塔筒高度是可行选择之一。同时为了降低成本，机组部件轻量化技术工作进展显著，塔筒重量、刚度相应下降，综合多方面影响，塔筒固有频率呈下降趋势。根据流体力学圆柱绕流原理，圆柱位于流场中，在一定来流速度情况下，其尾流会形成反对称排列的涡街。根据流体力学涡激振动原理，当涡从附着表面脱落，会影响到附着表面压力分布，从而形成规律交替的压力变化，相当于对塔筒施加一个数值等于涡分离频率的固定频率激励。而对于高柔塔，正常运行过程中塔筒涡分离频率恰好和其二阶固有频率接近，驱使其出现“扭腰”型的振动能量累积，严重危害塔筒乃至机组安全。

结构减振装置，通常称为调谐质量阻尼器。针对高耸建筑一阶固有频率设计的调谐质量阻尼器，由于建筑内空间利用的需要，通常以集中质量的形式安装在建筑顶部；针对风力发电机组塔筒一阶固有频率设计的调谐质量阻尼器，由于机舱内空间利用的需要，通常以单摆形式吊装在塔筒顶部。该种结构减振装置通常具有良好效果，已经得到非常广泛的应用，但高塔结构二阶固有频率振型在顶部无变形，所以对于“扭腰”型振动的抑制作用不明显。

针对风力发电机组塔筒二阶固有频率设计的调谐质量阻尼器，通常选择以容器盛放液体/撞球等，通过设计液体晃动/撞球碰撞来吸收和抑制塔筒二阶固有频率振动能量的累积。为达到较好的减振效果，其质量需满足一定要求，自身较重情况下会选择放置在塔筒内部平台上。优点是便于制造、节约成本、安装简单，缺点是：(1)塔筒平台设计时并未考虑其动力学特性，不一定可以将调谐质量阻尼器放置到最利于吸收“扭腰”型振动的高度；(2)占用塔筒内部空间，影响运维人员作业；(3)阻尼器内部结构复杂，不利于塔筒整体精细化建模、定量评估减振效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高柔塔风力发电机组塔筒结构减振装置，解决了现有的用于高柔塔的结构减振装置存在的上述不足。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种高柔塔风力发电机组塔筒结构减振装置，包括结构减振装置本体，所述结构减振装置本体包括滑轨、弹簧质量块动力系统、滑动连接结构和弹性连接结构，其中，所述滑轨设置有多个，多个滑轨沿塔筒的轴线方向排布在塔筒的外侧壁上；

置于中间位置的滑轨上滑动连接有弹簧质量块动力系统；

剩余的每个滑轨上均滑动连接有滑动连接结构；

所述弹性连接结构用于将相邻滑轨上设置的质量块以及滑动连接结构依次连接。

优选地，多个滑轨置于同一竖直平面内，且滑轨所在安装平面垂直于来流方向。

优选地，所述弹簧质量块动力系统包括质量块和弹簧，其中，质量块和弹簧均套装在滑轨上；所述弹簧的一端固定在滑轨的固定端，另一端固定在质量块上。

优选地，所述滑动连接结构为滑环或滑块。

优选地，所述弹性连接结构为绳索或弹簧。

优选地，所述弹簧质量块动力系统的固有频率与塔筒二阶固有频率相等。