[发明专利]一种具有智能调谐多液柱阻尼器系统的浮式风机

说明书

本发明公开了一种具有智能调谐多液柱阻尼器系统的浮式风机，包括浮式风机和包括调谐多液柱阻尼器、数据采集器、信号处理器与作动控制器的智能调谐多液柱阻尼器系统；阻尼器包括多个相互连通的垂直、水平管道；数据采集器包括安装在垂直管道内的波高仪、浮子加速度感应器、置于风机顶部的倾角传感器与位移感应器；信号处理器包括高频滤波、波浪识别、智能调频和应急处理模块；作动控制器通过开关电源控制抽水泵和吸水泵运作，并通过控制转动轴和滑轮的正负旋转调节移动舱壁和多孔介质层位置，从而实时保持阻尼器自振周期与外部波浪一致，使阻尼器效果最大化。本发明可有效提高浮式风机的稳定性和安全性，并降低风机运行与维护成本。

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种具有智能调谐多液柱阻尼器系统的浮式风机。

背景技术

风力发电作为重要的可再生能源，海上风电靠近能源消耗中心且不占用土地资源，故近年来发展迅猛。但随着作业水深不断增加到蕴藏有丰富资源的深海海域(水深大于50m)，传统底部固定式风机是不可行的，更经济、更灵活的海上浮式风机成为最佳选择。

浮式风机的动力学特性较为复杂，在风浪流载荷作用下，浮体的持续摆动会降低风机发电质量、影响风电机组使用寿命、加剧平台疲劳损伤。调谐液体阻尼器作为被动式阻尼设备，吸收结构运动所产生的能量，并通过自身液体晃荡将这部分能量反作用于结构以实现振动控制。调谐液体阻尼器具有造价成本低、维护方便、无需外部能量输入的优势，通过合理的调频、优化，就能达到很好的减振效果，但在复杂的海洋环境中，风浪的角度是多向的，海浪谱属于宽频激励，传统调谐液体阻尼器并不具有应对改变方向和调整减振频带的能力。近年来出现的隔板调频效果虽然显著，但可调控的频率点十分有限，并且隔板固体率改变的过程中，引起的高阶晃荡模态会导致负面激励；利用磁流变液体等辅助设备也可实现阻尼器的半主动化调频，但其造价和维护成本高昂并需要稳定的电源供应，对于深海浮式风机不具有工程实用性。因此，在深海中如何利用少量能源和低成本实现调谐液体阻尼器的智能化调频是目前亟待深入研究的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有智能调谐多液柱阻尼器系统的浮式风机，可以识别周围海浪环境条件，实现浮式风机在宽频海浪谱激励下的阻尼器智能调频，可有效提升海上浮式风机平台的水动力性能。同时，本发明配有应急处理模块，解决了极端风浪条件下的风机大幅度摆动问题，降低了结构的疲劳损伤并保证风电机组的正常作业。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种具有智能调谐多液柱阻尼器系统的浮式风机，包括浮式风机本体、以及设置在浮式风机本体上的智能调谐多液柱阻尼器系统；所述的智能调谐多液柱阻尼器系统包括调谐多液柱阻尼器、数据采集器、信号处理器和作动控制器；

所述的调谐多液柱阻尼器设置于浮式风机本体的下部，包括多个相互连通、内部具有阻尼液体的垂直管道和水平管道；

所述的数据采集器，包括波高仪、浮子加速度感应器、倾角传感器和位移感应器在每个垂直管道内部均安装一个所述的波高仪；浮子加速度感应器漂浮于水中；倾角传感器和位移感应器分别安装于浮式风机本体的顶部；数据采集器将调谐多液柱阻尼器内液柱高度、外部波浪频率、浮式风机转动和位移的实时数据传递给信号处理器；