CN111502921B - 一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调谐质量阻尼器，提供了一种保证柔性塔筒安全可靠性的风力发电机组柔性用的全向调谐质量阻尼器，解决了现有技术中存在的塔筒随着高度的增加，涡激振动控制成本高，施工困难等的技术问题，它包括配重质量块，所述配重质量块滑动支撑在支撑框架内的底面上，且配重质量块的上、下两端分别钩挂着若干个上支撑弹簧和下支撑弹簧的一端，上支撑弹簧和下支撑弹簧的另一端分别水平钩挂在对应的支撑框架上，使配重质量块保持平稳支撑状态。

Description

一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器

技术领域

本发明涉及一种调谐质量阻尼器，尤其涉及一种结构简单，施工方便，可有效对柔性塔筒的风载涡激振动进行动态响应控制，保证柔性塔筒安全可靠性的风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器。

背景技术

随着风力发电机组大型化方向发展，塔筒作为风力机组的主要承力部件，塔筒的高度也变得越来越高，而刚性塔架的高度高于100m后，其重量将会呈指数增加，生产和运输成本增加，因此柔性塔架很好的解决了上述问题，它不仅能满足高度要求，还能有效的降低生产和运输成本，但柔性塔架固有频率较低一般在0.2Hz以下，涡激振动的风险也随之变大。如何控制柔性塔架在风载下的涡激振动也变得尤为重要。一般是通过改变风流场的形态或改变自身的结构的形状来改变振动特性，但该方式施工困难，造价高。另外一种是使用液体阻尼器，但该方式由于其结构的原因会阻碍塔筒人员进出，导致安装及维修困难，且占用空间大，并存在阻尼液体渗漏、挥发等缺点。

发明内容

本发明主要是提供了一种结构简单，施工方便，可有效对柔性塔筒的风载涡激振动进行动态响应控制，保证柔性塔筒安全可靠性的风力发电机组柔性用的全向调谐质量阻尼器，解决了现有技术中存在的塔筒随着高度的增加，涡激振动控制成本高，施工困难等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，包括配重质量块，所述配重质量块滑动支撑在支撑框架内的底面上，且配重质量块的上、下两端分别钩挂着若干个上支撑弹簧和下支撑弹簧的一端，上支撑弹簧和下支撑弹簧的另一端分别水平钩挂在对应的支撑框架上，使配重质量块保持平稳支撑状态。通过在支撑框架内设置配重质量块，配重质量块的周边通过上、下支撑弹簧形成水平支撑，并使配重质量块维持在平稳的支撑状态，即由配重质量块、弹簧等构成阻尼系统，通过将其振动频率调整至主结构（柔性塔筒）频率附近，从而改变结构的共振特性，以达到减震效果，整体结构简单，成本低，通过在支撑框架形成阻尼器单元，即可根据使用需求任意组装配置，施工方便，在原有柔性塔筒上即可安装使用，进一步降低成本；框架结构，方便人员进出，给安装及维修带来便利，从而对柔性塔筒的风载涡激振动实现了有效的动态响应控制，保证了柔性塔筒安全可靠性。

作为优选，：所述配重质量块钩挂着若干个纵向支撑弹簧的下端，纵向支撑弹簧的上端钩挂在对应的支撑框架上。配重质量块通过纵向支撑弹簧实现纵向支撑，以减小配重质量底面的压力。

作为更优选，在所述配重质量块的底面上设有水平支撑盘，纵向支撑弹簧的下端钩挂在水平支撑盘上。水平支撑盘一方面便于纵向支撑弹簧的固定，另一方面便于平衡配重质量块重心。

作为优选，所述配重质量块包括若干块相互叠加固定的配重盘。由若干块相互叠加固定的配重盘构成的配重质量块，根据需求方便进行加减调整。

作为更优选，所述配重质量块上、下两端对应的配重盘直径小于中部的配重盘直径，上支撑弹簧和下支撑弹簧分别钩挂在配重质量块上、下两端对应的小直径配重盘上。通过在配重质量块的上、下两端设置小尺寸配重盘，既方便配重质量块的重量调整，又便于固定上、下撑弹簧，节约安装空间，使整体结构更加紧凑合理。

作为更优选，在与所述上支撑弹簧和下支撑弹簧对应的配重盘间设有立柱，上支撑弹簧和下支撑弹簧钩挂在立柱上。立柱方便上、下撑弹簧的钩挂固定。

作为优选，在所述配重质量块的底面上设有滑动盘，配重质量块通过滑动盘滚动支撑在支撑框架的底面上。配重质量块的底面通过滑动盘滑动支撑在支撑框架底面上，可减少配重质量块摆动阻力，提高阻尼器反应速度和灵敏度。

作为更优选，与所述滑动盘对应的支撑框架底面上设有盛放着阻尼液的盒体，滑动盘沉浸在阻尼液内。阻尼液确保滑动盘保持润滑状态。

一种全向调谐质量阻尼器的柔性塔筒，包括竖直支撑在地面上的塔筒体，在地面上方对应的塔筒体腔体内设有若干组支撑框架，每组支撑框架间相互叠加连接。通过若干组支撑框架形成阻尼器单元，即可根据使用需求任意增减组装配置，施工方便，且在原有柔性塔筒的基础上无需改装即可安装使用，成本低。

作为优选，在所述塔筒体的顶端和中部对应的腔体内分别设有若干组支撑框架。若干组支撑框架构成的阻尼器安装在柔性塔筒的顶部时，其摆动位移最大，从而可控制柔性塔筒一阶涡激振动；阻尼器安装在柔性塔筒中上部时，其二阶涡激振动位移最大，从而可控制柔性塔筒的二阶涡激振动。

因此，本发明的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器具有下述优点：可以有效的对柔性塔架在风载作用下涡激振动进行动态响应控制，可以使用需求任意选择配重进行组装，并安装在除柔性塔筒除底部以外的任意高度位置，不受安装空间的影响，也无需改变柔性塔筒现有结构，安装更加简单，生产及组装成本低，又方便维修。

附图说明：

图1是本发明的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器的结构示意图；

图2是本发明中配重质量块的结构示意图；

图3是本发明中滑动盘的剖视图；

图4是本发明的主视图。

具体实施方式：

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，包括位于正方体形状的支撑框架2内的配重质量块1，配重质量块1由若干块圆形的配重盘11上、下叠加固定于一体，其中配重质量块1上、下两端对应的配重盘11直径小于中部的配重盘11直径，在配重质量块1的底面上同轴水平安装有正方形的水平支撑盘6，水平支撑盘6位于配重质量块1下端的大直径配重盘11和小直径配重盘11间，如图4所示，在配重质量块1的底面同轴固定着滑动盘8，与滑动盘8对应的支撑框架2底面上带有盛放着阻尼液的盒体9，滑动盘8沉浸在阻尼液内并滚动支撑在盒体9的底面上，如图3所示，滑动盘8包括同轴固定在配重质量块1下端的顶盘81，顶盘81的底面为球面形，在球面形的顶盘81底面上互配的安装有球面形的保持架82，保持架82底面上互配的安装着球面形的底盘83，在保持架82上沿圆周方向均布着若干个滚珠通孔，在滚珠通孔内滚动安装着滚珠84，滚珠84的下端穿过底盘83上对应的通孔滚动顶接在盒体9的底面上。在配重质量块1的上、下两端对应的小直径配重盘11间分别钩挂着四个上支撑弹簧3和四个下支撑弹簧4的一端，另一端分别水平钩挂在对应的支撑框架2上，四个上支撑弹簧3和四个下支撑弹簧4沿圆周方向均布，四个上支撑弹簧3分别钩挂支撑框架2上边框的四个转角上，四个下支撑弹簧4分别钩挂支撑框架2下边框的中部，即上支撑弹簧3和下支撑弹簧4在支撑框架2底面上的投影夹角为45゜夹角，在与上支撑弹簧3和下支撑弹簧4对应的配重盘11间垂直安装着立柱7，上支撑弹簧3和下支撑弹簧4分别钩挂在对应的立柱7上。水平支撑盘6的四个转角分别钩挂着四个纵向支撑弹簧5的下端，纵向支撑弹簧5的上端钩挂在对应的支撑框架2上边框的中部，上支撑弹簧3、下支撑弹簧4和纵向支撑弹簧5呈交叉设置，利于配重质量块1维持平稳支撑状态，提高其动态响应精度。

实施例2：

包括竖直支撑在地面上的塔筒体，在地面上方对应的塔筒体腔体内同轴装有两组带有配重质量块1的支撑框架2，每组支撑框架2由两个支撑框架2组成，两个支撑框架2间相互叠加连接，其中一组支撑框架2位于塔筒体顶端，另一组位于塔筒体的中部。其余部分与实施例1完全相同。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，包括配重质量块（1），其特征在于：所述配重质量块（1）滑动支撑在支撑框架（2）内的底面上，且配重质量块（1）的上、下两端分别钩挂着若干个上支撑弹簧（3）和下支撑弹簧（4）的一端，上支撑弹簧（3）和下支撑弹簧（4）的另一端分别水平钩挂在对应的支撑框架（2）上，使配重质量块（1）保持平稳支撑状态；在所述配重质量块（1）的底面上设有滑动盘（8），配重质量块（1）通过滑动盘（8）滚动支撑在支撑框架（2）的底面上。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，其特征在于：所述配重质量块（1）钩挂着若干个纵向支撑弹簧（5）的下端，纵向支撑弹簧（5）的上端钩挂在对应的支撑框架（2）上。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，其特征在于：在所述配重质量块（1）的底面上设有水平支撑盘（6），纵向支撑弹簧（5）的下端钩挂在水平支撑盘（6）上。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，其特征在于：所述配重质量块（1）包括若干块相互叠加固定的配重盘（11）。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，其特征在于：所述配重质量块（1）上、下两端对应的配重盘（11）直径小于中部的配重盘（11）直径，上支撑弹簧（3）和下支撑弹簧（4）分别钩挂在配重质量块（1）上、下两端对应的小直径配重盘（11）上。

6.根据权利要求4所述的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，其特征在于：在与所述上支撑弹簧（3）和下支撑弹簧（4）对应的配重盘（11）间设有立柱（7），上支撑弹簧（3）和下支撑弹簧（4）钩挂在立柱（7）上。

7.根据权利要求1所述的一种风力发电机组柔性塔筒用的全向调谐质量阻尼器，其特征在于：与所述滑动盘（8）对应的支撑框架（2）底面上设有盛放着阻尼液的盒体（9），滑动盘（8）沉浸在阻尼液内。

8.一种采用权利要求1所述的全向调谐质量阻尼器的柔性塔筒，包括竖直支撑在地面上的塔筒体，其特征在于：在地面上方对应的塔筒体腔体内设有若干组支撑框架（2），每组支撑框架（2）间相互叠加连接。

9.根据权利要求8所述的柔性塔筒，其特征在于：在所述塔筒体的顶端和中部对应的腔体内分别设有若干组支撑框架（2）。

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