CN103452747A - 基于阻尼装置的风机塔架降载方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于阻尼装置的风机塔架降载方法，其特点包括在风力发电机组塔筒内壁上水平连接保护支撑装置，在保护支撑装置上方沿塔筒内壁圆周不同方向对称均匀安装多个弹性阻尼装置，并与保护支撑装置通过滑轨连接，弹性阻尼装置包括质量块和等效阻尼弹簧两部分。本发明可以在塔架某一方向摆动时通过弹性阻尼装置的阻尼作用，消减塔架动能，从而有效减小塔架振动，降低塔架载荷。
Description
技术领域
本发明属于风力发电领域，具体涉及到风力发电机组降低塔架载荷、抑制塔架振动的方法。
背景技术
塔架是风力发电机组的重要组成部分，其对机舱、风轮等部件起支撑作用。由于风电机组自身结构和外部环境的影响，风电机组在运行过程中会受到塔架载荷，引起塔架振动。随着风电机组单机容量的增加，塔架的高度也不断增加，目前，大型风力发电机组的塔架已经超过100m；塔架高度的增加导致塔架载荷的交变性和随机性增加，从而加剧塔架的振动。
塔架的振动以前后方向的一阶振动和左右方向的一阶振动为主，其固有频率受到塔架高度、塔架壁厚度、塔架材料、机舱和转子重量等因素的影响。这种振动会增加塔架和其他机械组件的机械载荷，降低材料机械强度，导致塔架和其他机械组件的疲劳损坏和使用寿命的减少，影响机组运行的稳定性和可靠性，严重时将对机组安全性造成影响。
对于抑制塔架振动的问题已有相关解决方法，其中之一已在专利申请CN 101201041A中公开，该方法通过在塔架或机舱内安装阻尼系统，同时主动控制质量块的位置、速度、加速度来改变机组相关部件的振动频率。但该方法对于控制系统和装置提出了很高的要求。本发明的目的是通过一种方便可行的方法，以较低的成本和较简单的装置有效降低塔架载荷、抑制塔架振动。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种基于阻尼装置的风机塔架降载方法。该方法包括：在风力发电机组不同高度位置塔筒内壁上水平连接保护支撑装置，在保护支撑装置上方沿塔筒内壁圆周不同方向对称均匀安装多个弹性阻尼装置，并与保护支撑装置通过滑轨连接，弹性阻尼装置包括质量块和等效阻尼弹簧两部分。
所述保护支撑装置可以环形挡板等形式实现，位于弹性阻尼装置下方，对弹性阻尼装置起支撑作用，同时防止弹性阻尼装置脱落造成意外损害。所述弹性阻尼装置底部通过滑轨与保护支撑装置连接，为减小摩擦滑轨应定期润滑。所述弹性阻尼装置包括质量块和等效阻尼弹簧两部分，其中质量块的形状为球体或者倒锥体，以较小其与保护支撑装置接触面积，减小摩擦。
应用以上方法，当塔架发生某一方向的振动时，位于塔筒内部相应的弹性阻尼装置将会起到作用，质量块的惯性载荷会引起等效阻尼弹簧的拉伸或者收缩，其固有的阻尼特性可以消减塔架振动相应频率的能量，从而减小塔架振动动能，降低塔架振动固有频率，减小相应方向的塔架振动。通过调节弹性阻尼装置的弹性系数、阻尼比，质量块的质量，可以降低塔架振动固有频率，减小塔架振动幅值，从而起到塔架降载作用。
这种方法利用弹性阻尼装置的阻尼特性，消减了塔架振动相应频率的能量，可以不通过主动控制，而是通过被动抑制的方法，降低塔架载荷，减小塔架振动，简单易行，在实际应用中具有可行性。
附图说明
图1为安装有塔架降载装置的风电机组示意图。
图2为安装有4个弹性阻尼装置的塔筒俯视图。
图3为安装有8个弹性阻尼装置的塔筒俯视图。
图4为滑轨示意图。
附图标记说明：1-风轮转子；2-轮毂；3-机舱；4-塔架；5-塔基；6-塔架降载装置；7-塔筒内壁；8-保护支撑结构；9-等效阻尼弹簧；10-质量块；11-等效阻尼弹簧；12-质量块；13-塔筒受力方向；14-等效阻尼弹簧；15-质量块；16-等效阻尼弹簧；17-质量块；18-弹性阻尼装置；19-弹性阻尼装置；20-弹性阻尼装置；21-弹性阻尼装置；22-塔筒受力方向。
具体实施方式
本发明的具体实施例将对本发明方法进行详细的阐述。
图1为安装有塔架降载装置的风电机组示意图，安装有塔架降载装置的风力发电机组包括风轮转子1，安装转子的轮毂2，安装有传动系统和电气系统的机舱3，具有分段结构的塔架4，塔基5。其中塔架降载装置6可以安装在塔架不同高度位置上。
图2表示了本发明的一个具体实施例。塔架降载装置6安装在塔架顶部。在塔筒内壁7上水平安装保护支撑装置8，保护支撑装置8形式为环形挡板，以焊接、铆接、螺栓、粘合等方式水平安装在塔筒内壁上，对塔架降载装置起到保护支撑作用，同时防止其脱落造成意外损害。在塔筒内壁上安装4个弹性阻尼装置，分别均匀安装在塔筒的0°、90°、180°、270°四个方向上，与塔筒内壁7通过焊接、铆接、螺栓、粘合等方式连接；底部与保护支撑装置8通过滑轨连接，并定期润滑以减小摩擦。图4为滑轨示意图，其中23、24构成滑轨质量块12在等效阻尼弹簧11的拉伸或收缩作用下在滑轨23、24上滑动。质量块10由高密度材料如钢、铁制成，其形状为球体或倒锥体，通过减小其与保护支撑装置接触面积从而使摩擦最小。弹性阻尼装置的弹性系数、阻尼比，质量块的质量可以根据需要调节，从而降低塔架振动固有频率，减小塔架振动幅值，起到塔架降载作用。
当塔架沿着如图2方向13振动时，除垂直方向的两个弹性阻尼装置外，其他方向的弹性阻尼装置将会发生阻尼运动。如等效阻尼弹簧9在方向13的作用力下收缩，推动质量块10沿着滑轨向前运动；等效阻尼弹簧11在方向13的作用力下拉伸，带动质量块12沿着滑轨向前运动。当塔架沿方向13振动时，等效阻尼弹簧9、11通过拉伸和收缩使质量块10、12产生位移，由于质量块的惯性载荷和等效阻尼弹簧的阻尼特性，塔架振动相应频率的能量将被消减。通过调节弹性阻尼装置的弹性系数、阻尼比，质量块的质量可以降低塔架振动固有频率，减小塔架振动幅值，从而起到塔架降载作用。
图3表示了本发明的又一具体实施例。该实施例在塔筒内壁7上沿圆周方向均匀安装8个弹性阻尼装置，分别安装在0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°、315°，8个方向上。当塔架沿着如图3方向22振动时，除垂直方向的两个弹性阻尼装置外，其他方向的弹性阻尼装置将会发生阻尼运动。通过相应等效阻尼弹簧的拉伸和收缩带动相应质量块产生位移，由于质量块的惯性载荷和等效阻尼弹簧的阻尼特性，塔架振动相应频率的能量将被消减。通过调节弹性阻尼装置的弹性系数、阻尼比，质量块的质量可以降低塔架振动固有频率，减小塔架振动幅值，从而起到塔架降载作用。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同的替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于阻尼装置的风机塔架降载方法，其特点包括在风力发电机组塔筒内壁上水平连接保护支撑装置，在保护支撑装置上方沿塔筒内壁圆周不同方向对称均匀安装多个弹性阻尼装置，并与保护支撑装置通过滑轨连接，弹性阻尼装置包括质量块和等效阻尼弹簧两部分。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述装置可以安装在塔架任意不同高度处的塔筒内壁上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述保护支撑装置，以环形挡板的形式连接到塔筒内壁，对弹性阻尼装置起到保护支撑作用。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述阻尼质量块均匀对称分布在塔筒内壁圆周的各个方向。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述阻尼质量块底部通过滑轨与保护支撑装置连接，滑轨定期润滑。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述弹性阻尼装置的弹性系数、阻尼比、质量块质量可以调节，从而改变塔架振动固有频率。
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| CN103452747B (zh) | 2015-11-18 |
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