CN108443396A - 一种风机用tmd阻尼器减震装置及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机用TMD阻尼器减震装置，包括塔筒和安装于塔筒内的若干钟摆装置，塔筒内固定套设有内套筒，内套筒通过隔板与塔筒固定连接而将塔筒与内套筒之间的空间分隔成若干内置容腔；内置容腔内均可摆动安装有钟摆装置，钟摆装置包括连接绳索和摆球，连接绳索的一端与竖直连接于塔筒的上端，连接绳索的另一端与摆球连接，摆球受惯性作用力与塔筒受振动的运动方向相反。本发明还公开了一种安装方法。本发明采用多个钟摆动式阻尼器均匀分布于塔筒的圆周方向上的结构，不会导致偏心载荷的情况，并且摆球的摆动方向无方向限制，可实现360度全方位的摆动，从而可随塔筒的振动方向改变而随时改变，实现快速和及时对塔筒进行减振的目的。

Description

一种风机用TMD阻尼器减震装置及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种钟摆式阻尼器及其安装方法，尤其是指一种风机用TMD阻尼器减震装置及其安装方法。

背景技术

近些年来随着世界经济的快速发展，能源的需求量不断增大，能源危机加剧、环境恶化等问题日益突出。风能作为一种清洁无污染的、可再生的、分布广泛的并且储量巨大的能源，越来越受到人们的关注与重视，世界各国都竞相大力开发与利用风能资源来解决与改善其能源供应和环境污染等问题。近年来风电产业在世界范围内迅速发展,使得风电机组单机容量越来越大,在正常运行中因为叶轮的周期性转动,承受着周期性变化的疲劳荷载。塔筒作为细长的高耸结构,在风荷载作用下发生振动，塔筒连接部位和其上的某些机舱构件产生疲劳,从而降低塔筒的安全性，缩短塔筒的使用寿命。因此，需采取措施减小风力发电机组的振动破坏，以保证风电机组的正常运行，提高风能利用效率，保障塔筒的稳定安全工作。

风电机组作为一种高耸结构,在振动控制技术方面可以借鉴已有普通高层建筑的振动控制方法。但是,风力发电机组又不同于普通的高层及高耸结构,其叶片作为风机能量转换的主要部件,也是风机的主要力源,作用在叶片上的空气动力、惯性力和弹性力等交变荷载不仅使叶片产生振动,还使塔筒产生很大的动力振动响应。

钟摆式阻尼器在建筑行业应用比较广泛，又被称为风阻尼器，除了可以很好的应对强风条件下的顺风向振动和横风向振动外，还可以对地震引起的地震波起到良好的吸收作用，在高层建筑行业中，钟摆式阻尼器一般安装在建筑物内部，在中轴线的位置上，而中轴线位置的确定也会产生偏差，从而产生偏心载荷。因此，采用在普通高层建筑和高耸结构中的阻尼器应用于风机塔筒中进行安装不具有可行性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题，提供一种结构简单、全方位运动调节、通用性强和安全可靠的风机用TMD阻尼器减震装置及其安装方法。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种风机用TMD阻尼器减震装置，包括塔筒和安装于塔筒内的若干钟摆装置，所述塔筒内固定套设有内套筒，所述内套筒通过隔板与所述塔筒固定连接，所述隔板均匀设于内套筒的外圆周上而将塔筒与内套筒之间的空间分隔成若干内置容腔；所述容腔内均可摆动安装有所述钟摆装置，所述钟摆装置包括连接绳索和摆球，所述连接绳索的一端与竖直连接于塔筒的上端，连接绳索的另一端与所述摆球连接，摆球受惯性作用力与塔筒受振动的运动方向相反，形成多方向钟摆式调谐阻尼结构。

作为一种优选的方案，所述塔筒的内底部安装有用于限制摆球摆动幅度的阻尼器，所述阻尼器包括液压缸、控制阀和油箱，所述油箱通过控制阀所述液压缸相连通；所述摆球的侧面上均设有所述液压缸，所述液压缸的活塞杆正对于所述摆球方向，通过控制阀控制液压缸的活塞杆的伸长度和运动速度而控制摆球的摆动幅度。

作为一种优选的方案，所述摆球的侧面上均匀设有四个阻尼器。

作为一种优选的方案，所述连接绳索通过法兰盘固定安装于所述塔筒的上部。

作为一种优选的方案，所述连接绳索为钢索。

作为一种优选的方案，所述摆球为钢球。

一种风机用TMD阻尼器减震装置的安装方法，包括以下步骤：

1)测出风力发电塔筒的动力特性，获得风力发电塔筒自振频率，钟摆式阻尼器的自振频率等于风力发电塔筒的自振频率；

2)根据钟摆式阻尼器的自振频率确定单个摆球的质量和钢索的尺寸；根据设定要达到的减振要求，确定钟摆式阻尼器的个数和摆球的总质量，总质量为单个钟摆式阻尼器中质量块的质量乘以钟摆式阻尼器的个数；

3)在各个内置容腔内安装钟摆式阻尼器，使钟摆式阻尼器呈环形分布。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明采用多个钟摆动式阻尼器均匀分布于塔筒的圆周方向上的结构，不会导致偏心载荷的情况，解决了现有在高层建筑行业中，钟摆式阻尼器安装在建筑物内部的中轴线的位置上，而导致产生偏心载荷的问题。由于每个方向上均设有钟摆动式阻尼器，使得无论塔筒产生任何方向上的振动，都有相应位置上的钟摆动式阻尼器产生与塔筒振动方向正好相反的惯性力，从而形成对塔筒进行减振和耗能的作用。本发明由多个不向方位的钟摆动式阻尼器构成。本发明的摆球的摆动方向无方向限制，可实现360度全方位的摆动，从而可实时跟随塔筒的振动方向改变而随时改变方向，实现快速和及时对塔筒进行减振的目的，能适应不同的荷载工况,具有方向适应性强的特点。

2、本发明通过调节该阻尼器的液压缸的活塞杆的伸出量，可以限制摆球的摆动幅度，防止在强风及大地震发生时摆球的摆幅过大而对塔筒进行撞击。在摆球撞击到液压缸的活塞杆时，通过调节调节阀的开度可以控制液压缸内的油液的流速而控制液压缸内的压力，实现对活塞杆的运动速度进行调节，从而使摆球不会与活塞杆产生刚性碰撞而被缓冲。本发明通过调节活塞杆的运动速度，可以控制摆球被缓冲的时间，保证摆球的摆动能顺利地被平缓过渡而平稳安全地工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明风机用TMD阻尼器减震装置的结构示意图；

图2是本发明风机用TMD阻尼器减震装置的阻尼器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1，本实施例涉及风机用TMD阻尼器减震装置，包括塔筒1和安装于塔筒1内的若干钟摆装置2，所述塔筒1内固定套设有内套筒11，所述内套筒11通过隔板3与所述塔筒1固定连接，所述隔板3均匀设于内套筒11的外圆周上而将塔筒1与内套筒11之间的空间分隔成若干内置容腔12；所述内置容腔12内均可摆动安装有所述钟摆装置2，所述钟摆装置2包括连接绳索21和摆球22，所述连接绳索21的一端与竖直连接于塔筒1的上端，连接绳索21的另一端与所述摆球22连接，摆球22受惯性作用力与塔筒1受振动的运动方向相反，形成多方向钟摆式调谐阻尼结构。所述摆球22为钢球。

工作时，摆球22悬挂于内置容腔12内，随风叶转动产生塔筒1振动而在内置容腔12内自由晃动。各个摆球22之间被隔板3隔开而形成多个独立封闭内置容腔12，各个摆球22摆动时不会相互干扰和影响。摆球22受惯性作用与塔筒1的运动方向相反，使摆球22产生与塔筒1振动方向正好相反的惯性力，从而形成对塔筒1进行减振和耗能的作用，提高塔筒1抗疲劳的能力和使用寿命，以保证风电机组的正常运行，提高风能利用效率，保障塔筒1的稳定安全工作。

本发明采用多个钟摆动式阻尼器均匀分布于塔筒1的圆周方向上的结构，不会导致偏心载荷的情况，解决了现有在高层建筑行业中，钟摆式阻尼器安装在建筑物内部的中轴线的位置上，而导致产生偏心载荷的问题。由于每个方向上均设有钟摆动式阻尼器，使得无论塔筒1产生任何方向上的振动，都有相应位置上的钟摆动式阻尼器产生与塔筒1振动方向正好相反的惯性力，从而形成对塔筒1进行减振和耗能的作用。本发明由多个不向方位的钟摆动式阻尼器构成。本发明的摆球22的摆动方向无方向限制，可实现360度全方位的摆动，从而可实时跟随塔筒1的振动方向改变而随时改变方向，实现快速和及时对塔筒1进行减振的目的，能适应不同的荷载工况,具有方向适应性强的特点。

如图1和图2所示，所述塔筒1的内底部安装有用于限制摆球22摆动幅度的阻尼器4，所述阻尼器4包括液压缸41、控制阀42和油箱43，所述油箱43通过控制阀42所述液压缸41相连通；所述摆球22的侧面上均设有所述液压缸41，所述液压缸41的活塞杆正对于所述摆球22方向，通过控制阀42控制液压缸41的活塞杆的伸长度和运动速度而控制摆球22的摆动幅度。

本发明通过调节该阻尼器4的液压缸41的活塞杆411的伸出量，可以限制摆球22的摆动幅度，防止在强风及大地震发生时摆球22的摆幅过大而对塔筒1进行撞击。在摆球22撞击到液压缸41的活塞杆411时，通过调节调节阀的开度可以控制液压缸41内的油液的流速而控制液压缸41内的压力，实现对活塞杆411的运动速度进行调节，从而使摆球22不会与活塞杆411产生刚性碰撞而被缓冲。本发明通过调节活塞杆411的运动速度，可以控制摆球22被缓冲的时间，保证摆球22的摆动能顺利地被平缓过渡而平稳安全地工作。

所述摆球22的侧面上均匀设有四个阻尼器4。通过在摆球22的四周均设置阻尼器4，可对摆球22的摆动幅度进行全方位限制，防止摆球22在某一方向上的摆幅过大。

所述连接绳索21通过法兰盘固定安装于所述塔筒1的上部。法兰盘能被方便地安装在塔筒1上，且连接绳索21也能快速地被安装到法兰盘上，可实现连接绳索21的快速安装，提高安装的效率。

所述连接绳索21为钢索。采用钢索作为连接绳索21，可提高连接绳索21的受力强度，提高连接绳索21的使用寿命。

本实施例还提供一种风机用TMD阻尼器减震装置的安装方法，包括以下步骤：

1)测出风力发电塔筒1的动力特性，获得风力发电塔筒1自振频率，钟摆式阻尼器的自振频率等于风力发电塔筒1的自振频率；

2)根据钟摆式阻尼器的自振频率确定单个摆球22的质量和钢索的尺寸；根据设定要达到的减振要求，确定钟摆式阻尼器的个数和摆球22的总质量，总质量为单个钟摆式阻尼器中质量块的质量乘以钟摆式阻尼器的个数；

3)在各个内置容腔12内安装钟摆式阻尼器，使钟摆式阻尼器呈环形分布。

本方法采用将多个钟摆动式阻尼器均匀分布于塔筒1的圆周方向上，不会导致偏心载荷的情况，解决了现有在高层建筑行业中，钟摆式阻尼器安装在建筑物内部的中轴线的位置上，而导致产生偏心载荷的问题。由于每个方向上均设有钟摆动式阻尼器，使得无论塔筒1产生任何方向上的振动，都有相应位置上的钟摆动式阻尼器产生与塔筒1振动方向正好相反的惯性力，从而形成对塔筒1进行减振和耗能的作用。本发明由多个不向方位的钟摆动式阻尼器构成。本发明的摆球22的摆动方向无方向限制，可实现360度全方位的摆动，从而可实时跟随塔筒1的振动方向改变而随时改变方向，实现快速和及时对塔筒1进行减振的目的，能适应不同的荷载工况,具有方向适应性强的特点。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种风机用TMD阻尼器减震装置，其特征在于：包括塔筒和安装于塔筒内的若干钟摆装置，所述塔筒内固定套设有内套筒，所述内套筒通过隔板与所述塔筒固定连接，所述隔板均匀设于内套筒的外圆周上而将塔筒与内套筒之间的空间分隔成若干内置容腔；所述内置容腔内均可摆动安装有所述钟摆装置，所述钟摆装置包括连接绳索和摆球，所述连接绳索的一端与竖直连接于塔筒的上端，连接绳索的另一端与所述摆球连接，摆球受惯性作用力与塔筒受振动的运动方向相反，形成多方向钟摆式调谐阻尼结构。

2.根据权利要求1所述的一种风机用TMD阻尼器减震装置，其特征在于：所述塔筒的内底部安装有用于限制摆球摆动幅度的阻尼器，所述阻尼器包括液压缸、控制阀和油箱，所述油箱通过控制阀所述液压缸相连通；所述摆球的侧面上均设有所述液压缸，所述液压缸的活塞杆正对于所述摆球方向，通过控制阀控制液压缸的活塞杆的伸长度和运动速度而控制摆球的摆动幅度。

3.根据权利要求1所述的一种风机用TMD阻尼器减震装置，其特征在于：所述摆球的侧面上均匀设有四个阻尼器。

4.根据权利要求1所述的一种风机用TMD阻尼器减震装置，其特征在于：所述连接绳索通过法兰盘固定安装于所述塔筒的上部。

5.根据权利要求1所述的一种风机用TMD阻尼器减震装置，其特征在于：所述连接绳索为钢索。

6.根据权利要求1所述的一种风机用TMD阻尼器减震装置，其特征在于：所述摆球为钢球。

7.一种风机用TMD阻尼器减震装置的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)测出风力发电塔筒的动力特性，获得风力发电塔筒自振频率，钟摆式阻尼器的自振频率等于风力发电塔筒的自振频率；

2)根据钟摆式阻尼器的自振频率确定单个摆球的质量和钢索的尺寸；根据设定要达到的减振要求，确定钟摆式阻尼器的个数和摆球的总质量，总质量为单个钟摆式阻尼器中质量块的质量乘以钟摆式阻尼器的个数；

3)在各个内置容腔内安装钟摆式阻尼器，使钟摆式阻尼器呈环形分布。