CN109058050A - 抑制超高风机塔筒摆动的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电建设技术领域，具体是一种抑制超高风机塔筒摆动的装置及方法。该装置包括塔筒和扰流条，扰流条呈螺旋状凸起结构缠绕在顶段塔筒上。该方法为在顶段塔筒上增加螺旋状凸起的结构，来破坏影响塔筒表面的风的流动，抑制涡流产生。本发明在塔筒的顶端增加减小振动幅度的扰流条，来破坏影响塔筒表面的风的流动，抑制涡流产生，能够改变构件后的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性泄放，经过加扰流条后原来塔筒顶端振幅2.5米‑3米左右，现在能抑制减少到0.5米以内，效果明显，扰流装置成本低，便于制作，可重复周转使用，绿色环保，安装速度加快，节约人力、机械设备使用。

Description

抑制超高风机塔筒摆动的装置及方法

技术领域

本发明涉及风电建设技术领域，具体是一种抑制超高风机塔筒摆动的装置及方法。

背景技术

目前国家大力提倡绿色环保，光伏发电和风力发电项目逐步成为新能源的代表被广泛投入建设，我国风电市场发展迅猛，受市场饱和、资源开发技术的提升和精细化发展的影响，风电建设由以新疆、甘肃等地为代表的传统风电建设大省，转入中东部、长江以南和其他风能资源次丰富的“低风速”区域，发展低风速风电项目，就必须选用适合的低风速风源的低风速风机，若想提高低风速风机的发电效率，就必须加高风机的安装高度和叶片的尺寸，目前国内通常风力发电机机型从塔筒底部至轮毂中心高度普遍为80米、100米，随着风力发电机组安装高度的提升，当达到120米高度时，容易出现“涡流激励振动”现象，这就意味着增加施工企业的安装难度，同时使安装过程中的危险性显著提高。

当塔筒高度达到120米，出现“涡流激励振动”现象产生的顶端振幅达到2.5-3米左右，如何改变构件后的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性泄放，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，从而提供一种能够改变构件后的尾流场、破坏尾流场漩涡的规律性泄放、减小振幅的抑制超高风机塔筒摆动的装置及方法。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种抑制超高风机塔筒摆动的装置，包括塔筒，还包括扰流条，扰流条呈螺旋状凸起结构缠绕在顶段塔筒上。

优选地，扰流条包括扰流绳和多个扰流体，扰流体之间通过扰流绳串联。

优选地，扰流体为泡沫塑料制成的三角体长条，三角体长条为中空结构。

优选地，扰流条之间通过沿顶段塔筒圆周方向上设置的中间连接绳连接，以保证较好的可拆卸性。

优选地，中间连接绳上下间隔设置有多条。

优选地，中间连接绳围绕成的圆直径大于塔筒的最大直径，拆除时可以沿塔筒慢慢降落到地面。

优选地，还包括主动脱落机构，主动脱落机构包括收紧带、拉绳、牵引绳、定滑轮和地面绞车，扰流条的顶端和末端分别通过收紧带固定在顶段塔筒的顶部和底部，拉绳包括收紧带拉绳和扰流条拉绳，收紧带拉绳和扰流条拉绳的上端分别连接收紧带和扰流条，收紧带拉绳和扰流条拉绳的下端分别连接至地面，定滑轮设置在塔筒上方的机舱上，牵引绳连接收紧带并且穿过定滑轮与地面绞车连接，主动脱落机构用于风机安装后扰流条安全、方便的移除。

优选地，收紧带上设置有吊点，牵引绳分别通过伸缩杆与收紧带上的吊点连接。

优选地，与扰流条顶端连接的收紧带上连接有缆风绳，缆风绳与扰流条间隔布置。

一种抑制超高风机塔筒摆动的方法，包括如下步骤：

（A）安装准备：

在顶段塔筒起吊之前，准备好扰流条、缆风绳、中间连接绳、收紧带、收紧带拉绳、扰流条拉绳、牵引绳、定滑轮和地面绞车等相关物料、工具，扰流条由多个材质为泡沫塑料的三角体长条通过扰流绳串联而成，其中三角体长条为中空结构；

（B）顶段塔筒顶部的收紧带固定：

顶段塔筒的顶部安装好防止扰流条下滑的收紧带，收紧带连接收紧带拉绳；

（C）顶段塔筒起吊前，扰流条顶端固定：

在地面将各扰流条的顶端均匀固定到顶段塔筒顶部的收紧带上，并连接牢固；

（D）缆风绳安装：

在顶段塔筒上部的收紧带上连接缆风绳，缆风绳同扰流条间隔布置；

（E）顶段塔筒起吊前，扰流条中间连接：

扰流条之间用中间连接绳沿塔筒圆周方向互相连接起来，中间连接绳上下间隔设置多条，中间连接绳围绕成的圆直径大于塔筒的最大直径；

（F）扰流条缠绕：

顶段塔筒竖直后，通过扰流条拉绳分别将扰流条的末端拉住，同时围绕塔筒进行旋转缠绕，缠绕螺距按照相关要求进行，在塔筒翻身过程中不要损坏扰流条；

（G）扰流条末端固定：

缠绕完成后用收紧带将扰流条末端固定到顶段塔筒底部，并将收紧带收紧固定，缆风绳不要被收紧压到塔筒壁上，收紧带上连接有收紧带拉绳，扰流条要预留出一定长度用于缠绕在下一段塔筒的顶部，并与中间穿过的绳子固定好防止顶段塔筒起吊时装置顺绳子脱落；

（H）顶段塔筒起吊：

起吊顶段塔筒，通过人工分别拉住缆风绳并完成顶段塔筒安装，保证收紧带拉绳和扰流条拉绳及缆风绳能自由垂落不缠绕，将缆风绳在地面上固定牢固；

（I）固定扰流条拉绳：

顶端塔筒安装完毕后，通过人工在地面拉动与扰流条连接的扰流条拉绳，在下一段塔筒上部转圈缠绕，然后将扰流条拉绳分别固定在地面上；

（J）机舱与风轮对接安装：

完成机舱同塔筒、风轮同机舱的对接，并完成螺栓紧固方可拆除扰流条及缆风绳；

（K）扰流条拆除：

（1）将固定在地面上的扰流条拉绳解除并将缠绕在下一段塔筒上部的部分解开；

（2）先通过收紧带拉绳解开顶段塔筒底部的收紧带，然后在地面通过扰流条拉绳将扰流条在顶段塔筒上的缠绕解开，保证扰流条与扰流条拉绳自由垂落，此时，扰流条的螺旋解开，扰流条自由下垂；

（3）人员穿戴好安全带后进入机舱前底部并挂好安全绳，打开底部通风罩，在合适位置挂定滑轮，并将牵引绳穿过定滑轮，用伸缩杆钩收紧带上的吊点并将收紧带同牵引绳连接牢固，将牵引绳放置地面同地面绞车连接牢固，并通过地面绞车将牵引绳拉紧；

（4）人员通过通风孔伸手将顶段塔筒顶部的收紧带打开，同时解开地面上的缆风绳，通过地面绞车缓慢下放牵引绳；

（5）慢慢使整个装置降落到地面，操作时要保证人员安全；

（6）装置放到地面后，解开牵引绳并在机舱上收牵引绳并同步下放绞车上自带牵引绳，待绞车上自带牵引绳完全回收后解开牵引绳连接，下放人员离开，将牵引绳自由坠落到地面上。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

①能够改变构件后的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性泄放，经过加扰流条后原来塔筒顶端振幅2.5米-3米左右，现在能抑制减少到0.5米以内，效果明显。

②扰流装置成本低，便于制作。

③可重复周转使用，绿色环保。

④安装速度加快，节约人力、机械设备使用。

附图说明

图1 是本发明实施例结构示意图；

图2 是本发明实施例扰流条的结构示意图；

图3 是本发明实施例扰流体的结构示意图；

图中：塔筒1；扰流条2；缆风绳3；中间连接绳4；牵引绳5；扰流绳6；扰流体7；收紧带8。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

参见图1、图2、图3，风机塔筒根据高度一般由4-5段组成，每段在20-30米之间，本实施例以五段塔筒为例，该抑制超高风机塔筒摆动的装置包括超高风机（高度100米以上）的塔筒，在最高的第五段的塔筒1上加装三根扰流条2，三根扰流条2呈螺旋状凸起结构缠绕在第五段的塔筒1上，扰流条2的螺距根据安装要求而定，扰流条2包括扰流绳6和多段扰流体7，扰流体7为泡沫塑料制成的三角体长条，每段三角体长条宽500mm，其横截面为等边三角形，边长为440mm，三角体长条为中空结构，中空部分通过扰流绳6穿过连接起来，三根扰流条2之间通过沿第五段的塔筒1圆周方向上围绕的中间连接绳4连接，以保证较好的可拆卸性，中间连接绳4上下间隔布置有多根，中间连接绳4围绕成的圆直径大于塔筒1的最大直径，以保证拆除时可以沿塔筒1慢慢降落到地面，还包括主动脱落机构，主动脱落机构包括收紧带8、拉绳、牵引绳5、定滑轮和地面绞车，三根扰流条2的顶端和末端分别通过两条收紧带8固定在第五段的塔筒1的顶部和底部，拉绳包括两根收紧带拉绳和三根扰流条拉绳，收紧带拉绳和扰流条拉绳的上端分别连接收紧带8和扰流条2，收紧带拉绳和扰流条拉绳的下端分别连接至地面，定滑轮安装在塔筒1上方的机舱上，牵引绳5连接两条收紧带8并且穿过定滑轮与地面绞车连接，两条收紧带8上分别设置有吊点，牵引绳5分别通过伸缩杆与两条收紧带8上的吊点连接，与扰流条2顶端连接的收紧带8上连接有均匀布置的三根缆风绳3，三根缆风绳3与三根扰流条2间隔布置。

一种如上所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置的抑制方法，包括如下步骤：

（A）安装准备：

在第五段塔的筒起1吊之前，准备好扰流条2、缆风绳3、中间连接绳4、收紧带8、收紧带拉绳、扰流条拉绳、牵引绳5、定滑轮和地面绞车等相关物料、工具。

（B）第五段的塔筒1顶部的收紧带8固定：

在第五段的塔筒1的顶部安装好防止扰流条2下滑的收紧带8，收紧带8连接收紧带拉绳。

（C）第五段的塔筒1起吊前，扰流条2顶端固定：

在地面将三根扰流条2的顶端分别均匀固定到第五段的塔筒1顶部的收紧带8上，并连接牢固，三根扰流条2均匀布置，同时保证扰流条2的固定点紧固牢靠。

（D）缆风绳3安装：

在第五段的塔筒1上部的收紧带8上连接三根缆风绳3，三根缆风绳3同三根扰流条2间隔布置。

（E）第五段的塔筒1起吊前，扰流条2中间连接：

三根扰流条2之间用中间连接绳4上下每间隔八米沿塔筒1圆周方向互相连接起来，中间连接绳4围绕成的圆直径大于塔筒1的最大直径，以保证拆除时可以沿塔筒1慢慢降落到地面。

（F）扰流条2底端缠绕：

第五段的塔筒1竖直后，通过扰流条拉绳分别将三根扰流条2的末端拉住，同时围绕塔筒1进行旋转缠绕，缠绕螺距按照相关要求进行，在塔筒1翻身过程中不要损坏三根扰流条2；

（G）扰流条2末端固定：

缠绕完成后用收紧带8将扰流条2末端固定到第五段的塔筒1底部，并将收紧带8收紧固定，缆风绳3不要被收紧压到塔筒1筒壁上，收紧带8上连接有收紧带拉绳，扰流条2要预留出一定长度用于缠绕在第四段的塔筒1的顶部，并与中间穿过的绳子固定好防止第五段的塔筒1起吊时装置顺绳子脱落。

（H）第五段的塔筒1起吊：

起吊第五段的塔筒1，通过人工分别拉住三根缆风绳3并完成位于最上方的第五段的塔筒1安装，保证两根收紧带拉绳和三根扰流条拉绳及三根缆风绳3能自由垂落不缠绕，将三根缆风绳3在地面上固定牢固。

（I）固定扰流条拉绳：

第五段的塔筒1安装完毕后，通过三个人在地面上拉动与三根扰流条2连接的三根扰流条拉绳，在第四段的塔筒1上部转圈缠绕40米（缠绕1.5圈左右），然后将三根扰流条拉绳分别固定在地面上，要保证扰流条2顶端连接牢固，防止坠物。

（J）机舱与风轮对接安装：

完成机舱同塔筒1、风轮同机舱的对接，并完成螺栓紧固方可拆除扰流条2及缆风绳3。

（K）扰流条2拆除：

扰流条2在完成安装后进行拆除工作，拆除过程中保证安全，禁止将扰流条2直接坠落，必须使用地面绞车，定滑轮及放置在塔筒1中牵引绳5将装置缓慢放置到地面，以防止坠物：

（1）将固定在地面上的三根扰流条拉绳解除并将缠绕在第四段的塔筒1上部的部分解开。

（2）先通过收紧带拉绳解开第五段的塔筒1底部的收紧带8，然后在地面通过扰流条拉绳将扰流条2在第五段的塔筒1上的缠绕解开，保证扰流条2与扰流条拉绳自由垂落，此时，扰流条2的螺旋解开，扰流条2自由下垂。

（3）人员穿戴好安全带后进入机舱前底部并挂好安全绳，打开底部通风罩，在合适位置挂定滑轮，并将牵引绳5穿过定滑轮，用伸缩杆钩收紧带8上的吊点并将收紧带8同牵引绳5连接牢固，将牵引绳5放置地面同地面绞车连接牢固，并通过地面绞车将牵引绳5拉紧。

（4）人员通过通风孔伸手将第五段的塔筒1顶部的收紧带打开，同时解开地面上的三根缆风绳3，通过地面绞车缓慢下放牵引绳5。

（5）慢慢使整个装置降落到地面，操作时要保证人员安全。

（6）装置放到地面后，解开牵引绳5并在机舱上收牵引绳5并同步下放绞车上自带牵引绳，待绞车上自带牵引绳完全回收后解开牵引绳连接，下放人员离开，将牵引绳5自由坠落到地面上。

在塔筒1的顶端增加减小振动幅度的扰流条2，即在顶段塔筒上增加螺旋状凸起结构，来破坏影响塔筒1表面的风的流动，抑制涡流产生，扰流条2是扰流作用的主体，直接影响扰流效果，扰流条2会按照一定的螺距要求缠绕在塔筒1顶端以实现扰流防涡作用，能够改变构件后的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性泄放，经过加扰流条2后原来塔筒1顶端振幅2.5米-3米左右，现在能抑制减少到0.5米以内，效果明显，扰流装置成本低，便于制作，可重复周转使用，绿色环保，安装速度加快，节约人力、机械设备使用。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种抑制超高风机塔筒摆动的装置，包括塔筒，其特征在于：还包括扰流条，扰流条呈螺旋状凸起结构缠绕在顶段塔筒上。

2.根据权利要求1所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置，其特征在于：扰流条包括扰流绳和多个扰流体，扰流体之间通过扰流绳串联。

3.根据权利要求2所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置，其特征在于：扰流体为泡沫塑料制成的三角体长条，三角体长条为中空结构。

4.根据权利要求1所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置，其特征在于：扰流条之间通过沿顶段塔筒圆周方向上设置的中间连接绳连接。

5.根据权利要求4所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置，其特征在于：中间连接绳上下间隔设置有多条。

6.根据权利要求4所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置，其特征在于：中间连接绳围绕成的圆直径大于塔筒的最大直径。

7.根据权利要求1所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置，其特征在于：还包括主动脱落机构，主动脱落机构包括收紧带、拉绳、牵引绳、定滑轮和地面绞车，扰流条的顶端和末端分别通过收紧带固定在顶段塔筒的顶部和底部，拉绳包括收紧带拉绳和扰流条拉绳，收紧带拉绳和扰流条拉绳的上端分别连接收紧带和扰流条，收紧带拉绳和扰流条拉绳的下端分别连接至地面，定滑轮设置在塔筒上方的机舱上，牵引绳连接收紧带并且穿过定滑轮与地面绞车连接。

8.根据权利要求7所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置，其特征在于：收紧带上设置有吊点，牵引绳分别通过伸缩杆与收紧带上的吊点连接。

9.根据权利要求7所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置，其特征在于：与扰流条顶端连接的收紧带上连接有缆风绳，缆风绳与扰流条间隔布置。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的抑制超高风机塔筒摆动的装置的抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（A）安装准备：

在顶段塔筒起吊之前，准备好扰流条、缆风绳、中间连接绳、收紧带、收紧带拉绳、扰流条拉绳、牵引绳、定滑轮和地面绞车等相关物料、工具，扰流条由多个材质为泡沫塑料的三角体长条通过扰流绳串联而成，其中三角体长条为中空结构；

（B）顶段塔筒顶部的收紧带固定：

顶段塔筒的顶部安装好防止扰流条下滑的收紧带，收紧带连接收紧带拉绳；

（C）顶段塔筒起吊前，扰流条顶端固定：

在地面将各扰流条的顶端均匀固定到顶段塔筒顶部的收紧带上，并连接牢固；

（D）缆风绳安装：

在顶段塔筒上部的收紧带上连接缆风绳，缆风绳同扰流条间隔布置；

（E）顶段塔筒起吊前，扰流条中间连接：

扰流条之间用中间连接绳沿塔筒圆周方向互相连接起来，中间连接绳上下间隔设置多条，中间连接绳围绕成的圆直径大于塔筒的最大直径；

（F）扰流条缠绕：

顶段塔筒竖直后，通过扰流条拉绳分别将扰流条的末端拉住，同时围绕塔筒进行旋转缠绕，缠绕螺距按照相关要求进行，在塔筒翻身过程中不要损坏扰流条；

（G）扰流条末端固定：

缠绕完成后用收紧带将扰流条末端固定到顶段塔筒底部，并将收紧带收紧固定，缆风绳不要被收紧压到塔筒壁上，收紧带上连接有收紧带拉绳，扰流条要预留出一定长度用于缠绕在下一段塔筒的顶部，并与中间穿过的绳子固定好防止顶段塔筒起吊时装置顺绳子脱落；

（H）顶段塔筒起吊：

起吊顶段塔筒，通过人工分别拉住缆风绳并完成顶段塔筒安装，保证收紧带拉绳和扰流条拉绳及缆风绳能自由垂落不缠绕，将缆风绳在地面上固定牢固；

（I）固定扰流条拉绳：

顶端塔筒安装完毕后，通过人工在地面拉动与扰流条连接的扰流条拉绳，在下一段塔筒上部转圈缠绕，然后将扰流条拉绳分别固定在地面上；

（J）机舱与风轮对接安装：

完成机舱同塔筒、风轮同机舱的对接，并完成螺栓紧固方可拆除扰流条及缆风绳；

（K）扰流条拆除：

（1）将固定在地面上的扰流条拉绳解除并将缠绕在下一段塔筒上部的部分解开；

（2）先通过收紧带拉绳解开顶段塔筒底部的收紧带，然后在地面通过扰流条拉绳将扰流条在顶段塔筒上的缠绕解开，保证扰流条与扰流条拉绳自由垂落，此时，扰流条的螺旋解开，扰流条自由下垂；

（3）人员穿戴好安全带后进入机舱前底部并挂好安全绳，打开底部通风罩，在合适位置挂定滑轮，并将牵引绳穿过定滑轮，用伸缩杆钩收紧带上的吊点并将收紧带同牵引绳连接牢固，将牵引绳放置地面同地面绞车连接牢固，并通过地面绞车将牵引绳拉紧；

（4）人员通过通风孔伸手将顶段塔筒顶部的收紧带打开，同时解开地面上的缆风绳，通过地面绞车缓慢下放方牵引绳；

（5）慢慢使整个装置降落到地面，操作时要保证人员安全；

（6）装置放到地面后，解开牵引绳并在机舱上收牵引绳并同步下放绞车上自带牵引绳，待绞车上自带牵引绳完全回收后解开牵引绳连接，下放人员离开，将牵引绳自由坠落到地面上。