CN110552996A - 导轨型质量阻尼器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种导轨型质量阻尼器，所述阻尼器包括弧形导轨组件、滚轮组件、质量块组件，所述弧形导轨组件的圆弧轨道的圆心位于所述圆弧轨道的上方，所述滚轮组件可自由滚动在所述圆弧轨道上，所述滚轮组件的下方连接有质量块组件；其中，弧形导轨组件安装在塔架上的机舱内，或者弧形导轨组件安装在塔架内并可在塔架内转动，以使圆弧轨道的方向与塔架的振动方向重合。本发明的导轨型质量阻尼器在机组塔架在振动时，该阻尼器上的质量块组件通过滚轮组件在弧形导轨组件的圆弧轨道上沿着振动方向相反的方向移动，不需要使用很长的摆动钢索，解决单摆型质量阻尼器钢索占用空间的问题，具有结构紧凑、占用空间小、安装位置灵活等优点。

Description

导轨型质量阻尼器
技术领域
本发明涉及阻尼器技术领域，具体涉及一种导轨型质量阻尼器。
背景技术
风力发电机组通常在高达数十米的塔架上部安装有机舱、叶轮等重物结构，具有重心高、塔架刚度低、共振频率低的特征。目前，随着风力发电往海上和大容量风机发展，高耸塔架、柔性塔架的应用越来越广泛。随着塔架高度的升高，塔架的振动问题就越发突出。风电机组在运行过程中会出现塔筒振动现象；并且随着风速的不断增大，塔筒的振动会愈来愈严重。长期的振动会对风电机组的运行产生诸多不利影响，比如：传动部件的磨损增大、配合精度下降等；在长期振动的诱因作用下，焊接结构件的焊缝位置很容易因为应力集中产生裂纹、结构件之间的紧固螺栓也会在反复的振动作用下出现松动。上述问题的存在会严重影响机组运行的稳定性和可靠性，甚至会出现机组的倒塌。
为了抑制风力发电机组的振动，一般在机组上加装阻尼器，现在采用的单摆型质量阻尼器，结构简单，典型结构是在塔架上悬挂一个钢索(或链条)，钢索下悬挂质量块。机组振动或摆动时，质量块在惯性力作用下，向相反方向移动，起到抑制振动作用。但是单摆型质量阻尼器占用空间较大，塔架空间狭小，安全空间受限。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中单摆型质量阻尼器占用空间大的缺陷，提供一种导轨型质量阻尼器。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种导轨型质量阻尼器，其特点在于，所述阻尼器包括弧形导轨组件、滚轮组件、质量块组件，所述弧形导轨组件的圆弧轨道的圆心位于所述圆弧轨道的上方，所述滚轮组件可自由滚动在所述圆弧轨道上，所述滚轮组件的下方连接有质量块组件；
其中，所述弧形导轨组件安装在塔架上的机舱内，或者所述弧形导轨组件安装在所述塔架内并可在所述塔架内转动，以使所述圆弧轨道的方向与所述塔架的振动方向重合。
在本方案中，采用上述结构形式，机组塔架在振动时，该阻尼器上的质量块组件通过滚轮组件在弧形导轨组件的圆弧轨道上沿着振动方向相反的方向移动，不需要使用很长的摆动钢索，解决单摆型质量阻尼器钢索占用空间的问题，具有结构紧凑、占用空间小、安装位置灵活等优点。
较佳地，所述阻尼器还包括环形导轨组件，所述弧形导轨组件的两端安装在所述环形导轨组件的环形轨道上，且所述弧形导轨组件可绕所述环形轨道自由转动，其中，所述弧形导轨组件的转动平面垂直于所述质量块组件的重心线。
在本方案中，通过将弧形导轨组件安装在环形导轨组件上并使其可在弧形导轨组件自由转动，使该阻尼器可以抑制任意方向塔架摆动造成的风力发电机组的振动。由于塔架的摆动方向不确定，如果塔架振动方向和弧形导轨组件的圆弧轨道方向重合，质量块组件在惯性力作用下会向振动方向的反方向移动，带动滚轮组件在弧形轨道上滚动，质量块组件会随振动持续进行，将反向力通过滚轮组件、弧形导轨组件、环形导轨传递到塔架的塔架筒体上，以抑制塔架的振动进而抑制发电机组的振动；如果塔架摆动方向和弧形导轨组件的圆弧轨道方向不重合，质量块组件的惯性力分量会产生转矩，使弧形导轨组件绕环形导轨组件转动，转动直到弧形导轨组件的圆弧轨道方向和塔架的振动方向重合为止。
较佳地，所述弧形导轨组件包括两个对称设置的导轨件，所述滚轮组件在两个所述导轨件之间滚动。
在本方案中，采用上述结构形式，结构简单，方便安装，同时可以保证滚轮组件在移动时的稳定性。
较佳地，两个所述导轨件相对的一侧且沿所述导轨件长度方向均设有弧形凹槽以形成所述圆弧轨道，所述滚轮组件的两个滚轮分别设在所述弧形凹槽内。
在本方案中，采用上述结构形式，将滚轮组件的两个滚轮分别安装在弧形凹槽内，可以避免滚轮在塔架振动时出现跳动的现象，使阻尼器运行稳定。
较佳地，两个所述滚轮的外侧均设有凸台，所述凸台与所述弧形凹槽的外侧面相贴合。
在本方案中，采用上述结构形式，两个滚轮的外侧都有凸台与弧形凹槽的外侧面贴合，避免滚轮组件在移动中由于塔架振动出现滚轮走歪的状况，使阻尼器运行稳定。
较佳地，所述质量块组件包括连接杆和质量块，所述连接杆的上端连接在所述滚轮组件上，所述质量块可拆卸安装在所述连接杆上。
在本方案中，采用上述结构形式，质量块可拆卸安装在连接杆上，便于根据塔架的大小以及振动频率在连接杆上增减质量块的数量。
较佳地，所述质量块组件的重心线偏离所述滚轮组件的纵向中心线。
在本方案中，采用上述结构形式，避免塔架振动方向正好和弧形导轨组件的圆弧轨道方向在垂直时出现转动死点，使弧形导轨组件无法转动，导致阻尼器失效的状况发生。
较佳地，所述弧形导轨组件的两端设有旋转部，所述旋转部包括上部挂板和下部压板，所述上部挂板和所述下部压板平行设置形成有卡槽，所述环形轨道的内侧边伸入所述卡槽内。
在本方案中，弧形导轨组件的两端的旋转部通过简单的两块板组合而成，结构简单、成本低。
较佳地，所述上部挂板和所述下部压板相对的一侧上均设有耐磨件，所述耐磨件与所述环形轨道的内侧边贴合。
在本方案中，为了避免弧形导轨组件的两端的旋转部由于长时间工作出现磨损，通过在卡槽内侧的两块板上设置耐磨件，延长旋转部的使用寿命。
较佳地，所述阻尼器还包括支架，所述支架用于支撑所述环形导轨组件，以使所述阻尼器悬空安装在所述塔架内。
在本方案中，采用上述结构形式，设置支架一方面用于安装支撑阻尼器，另一方面可以将阻尼器上质量块组件产生的反向力传递到塔架上，从而抑制塔架的振动。
较佳地，所述阻尼器还包括附加阻尼装置，所述附加阻尼装置包括伸缩组件，所述伸缩组件的上端铰接在所述质量块组件的下端，所述伸缩组件的下端通过万向节安装在所述阻尼器下端的所述塔架内的安装平台上。
在本方案中，采用上述结构形式，通过在质量块组件的下端增加附加阻尼装置，附加阻尼装置在质量块组件移动过程中被拉伸而起到缓冲，避免质量块组件在受到较大振动时超限移动或冲击其他构件，同时也可以将质量块组件的反向力通过附加阻尼装置传递到塔架上，起到抑制塔架振动的作用。
较佳地，所述伸缩组件包括上伸缩部和下固定部，所述上伸缩部的上端铰接在所述质量块组件的下端，所述上伸缩部的下端通过活塞安装在所述下固定部的内腔中，所述下固定部的内腔中设有液体介质，所述活塞上设有若干个活塞通孔，所述活塞通孔用于所述活塞一侧的液体介质进入所述活塞的另一侧。
在本方案中，采用上述结构形式，质量块组件在向弧形导轨组件的圆弧轨道两侧移动过程中会拉伸上伸缩部，上伸缩部的下端活塞向上移动，由于液体介质的作用，使得上伸缩部受到较大阻力，避免质量块组件在受到塔架较大振动时发生较大晃动；同理，质量块组件在弧形导轨组件的圆弧轨道两侧向中间移动过程中，上伸缩部的下端活塞向下移动，由于液体介质的作用，使得上伸缩部下移受到较大阻力，避免质量块组件快速落下。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的导轨型质量阻尼器在机组塔架在振动时，该阻尼器上的质量块组件通过滚轮组件在弧形导轨组件的圆弧轨道上沿着振动方向相反的方向移动，不需要使用很长的摆动钢索，解决单摆型质量阻尼器钢索占用空间的问题，具有结构紧凑、占用空间小、安装位置灵活等优点。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中导轨型质量阻尼器的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例中导轨型质量阻尼器的俯视图。
图3为图2中A-A截面示意图。
图4为图3中B-B截面示意图。
图5为图3中C处的局部放大图
图6为本发明较佳实施例中伸缩组件的结构示意图。
图7为本发明较佳实施例中导轨型质量阻尼器在塔架筒体内的安装结构示意图。
附图标记说明：
弧形导轨组件1
导轨件11
弧形凹槽12
旋转部13
上部挂板131
下部压板132
耐磨件133
滚轮组件2
滚轮21
凸台22
环形导轨组件3
质量块组件4
连接杆41
质量块42
伸缩组件5
上伸缩部51
下固定部52
活塞53
活塞通孔54
万向节6
支架7
塔架8
塔架筒体81
安装平台82
具体实施方式
下面通过具体实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在以下的实施例范围之中。
如图1-7所示，本发明的一种导轨型质量阻尼器，该阻尼器包括弧形导轨组件1、滚轮组件2、质量块组件4，弧形导轨组件1的圆弧轨道的圆心位于圆弧轨道的上方，滚轮组件2可自由滚动在圆弧轨道上，滚轮组件2的下方连接有质量块组件4；其中，所述弧形导轨组件1安装在塔架8上的机舱内，或者所述弧形导轨组件1安装在所述塔架8内并可在所述塔架8内转动，以使所述圆弧轨道的方向与所述塔架8的振动方向重合。
本发明的导轨型质量阻尼器在安装在塔架8上的机舱内时，由于机舱在塔架8振动时自身会转动，因此只需将弧形导轨组件1固定安装在机舱内即可，弧形导轨组件1的圆弧轨道方向会随着机舱的转动与塔架8的振动方向重合，达到抑制塔架8振动的作用。但是在塔架8内安装时，由于塔架8振动的方向不确定，需要根据塔架8的振动方向自动转动弧形导轨组件1使圆弧轨道的方向与塔架8的振动方向重合，达到抑制塔架8振动的作用。塔架8在振动时，该阻尼器上的质量块组件4通过滚轮组件2在弧形导轨组件1的圆弧轨道上沿着振动方向相反的方向移动，不需要使用很长的摆动钢索，解决单摆型质量阻尼器钢索占用空间的问题，具有结构紧凑、占用空间小、安装位置灵活等优点。
在本实施例中，由于发电机组的塔架8的振动方向不确定，需要根据塔架8的振动方向调节弧形导轨组件1的圆弧导轨的方向，因此该阻尼器还包括环形导轨组件3，弧形导轨组件1的两端安装在环形导轨组件3的环形轨道上，且弧形导轨组件1可绕环形轨道自由转动，其中，弧形导轨组件1的转动平面垂直于质量块组件4的重心线。
通过将弧形导轨组件1安装在环形导轨组件3上并使其可在弧形导轨组件1自由转动，使该阻尼器可以抑制任意方向塔架8摆动造成的风力发电机组的振动。由于塔架8的摆动方向不确定，如果塔架8振动方向和弧形导轨组件1的圆弧轨道方向重合，质量块组件4在惯性力作用下会向振动方向的反方向移动，带动滚轮组件2在弧形轨道上滚动，质量块组件4会随振动持续进行，将反向力通过滚轮组件2、弧形导轨组件1、环形导轨组件3传递到塔架8的塔架筒体81上，以抑制塔架8的振动，进而抑制发电机组的振动；如果塔架8的摆动方向和弧形导轨组件1的圆弧轨道方向不重合，质量块组件4的惯性力分量会产生转矩，使弧形导轨组件1绕环形导轨组件3转动，转动直到弧形导轨组件1的圆弧轨道方向和塔架8的振动方向重合为止。
在本实施例中，弧形导轨组件1包括两个对称设置的导轨件11，滚轮组件2在两个导轨件11之间滚动。其中，两个导轨件11相对的一侧且沿导轨件11长度方向均设有弧形凹槽12以形成圆弧轨道，滚轮组件2的两个滚轮21分别设在弧形凹槽12内。两个滚轮21的外侧均设有凸台22，凸台22与弧形凹槽12的外侧面相贴合。
将滚轮组件2的两个滚轮21分别安装在弧形凹槽12内，可以避免滚轮21在塔架8振动时出现跳动的现象，使阻尼器运行稳定。并且在两个滚轮21的外侧都有凸台22与弧形凹槽12的外侧面贴合，避免滚轮组件2在移动中由于塔架8振动出现滚轮21走歪的状况，进一步使阻尼器运行稳定。
在本实施例中，质量块组件4包括连接杆41和质量块42，连接杆41的上端连接在滚轮组件2上，质量块42可拆卸安装在连接杆41上。
质量块42可拆卸安装在连接杆41上，便于根据塔架8的大小以及振动频率在连接杆41上增减质量块42的数量。此外，在塔架8内安装阻尼器前根据塔架8振动的不同频率可以调整弧形导轨组件1的圆弧轨道半径，避免因轨道长度不足出现质量块组件4超限移动或冲击其他构件。
在安装质量块组件4时，质量块组件4的重心线偏离滚轮组件2的纵向中心线。这样是为了避免塔架8振动方向正好和弧形导轨组件1的圆弧轨道方向正好垂直时出现转动死点，使弧形导轨组件1无法转动，导致阻尼器失效的状况发生。
在本实施例中，弧形导轨组件1的两端设有旋转部13，旋转部13包括上部挂板131和下部压板132，上部挂板131和下部压板132平行设置形成有卡槽，环形轨道的内侧边伸入卡槽内。弧形导轨组件1的两端的旋转部13通过简单的两块板组合而成，结构简单、成本低。
为了避免弧形导轨组件1的两端的旋转部13由于长时间工作出现磨损，上部挂板131和下部压板132相对的一侧上均设有耐磨件133，耐磨件133与环形轨道的内侧边贴合。通过在卡槽内侧的两块板上设置耐磨件133，延长旋转部13的使用寿命。在其它实施方式中，上部挂板131和下部压板132也可以选择使用耐磨材料制成，或者在表面镀一层耐磨材料层。
阻尼器还包括支架7，支架7用于支撑环形导轨组件3，以使阻尼器悬空安装在塔架8内。设置支架7一方面用于安装支撑阻尼器，另一方面可以将阻尼器上质量块组件4产生的反向力传递到塔架8上，从而抑制塔架8的振动。支架7可以由槽钢型材纵横焊接的支架组件焊接(或螺栓连接)到塔架筒体81的内壁上(如图7所示)。环形导轨组件3焊接(或螺栓连接)在纵向型材和横向型材组成的安装孔中，构成悬挂支撑、传力作用。在其它实施方式中，支架7也可以直接支撑在塔架8内的安装平台82上。
该阻尼器还包括附加阻尼装置，附加阻尼装置包括伸缩组件5，伸缩组件5的上端铰接在质量块组件4的下端，伸缩组件5的下端通过万向节6安装在阻尼器下端的塔架8内的安装平台82上。
通过在质量块组件4的下端增加附加阻尼装置，附加阻尼装置在质量块组件4移动过程中被拉伸而起到缓冲，避免质量块组件4在受到较大振动时超限移动或冲击其他构件，同时也可以将质量块组件4的反向力通过附加阻尼装置传递到塔架8上，起到抑制塔架8振动的作用。
其中，在本实施例中，伸缩组件5包括上伸缩部51和下固定部52，上伸缩部51的上端铰接在质量块组件4的下端，上伸缩部51的下端通过活塞53安装在下固定部52的内腔中，下固定部52的内腔中设有液体介质，活塞53上设有若干个活塞通孔54，活塞通孔54用于活塞53一侧的液体介质进入活塞53的另一侧。质量块组件4在向弧形导轨组件1的圆弧轨道两侧移动过程中会拉伸上伸缩部51，上伸缩部51的下端活塞53向上移动，由于液体介质的作用，使得上伸缩部51受到较大阻力，避免质量块组件4在受到塔架较大振动时发生较大晃动；同理，质量块组件4在弧形导轨组件1的圆弧轨道两侧向中间移动过程中，上伸缩部51的下端活塞53向下移动，由于液体介质的作用，使得上伸缩部51下移受到较大阻力，避免质量块组件4快速落下。在其它实施例中，伸缩组件5的上伸缩部51和下固定部52之间也可以使用弹性件或其它方式连接。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述阻尼器包括弧形导轨组件、滚轮组件、质量块组件，所述弧形导轨组件的圆弧轨道的圆心位于所述圆弧轨道的上方，所述滚轮组件可自由滚动在所述圆弧轨道上，所述滚轮组件的下方连接有质量块组件；
其中，所述弧形导轨组件安装在塔架上的机舱内，或者所述弧形导轨组件安装在所述塔架内并可在所述塔架内转动，以使所述圆弧轨道的方向与所述塔架的振动方向重合。
2.如权利要求1所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括环形导轨组件，所述弧形导轨组件的两端安装在所述环形导轨组件的环形轨道上，且所述弧形导轨组件可绕所述环形轨道自由转动，其中，所述弧形导轨组件的转动平面垂直于所述质量块组件的重心线。
3.如权利要求1所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述弧形导轨组件包括两个对称设置的导轨件，所述滚轮组件在两个所述导轨件之间滚动。
4.如权利要求3所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，两个所述导轨件相对的一侧且沿所述导轨件长度方向均设有弧形凹槽以形成所述圆弧轨道，所述滚轮组件的两个滚轮分别设在所述弧形凹槽内。
5.如权利要求4所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，两个所述滚轮的外侧均设有凸台，所述凸台与所述弧形凹槽的外侧面相贴合。
6.如权利要求1所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述质量块组件包括连接杆和质量块，所述连接杆的上端连接在所述滚轮组件上，所述质量块可拆卸安装在所述连接杆上。
7.如权利要求1所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述质量块组件的重心线偏离所述滚轮组件的纵向中心线。
8.如权利要求2所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述弧形导轨组件的两端设有旋转部，所述旋转部包括上部挂板和下部压板，所述上部挂板和所述下部压板平行设置形成有卡槽，所述环形轨道的内侧边伸入所述卡槽内。
9.如权利要求8所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述上部挂板和所述下部压板相对的一侧上均设有耐磨件，所述耐磨件与所述环形轨道的内侧边贴合。
10.如权利要求2所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括支架，所述支架用于支撑所述环形导轨组件，以使所述阻尼器悬空安装在所述塔架内。
11.如权利要求1-10任意一项所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述阻尼器还包括附加阻尼装置，所述附加阻尼装置包括伸缩组件，所述伸缩组件的上端铰接在所述质量块组件的下端，所述伸缩组件的下端通过万向节安装在所述阻尼器下端的所述塔架内的安装平台上。
12.如权利要求11所述的导轨型质量阻尼器，其特征在于，所述伸缩组件包括上伸缩部和下固定部，所述上伸缩部的上端铰接在所述质量块组件的下端，所述上伸缩部的下端通过活塞安装在所述下固定部的内腔中，所述下固定部的内腔中设有液体介质，所述活塞上设有若干个活塞通孔，所述活塞通孔用于所述活塞一侧的液体介质进入所述活塞的另一侧。
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