CN112780499B

CN112780499B - 风电塔筒用阻尼结构及风电塔筒

Info

Publication number: CN112780499B
Application number: CN202110199011.7A
Authority: CN
Inventors: 田润利; 张荣鑫; 刘云
Original assignee: Sany Renewable Energy Co Ltd
Current assignee: Sany Renewable Energy Co Ltd
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2041-02-22
Also published as: CN112780499A

Abstract

本发明实施例提供了一种风电塔筒用阻尼结构及风电塔筒，风电塔筒用阻尼结构包括：风机固有附件和悬挂装置。悬挂装置的一端与机舱的后底架连接，悬挂装置的另一端与风机固有附件连接，并且悬挂装置可以调节风机固有附件的重心位置高度，使得风机固有附件能够对风电塔筒起到阻尼作用。与现有技术相比，将原本安装在风电塔筒上的风机固有附件，通过悬挂装置吊装在机舱的后支架上，并且通过改变风机固有附件的重心位置高度能够调节风机固有附件的频率。当风机固有附件的频率与风电塔筒的一阶频率相同或者相近时，风电塔筒上悬挂的风机固有附件便可以起到阻尼作用。由此，能够避免再额外安装TMD阻尼器，进而极大降低了风电塔筒的运行设备成本。

Description

风电塔筒用阻尼结构及风电塔筒

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风电塔筒用阻尼结构及风电塔筒。

背景技术

随着全球经济的发展，自然资源消耗不断增长，煤炭、石油、天然气等不可再生能源的大量开采和使用不仅对能源的持续供给形成了巨大压力，还带来了温室效应、酸雨、雾霾等环境问题。风力发电具有清洁无污染、单机容量大、经济效益好等优点，近年来受到世界各国的普遍关注，是目前最具发展潜力的新能源之一。

为提升风力发电的竞争力，在设计风电塔筒时，通常是在保障品质的前提下尽量减轻其重量以降低成本。但是，风电塔筒的重量逐渐减轻，其刚性也会相应减弱，塔筒的一阶频率也会有所下降。在流体诱导的涡激共振问题严重时，可能会导致风机倒塔等严重的安全事故。为确保机组工作的安全性，现有技术中通常是在塔筒上额外安装TMD阻尼器，由此，会造成风力发电的设备成本增高。

发明内容

本发明提供一种风电塔筒用阻尼结构及风电塔筒，以解决现有技术中为避免由于流体诱导的涡激共振问题而产生的风机倒塔安全事故而额外加装TMD阻尼器所导致的成本剧增的问题，实现降低风力发电运行设备成本的效果。

根据本发明的第一方面，提供了一种风电塔筒用阻尼结构，包括：风机固有附件和悬挂装置。

其中，所述悬挂装置的一端与机舱的后底架连接，所述悬挂装置的另一端与所述风机固有附件连接，并且所述悬挂装置可以调节所述风机固有附件的重心位置高度，使得所述风机固有附件能够对风电塔筒起到阻尼作用。

根据本发明提供的一种风电塔筒用阻尼结构，所述悬挂装置包括第一固定连接杆和第二固定连接杆，所述风机固有附件包括变压器，所述第一固定连接杆和所述第二固定连接杆均安装在所述后底架与所述变压器之间。

根据本发明提供的一种风电塔筒用阻尼结构，所述第一固定连接杆的上端部转动连接有第一滑块，所述第二固定连接杆的上端部转动连接有第二滑块，所述后底架上开设有第一滑动槽，所述第一滑块与所述第二滑块均安装在所述第一滑动槽内，所述第一滑块与所述第二滑块均能够在所述第一滑动槽内滑动以改变所述变压器的重心位置高度。

根据本发明提供的一种风电塔筒用阻尼结构，所述第一固定连接杆的下端部与所述变压器转动连接，所述第二固定连接杆的下端部与所述变压器转动连接。

根据本发明提供的一种风电塔筒用阻尼结构，所述悬挂装置包括第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述风机固有附件包括变压器，所述第一伸缩杆与所述第二伸缩杆均安装在所述后底架与所述变压器之间。

根据本发明提供的一种风电塔筒用阻尼结构，所述第一伸缩杆的上端部转动连接有第三滑块，所述第二伸缩杆的上端部转动连接有第四滑块，所述后底架上开设有第二滑动槽，所述第三滑块与所述第四滑块均安装在所述第二滑动槽内，并且所述第三滑块与所述第四滑块均能够在所述第二滑动槽内滑动以改变所述变压器的重心位置高度。

根据本发明提供的一种风电塔筒用阻尼结构，所述第一伸缩杆的下端部与所述变压器转动连接，所述第二伸缩杆的下端部与所述变压器转动连接。

根据本发明提供的一种风电塔筒用阻尼结构，在所述风机固有附件上还安装有耗能装置。

根据本发明提供的一种风电塔筒用阻尼结构，所述耗能装置包括阻尼器。

根据本发明的第二方面，还提供了一种风电塔筒，该风电塔筒包括如上所述的风电塔筒用阻尼结构，其中，在所述塔架的顶端连接有机舱的后底架，所述风电塔筒用阻尼结构安装在所述后底架上。

在本发明提供的风电塔筒用阻尼结构中，所述悬挂装置的一端与机舱的后底架连接，所述悬挂装置的另一端与所述风机固有附件连接，并且所述悬挂装置可以调节所述风机固有附件的重心位置高度，使得所述风机固有附件能够对风电塔筒起到阻尼作用。

与现有技术相比，将原本安装在风电塔筒上的风机固有附件，通过悬挂装置吊装在机舱的后支架上，并且通过改变风机固有附件的重心位置高度能够调节风机固有附件的频率。当风机固有附件的频率与风电塔筒的一阶频率相同或者相近时，风电塔筒上悬挂的风机固有附件便可以起到阻尼作用。由此，能够避免再额外安装TMD阻尼器，进而极大降低了风电塔筒的运行设备成本。

进一步，在本发明提供的风电塔筒中，由于该风电塔筒包括如上所述的风电塔筒用阻尼结构，因此，其同样具备如上所述的各项优势。

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是本发明提供的风电塔筒的外部结构示意图；

附图标记：

100：变压器； 200：悬挂装置； 300：后底架；

400：塔架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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作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。

下面结合图1对本发明实施例提供的一种风电压筒用阻尼器及风电塔筒进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特别限定。

一方面，本发明的实施例提供了一种风电压筒用阻尼器，如图1所示，该风电压筒用阻尼器包括：风机固有附件和悬挂装置200。

其中，悬挂装置200的一端与机舱的后底架300连接，悬挂装置200的另一端与风机固有附件连接，并且悬挂装置200可以调节风机固有附件的重心位置高度，使得风机固有附件能够对风电塔筒起到阻尼作用。

在具体操作时，改变风机固有附件在风电塔筒上原本的安装位置，将风机固有附件通过悬挂装置200吊装在机舱的后支架300上。调节悬挂装置200的伸缩长度或者调节悬挂装置的角度，能够使风机固有附件的重心位置高度改变，进而能够改变风机固有附件的频率。风机固有附件的频率计算公式为：

其中，g为重力加速度，L为风机固有附件的重心位置到机舱的后底架300的竖直长度值。通过改变变压器100的重心位置到机舱的后底架300长度值，使其频率与风电塔筒的一阶频率相等或者相近。

与现有技术相比，将原本安装在风电塔筒上的风机固有附件，通过悬挂装置200吊装在机舱的后支架300上，并且通过改变风机固有附件的重心位置高度能够调节风机固有附件的频率。当风机固有附件的频率与风电塔筒的一阶频率相同或者相近时，风电塔筒上悬挂的风机固有附件便可以起到阻尼作用。由此，能够避免再额外安装TMD阻尼器，进而极大降低了风电塔筒的运行设备成本。

此处应当理解的是，风机固有附件为原本安装在风机上的附件。例如，该风机固有附件可以为变压器100。风机固有附件包括但是不限于变压器。

具体地，例如，在本发明的一个实施例中，悬挂装置200包括第一固定连接杆和第二固定连接杆。风机固有附件包括变压器100。第一固定连接杆和第二固定连接杆均安装在后底架300与变压器100之间。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一固定连接杆的上端部转动连接有第一滑块。第二固定连接杆的上端部转动连接有第二滑块。后底架300上开设有第一滑动槽。第一滑块与第二滑块均安装在第一滑动槽内。第一滑块与第二滑块均能够在第一滑动槽内滑动以改变变压器100的重心位置高度。

具体地，如图1所示，该风电压筒用阻尼器包括：变压器100和悬挂装置200。

其中，悬挂装置200包括第一固定连接杆和第二固定连接杆。第一固定连接杆和第二固定连接杆均安装在后底架300与变压器100之间。更具体地，第一固定连接杆的上端部转动连接有第一滑块。第二固定连接杆的上端部转动连接有第二滑块。后底架300上开设有第一滑动槽。第一滑块与第二滑块均安装在第一滑动槽内。第一滑块与第二滑块均能够在第一滑动槽内滑动以改变变压器100的重心位置高度。

在具体操作时，通过调整第一滑块在第一滑动槽内的滑动位置，能够改变第一固定连接杆与变压器100之间角度；通过调整第二滑块在第一滑动槽内的滑动位置，能够改变第二固定连接杆与变压器100之间角度。进而，通过改变第一固定连接杆和第二固定连接杆的角度来改变变压器100的重心位置高度，最终使变压器100的频率与风电塔筒的一阶频率相同或者相近。在本发明的一个实施例中，第一固定连接杆的下端部与变压器100转动连接，第二固定连接杆的下端部与变压器100转动连接。

具体来讲，如图1所示，该风电压筒用阻尼器包括：变压器100和悬挂装置200。

第一固定连接杆的下端部与变压器100转动连接，第二固定连接杆的下端部与变压器100转动连接。

此处应当说明的是，对于第一固定连接杆与变压器100之间、第二固定连接杆与变压器100之间、第一固定连接杆与第一滑块之间以及第二固定连接杆与第二滑块之间的转动连接方式，本发明不作任何限定。例如，变压器100与第一固定连接杆之间、变压器100与第二固定连接杆之间、第一固定连接杆与第一滑块之间以及第二固定连接杆与第二滑块之间的转动连接方式可以为铰接连接，但是不限于铰接连接。

此处应当理解的是，上述实施例为通过改变悬挂装置的角度来改变变压器100的重心位置高度，进而改变变压器100的频率，使其频率与风电塔筒的一阶频率相同或者相近的实施例。

在本发明一个实施例中，悬挂装置200包括第一伸缩杆和第二伸缩杆。风机固有附件包括变压器100，第一伸缩杆与第二伸缩杆均安装在后底架300与变压器100之间。

悬挂装置200包括第一伸缩杆和第二伸缩杆。风机固有附件包括变压器100。第一伸缩杆的上端与后底架300连接，第一伸缩杆的下端与变压器100连接；第二伸缩杆的上端与后底架300连接，第二伸缩杆的下端与变压器100连接。

在具体操作时，调节第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸缩长度，使得变压器100的重心位置高度改变，进而实现调节变压器100的频率的功能，使变压器100的频率与风电塔筒的一阶频率相同或者相近。此时，变压器100能够对风电塔筒起到阻尼作用。

此处应当理解的是，在上述实施例中，是通过改变第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸缩长度来调节变压器100的重心位置高度，进而改变变压器的频率的。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一伸缩杆的上端部转动连接有第三滑块，第二伸缩杆的上端部转动连接有第四滑块。后底架300上开设有第二滑动槽。第三滑块与第四滑块均安装在第二滑动槽内。并且第三滑块与第四滑块均能够在第二滑动槽内滑动以改变变压器的重心位置高度。

悬挂装置200包括第一伸缩杆和第二伸缩杆。风机固有附件包括变压器100。第一伸缩杆与第二伸缩杆均安装在后底架300与变压器100之间。

第一伸缩杆的上端部转动连接有第三滑块，第二伸缩杆的上端部转动连接有第四滑块。后底架300上开设有第二滑动槽。第三滑块与第四滑块均安装在第二滑动槽内。并且第三滑块与第四滑块均能够在第二滑动槽内滑动以改变变压器的重心位置高度。

在工作过程中，通过改变第三滑块在第二滑动槽内的滑动位置，可以改变第一伸缩杆与变压器100之间的角度，通过改变第四滑块在第二滑动槽内的滑动位置，可以改变第二伸缩杆与变压器100之间的角度。另外，还可以通过调节第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸缩长度来辅助调节变压器100的重心位置高度。

根据以上描述的实施例可知，通过这种结构设置，可以由第一伸缩杆和第二伸缩杆的角度调节、以及第一伸缩杆和第二伸缩杆的伸缩长度调节两种方式结合来更加精细地调整变压器的重心位置高度，更好地使变压器实现阻尼作用。

进一步地，在本发明的一个实施例中，第一伸缩杆的下端部与变压器100转动连接，第二伸缩杆的下端部与变压器100转动连接。

例如，该风电压筒用阻尼器包括：变压器100和悬挂装置200。

第一伸缩杆的下端部与变压器100转动连接，第二伸缩杆的下端部与变压器100转动连接。

此处应当说明的是，对于第一伸缩杆与第三滑块之间、第二伸缩杆与第四滑块之间、第一伸缩杆与变压器100之间、以及第二伸缩杆与变压器100之间的转动连接方式，本发明不作任何限定。例如，第一伸缩杆与第三滑块之间、第二伸缩杆与第四滑块之间、第一伸缩杆与变压器100之间、以及第二伸缩杆与变压器100之间的转动连接方式可以为铰接连接，但是不限于铰接连接。

在本发明的一个实施例中，在风机固有附件上还安装有耗能装置。

例如，如图1所示，该风电压筒用阻尼器包括：变压器100和悬挂装置200。

第一伸缩杆的上端部转动连接有第三滑块，第二伸缩杆的上端部转动连接有第四滑块。后底架300上开设有第二滑动槽。第三滑块与第四滑块均安装在第二滑动槽内。并且第三滑块与第四滑块均能够在第二滑动槽内滑动以改变变压器的重心位置高度。第一伸缩杆的下端部与变压器100转动连接，第二伸缩杆的下端部与变压器100转动连接。同时，在变压器100上还安装有耗能装置。

通过这种结构设置，在变压器100上安装耗能装置，能够吸收变压器100的多余震动，减小变压器100的震动幅度。

此处应当说明的是，对于耗能装置的具体类型，本发明不作任何限定。工作人员可以根据实际需要进行选取耗能装置。

例如，在本发明的一个实施例中，上述耗能装置可以选用阻尼器。

此处应当理解的是，上述实施例仅是本发明的一个示意性实施例，并不能对本发明构成任何限定。换句话说，上述耗能装置包括但不限于阻尼器。

另一方面，本发明还提供了一种风电塔筒，该风电塔筒包括塔架400和如上所述的风电塔筒用阻尼结构，其中，在塔架400的顶端连接有机舱的后底架300，风电塔筒用阻尼结构安装在后底架300上。

进一步，由于该风电塔筒包括如上所述的风电塔筒用阻尼结构，因此，其同样具备如上所述的各项优势。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种风电塔筒用阻尼结构，其特征在于，包括：风机固有附件和悬挂装置，

其中，所述悬挂装置的一端与机舱的后底架连接，所述悬挂装置的另一端与所述风机固有附件连接，使得所述风机固有附件位于风电塔筒的塔筒外部，并且所述悬挂装置可以调节所述风机固有附件的重心位置高度，以使所述风机固有附件的频率与所述风电塔筒的一阶频率相同或者相近，使得所述风机固有附件能够对风电塔筒起到阻尼作用，

所述悬挂装置包括第一伸缩杆和第二伸缩杆，所述风机固有附件包括变压器，所述第一伸缩杆与所述第二伸缩杆均安装在所述后底架与所述变压器之间。

2.根据权利要求1所述的风电塔筒用阻尼结构，其特征在于，所述第一伸缩杆的上端部转动连接有第三滑块，所述第二伸缩杆的上端部转动连接有第四滑块，所述后底架上开设有第二滑动槽，所述第三滑块与所述第四滑块均安装在所述第二滑动槽内，并且所述第三滑块与所述第四滑块均能够在所述第二滑动槽内滑动以改变所述变压器的重心位置高度。

3.根据权利要求2所述的风电塔筒用阻尼结构，其特征在于，所述第一伸缩杆的下端部与所述变压器转动连接，所述第二伸缩杆的下端部与所述变压器转动连接。

4.根据权利要求1所述的风电塔筒用阻尼结构，其特征在于，在所述风机固有附件上还安装有耗能装置。

5.根据权利要求4所述的风电塔筒用阻尼结构，其特征在于，所述耗能装置包括阻尼器。

6.一种风电塔筒，其特征在于，包括塔架和如权利要求1至5中任一项所述的风电塔筒用阻尼结构，其中，在所述塔架的顶端连接有机舱的后底架，所述风电塔筒用阻尼结构安装在所述后底架上。