CN114008321A

CN114008321A - 减少风积塔架的旋涡引起的振动的螺旋形箍条组

Info

Publication number: CN114008321A
Application number: CN202080044598.8A
Authority: CN
Inventors: J·M·奥索里奥马丁内兹; V·塞纳斯佩雷兹; J·A·雅巴尔巴斯特拉
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation and Technology SL
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation and Technology SL
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2040-03-11
Also published as: US11885300B2; CN114008321B; ES2939774T3; DK3754183T3; EP3754183B1; US20220316448A1; EP3754183A1; WO2020253999A1

Abstract

一种用于减少塔架（11）的旋涡引起的振动的螺旋形箍条组（10），其打算在容器（5）中未组装地运输，螺旋形箍条组（10）包括多个相同的可附接节段（1），其中每一节段（1）包括具有中空锥形配置的主体（2），所述主体（2）包括宽多边形端部（21）、窄多边形端部（22）以及稳固地附接到所述窄多边形端部（22）的窄多边形部分（24），并且每一节段（1）进一步包括帽（3），所述帽（3）包括能够通过紧固元件装配在所述宽多边形端部（21）中的宽多边形部分（31），其中所有主体（2）和帽（3）能够在容器（5）中彼此堆叠，从而产生海上运输体积的显著减少，并且稍后被现场组装以减少塔架（11）的旋涡引起的振动。

Description

减少风积塔架的旋涡引起的振动的螺旋形箍条组

技术领域

本发明包括在用于减少塔架的旋涡引起的振动的螺旋形箍条的技术领域中、尤其是用于风力涡轮机的经历旋涡放大加速和共振的塔架。更特别地，本发明涉及一种包括可附接节段的螺旋形箍条组，所述可附接节段打算在海运容器中布置和运输以便稍后组装和安装在塔架上，从而在运输期间实现大的体积减小和空间优化。

背景技术

风力涡轮机包括塔架和放置在所述塔架的顶部上的机舱，由此机舱配备有因风的冲击而旋转的转子。在机舱中，使用转子的旋转移动来产生电力。

大型风力涡轮机塔架通常包括例如由钢制成的多个塔架节段，所述塔架节段当装配在一起时形成完整的风力涡轮机塔架。大型风力涡轮机塔架特别是在海上以及陆上条件下的组装消耗大量时间、精力和财力资源。

从而，按节段或作为整体将塔架提升到组装地点（即，提升到塔架将搁置在其上以便稍后配备机舱和转子的基部）带来数个问题。所述问题中的一者在于塔架经受由来自其侧面的风引起的巨大振动。此类侧风可能具有如可以预期的高速度，尤其是在操作风力涡轮机的区域中。

上述振动通常称为旋涡引起的振动（VIV），其可以是在强风条件下塔架周围的交替旋涡脱落的结果。此脱落导致风力涡轮机塔架的垂直于风向的横截面上的交替压力差。在脱落频率接近于风力涡轮机塔架的固有频率的情况下，交替脱落是规则的，并且与塔架的结构阻尼相比，振幅足够大，因此可能发生VIV，其可能导致对风力涡轮机塔架的损坏或降低其疲劳寿命。

VIV早已为人所知，并且已经找到数种措施来减少容易安装的管状结构（诸如高烟囱体）上的这些振动。

一种方法是通过增加其顶部的重量来给所述结构施加阻尼。其它方法是指通过其外表面上的措施来使所述结构的横截面成流线型。在这些流型线措施之中，一种突出措施是使用所谓的螺旋形箍条。

当前的“螺旋形箍条”由聚苯乙烯泡沫制成。因此，这些三角形形状的泡沫“螺旋形箍条”具有显著体积，并且因此在海运容器中占据数行和空间，从而招致数个问题，诸如更高的运输成本、需要更多容器、物流等等。

发明内容

本文中公开一种用于减少塔架的旋涡引起的振动的螺旋形箍条组，已经发现，借助其至少能够减轻与现有技术解决方案有关的上述缺点。

更特别地，提供一种用于减少打算在容器中未组装地运输的塔架的旋涡引起的振动的螺旋形箍条组，包括多个相同的可附接节段，其特征在于每一节段包括：

- 具有中空锥形配置的主体，所述主体包括宽多边形端部、窄多边形端部以及能够刚性地附接到所述窄多边形端部的窄多边形部分，并且所述窄多边形部分进一步包括第一通孔，

- 帽，所述帽包括能够装配在所述宽多边形端部中的宽多边形部分，并且进一步包括第二通孔，

其中所有主体和帽能够通过至少一个紧固元件牢固地附接并且在几何学上被配置成在容器中彼此堆叠。

优选地，所有节段都由塑料制成，并且通过吹塑工艺制造。

借助于这些技术特征，整个螺旋形箍条组可以借助于主体和帽组装在一起，以便形成在塔架中所需的用于减少其旋涡引起的振动的整个箍条组。

优选地，所述宽多边形端部包括两个周边腔，并且所述宽多边形部分包括两个周边肋，其中所述周边肋可以装配在所述周边腔中，从而限定第一紧固元件。

优选地，所述窄多边形部分与主体一起制造为一件。可替代地，其可以是能够装配在窄多边形端部中并且通过紧固元件刚性地附接的类似的但可移除的多边形部分。例如，在此选项中，主体的窄多边形端部可以包括窄周边腔，并且窄部分的宽多边形部分包括周边肋，其中周边突出肋装配在所述周边腔中，从而限定第二紧固元件，以用于使帽与主体的窄多边形端部牢固地附接。

在仍另一替代方案中，每一帽包括能够装配在所述宽多边形端部中的宽多边形部分以及能够装配在所述窄多边形端部中的从所述宽多边形部分凸出的窄多边形部分。在此实施例中，相同的帽将能够装配在所述窄多边形端部中和所述宽多边形端部中，其自身包括凸出其的窄多边形部分，并且在每一者中进一步包括紧固元件以附接到所述窄多边形端部和宽多边形端部。

因此，所有主体（2）和帽（3）能够分别在容器（5）中彼此堆叠，从而针对海上和陆上容器产生显著体积减少的优点。

可替代地，可以使用任何已知紧固元件来使帽与主体牢固地附接，从而形成牢固地紧固的螺旋形箍条组。

优选地，这些螺旋形箍条组用于风力涡轮机的经历旋涡放大加速的塔架，或者在被提升和安装时过渡地使用。有时这些螺旋形箍条组仅可在安装期间使用，因为机舱重量可能稍后对结构施加阻尼并且避免与脱落频率产生共振。

注意到，上文公开的节段的几何形状允许每一帽和主体在容器中彼此堆叠，从而减少所需空间。关于由聚苯乙烯泡沫制成的类似螺旋形箍条区段，已经发现所公开特征减少运输体积至少60 %。这是空间效益、成本和物流方面的显著优点。

所述宽多边形端部和窄多边形端部优选地具有三角形形状。因此，主体和帽可以紧密地布置成柱状物，从而形成平行六面体形状，以便优化容器的空间。

优选地，可以在各自为大约1.2 x 0.8 m的3个容器中运输整个螺旋形箍条标准组，从而产生大约3-5 m³的总体积。

注意到，用于等效泡沫聚苯乙烯螺旋形箍条区段的标准容器需要至少10 m³容器才能运输。

此外，帽可以包括从所述通孔凸出的中空旋钮，并且所述窄部分包括从相应通孔凸出的等效中空旋钮。

优选地，借助于穿过每一中空旋钮并且因此穿过每一节段并且穿过安装在塔架周围的整个螺旋形箍条组的穿绳，在塔架中组装整个螺旋形箍条标准组。

附图说明

为了补充所进行的描述并且为了帮助更好地理解本发明的特性，根据其实际实施例的优选示例，附上一组附图作为所述描述的整体部分，其中所述附图带有说明性和非限制性字符，已经图示以下附图：

图1示出常规聚苯乙烯泡沫螺旋形箍条的运输方式的现有技术图示；

图2示出根据本发明的优选实施例的螺旋形箍条组的未附接节段的透视图；

图3示出根据本发明的优选实施例的螺旋形箍条组的已附接节段；

图4示出根据本发明的优选实施例的牢固地附接到帽的主体和借助于内部绳紧固在一起的两个节段的侧视图；

图5示出在三个容器中运输的螺旋形箍条组的优选实施例的透视图；

图6a示出在目的地组装的螺旋形箍条的示意图；并且

图6b示出按流线型布置在塔架外表面的横截面周围以减少旋涡引起的振动的螺旋形箍条组。

具体实施方式

下文借助上述附图提供对本发明的目的的优选实施例的示例的详细解释。

图1图示装有由聚苯乙烯泡沫制成的螺旋形箍条的容器，这表示现有技术螺旋形箍条组运输方式。可以清楚地看到，运输这些螺旋形箍条组需要显著体积，从而需要10 m³的大致体积的容器。

图2图示根据本发明的优选实施例的螺旋形箍条组（10）的未附接节段（1）的透视图。

清楚地示出，每一节段（1）包括具有中空锥形配置的主体（2），其带有宽多边形端部（21）和窄多边形端部（22）。

在优选实施例中，主体（2）进一步包括装配在窄多边形端部（22）中的窄多边形部分（24），从而形成所述主体（2）的一个刚性件，并且包括第一通孔（26）。在替代实施例中，所述多边形部分（24）可以是可移除的，并且可通过紧固元件附接到窄多边形端部（22）。

图2还图示每一节段（1）进一步包括帽（3），其中所述帽（3）包括能够装配在宽多边形端部（21）中的宽多边形部分（31），并且进一步包括第二通孔（33），第二中空旋钮（32）从第二通孔（33）凸出。

因此，借助此配置，所有主体（2）和帽（3）能够分别在容器（5）中彼此堆叠，从而针对海上和陆上容器产生显著体积减少的优点。另外，所有主体（2）和帽（3）能够通过至少一个紧固件牢固地附接，并且用于减少塔架的旋涡引起的振动的整个螺旋形箍条组（10）可以借助于插入穿过第一和第二通孔（26、33）的绳组装在一起并且安装在所述塔架（11）周围。

在优选实施例中，宽多边形端部（21）和窄多边形端部（22）具有三角形形状，如图2中所示。

图3图示已附接节段（1），示出帽（3）正确地附接到主体（2），从而形成多个相同的可附接节段（1）的一个已附接节段（1），所述节段形成一组螺旋形箍条组（10），其一旦安装便能够用于减少塔架（11）的旋涡引起的振动、尤其是风力涡轮机的经历旋涡放大加速和共振的塔架。

图4示出根据本发明的优选实施例的牢固地附接到帽（3）的主体（2）以及借助于内部绳（R）紧固在一起的两个节段（1）的侧视图。更特别地，在优选实施例中示出，主体（2）的宽多边形端部（21）包括两个宽周边腔（23），并且帽（3）的宽多边形部分（31）包括周边肋（34），其中所述周边肋（34）可以装配在所述周边腔（23）中，从而限定第一紧固元件以用于将帽（2）牢固且稳固地附接到主体（2）的宽端部（21）。

图5图示在容器（5）中运输的螺旋形箍条组的优选实施例的透视图。因此，借助所描述的技术特征，主体（2）和帽（3）可以在容器（5）中彼此竖直地堆叠以进行运输。更特别地，其紧密地布置成柱状物，从而在矩形或正方形容器（5）中形成平行六面体形状。

在图5中描述的优选实施例中，1.2 x 0.8 m的三个容器能够运输整个螺旋形箍条标准组，从而产生大约3-5 m³的总体积。注意到，对于图1中图示的现有技术中的等效螺旋形箍条组，需要10 m³的容器。

因此，一旦螺旋形箍条组（10）到达所需的风力涡轮机目的地，便可以将所有节段（1）安装在一起，从而如图6a中示出形成螺旋形箍条组（10），并且如图6b中所图示的那样在塔架（11）的外表面上使塔架（11）的横截面成流线型。

在优选实施例中，每一节段（1）由通过吹塑制造的塑料制成。与聚苯乙烯泡沫相比，这可以大大降低成本，从而实现所需几何形状以节省运输成本，并且增加螺旋形箍条组（10）的耐久性。

Claims

1.一种用于减少塔架（11）的旋涡引起的振动的螺旋形箍条组（10），其打算在容器（5）中未组装地运输，所述螺旋形箍条组（10）包括多个相同的可附接节段（1），其特征在于：每一节段（1）包括：

- 具有中空锥形配置的主体（2），所述主体（2）包括宽多边形端部（21）、窄多边形端部（22）以及能够刚性地附接到所述窄多边形端部（22）的窄多边形部分（24），并且所述窄多边形部分（24）进一步包括第一通孔（26），

- 帽（3），所述帽（3）包括能够装配在所述宽多边形端部（21）中的宽多边形部分（31），并且进一步包括第二通孔（33），

其中，所有主体（2）和帽（3）能够通过至少一个紧固元件牢固地附接并且在几何学上被配置成在所述容器（5）中彼此堆叠。

2.根据权利要求1所述的螺旋形箍条，其特征在于：所述宽多边形端部（21）包括两个周边腔（23），并且所述宽多边形部分（31）包括两个周边肋（34），其中，所述周边肋（34）能够装配在所述周边腔（23）中。

3.根据权利要求1所述的螺旋形箍条，其特征在于：所述窄多边形部分包括从所述第一通孔（26）凸出的第一中空旋钮（25）。

4.根据权利要求1所述的螺旋形箍条组，其特征在于：所述帽（3）包括从所述第二通孔（33）凸出的第二中空旋钮（32）。

5.根据权利要求1所述的螺旋形箍条组，其特征在于：所述宽多边形孔口（21）和所述窄多边形端部（22）具有三角形形状。

6.根据权利要求6所述的螺旋形箍条，其特征在于：具有三角形形状的经堆叠的主体（2）和帽（3）能够紧密地布置成柱状物，从而在所述容器（5）中形成平行六面体形状。

7.根据权利要求1所述的螺旋形箍条，其特征在于：每一节段（1）由通过吹塑工艺制造的塑料制成。

8.根据权利要求1所述的螺旋形箍条，其特征在于：在3 - 5 m³容器中组装整个螺旋形箍条组（10）。