CN115298454A

CN115298454A - 临时阻尼器组件

Info

Publication number: CN115298454A
Application number: CN202180026452.5A
Authority: CN
Inventors: J·达门; K·弗约德加德; M·F·雅各布森; A·H·尼尔森; S·M·彼得森
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2022-11-04
Also published as: WO2021198074A1; JP2023521018A; TW202146762A; US20230105755A1; EP4103861A1; EP3889457A1; JP7492030B2

Abstract

本发明描述了一种在塔架（2）的竖直存储和/或竖直运输期间使用的临时阻尼器组件（1），所述阻尼器组件（1）包括：液体阻尼器（10），所述液体阻尼器（10）被调谐到所述塔架（2）的固有振动频率；塔架盖（11），所述塔架盖（11）被实现为在存储和/或运输期间覆盖所述塔架（2）的环形上部开口（20）；安装接口（12），所述安装接口（12）被构造成将所述液体阻尼器（10）从所述塔架（2）的所述环形上部开口（20）悬挂；以及载荷传递接口（13），所述载荷传递接口（13）用于在所述液阻尼器（10）和所述塔架（2）之间传递载荷（F）。本发明还描述了一种在塔架（2）的竖直存储和/或竖直运输期间抑制塔架（2）中的涡流诱导的振动的方法。

Description

临时阻尼器组件

技术领域

本发明描述了一种在塔架的竖直存储和/或竖直运输期间使用的临时阻尼器组件。

背景技术

完成安装的风力涡轮机可设置有永久阻尼器，例如安装在塔架的上游的调谐质量阻尼器。阻尼器被构造成抵消塔架的固有频率（其“本征频率”）处的振荡。当风力涡轮机塔架振荡时，调谐质量阻尼器也将振荡，但是相对于塔架振荡相移。永久地安装在塔架上层的液体阻尼器可以部分地填充有晃动液体，并且液体的量基于塔架本征频率来选择。永久阻尼器的作用是抑制塔架振荡，将振幅保持在安全水平内。

离岸风力涡轮机可具有大约80-100m的塔架高度。这种塔架通常包括两个或更多个基本圆柱形的中空塔架区段，其在两端具有圆形凸缘。塔架区段可使用插入穿过凸缘的螺栓来栓接到另一塔架区段和/或诸如过渡件的另外的结构。

风力涡轮机塔架可在装载到船上以运输到安装地点之前预组装和临时存储。虽然可以水平地存储和运输塔架，但是自身重量会导致显著的变形或椭圆化。此外，重且长的塔架的倒放操作可能是危险的。由于这些原因，可能优选的是，以其竖直或直立取向来存储和运输预组装的塔架。

然而，存在与高塔架的竖直存储和运输相关联的某些问题。主要问题是涡流诱导侧风振动。这在通过船进行运输的期间特别有相关性，因为塔架直立在甲板上并且不能被遮挡风。涡流诱导侧风振动可能在结构上损害塔架。此外，所产生的载荷必须由甲板上的安装配件来承受，并且这些会被损坏。因此，在存储和运输期间由涡流诱导侧风振动会导致高成本。用于安装在风力涡轮机塔架中的永久阻尼器不能用于在存储和运输期间抑制这种振动，因为其被明确地调节到包括机舱、发电机、空气动力转子等的完成安装的风力涡轮机的本征频率。

因此，有必要提供一种在存储和运输期间抑制或阻尼预组装塔架的涡流诱导侧风振动的方式。在一种方法中，在暴露环境中存储或运输之前，将涡流箍条的螺旋构造附接到塔架的外部。涡流箍条改变塔架表面上的气流，使得防止了涡流的发育，并且因此防止涡流诱导的振动。然而，为塔架配备涡流箍条可能花费许多时间，并且移除它们又需要类似长短的时间。此外，与安装涡流箍条相关联的工作很大程度上取决于天气条件，并且由于工作的危险本质，通常不能在大风或暴风雨条件下进行。

因此，本发明的目的是提供一种存储和运输直立塔架的改进方式。

发明内容

该目的通过权利要求1的临时阻尼器组件以及通过权利要求10的抑制塔架中的涡流诱导的振动的方法实现。

根据本发明，临时阻尼器组件意图在塔架的存储和/或运输期间使用，并且包括：液体阻尼器，所述液体阻尼器被调谐到所述塔架的振动的固有频率；塔架盖，所述塔架盖被实现为在存储和/或运输期间覆盖所述塔架的环形上部开口；安装接口，所述安装接口被构造成使所述液体阻尼器从所述塔架的所述环形上部开口悬挂；以及用于在所述液阻尼器和所述塔架之间传递载荷的载荷传递装置。

本发明的临时阻尼器组件的优点在于减少了离岸操作工作，从而降低了总成本。这是因为本发明的临时阻尼器可以以相对简便的程序安装在塔架的上层（并且随后从塔架的上层移除）。相反，准备具有涡流箍条的塔架可能需要许多时间，并且在塔架的最终目的地需要类似长短的时间来拆卸涡流箍条。此外，与通常不能在暴风雨条件下完成的涡流箍条的操作相比，本发明的临时阻尼器的操作相对地独立于天气条件。本发明的临时阻尼器组件的另一个优点在于，由于其涉及较少的手动操作步骤，因此其减少了在使塔架准备好用于存储和/或运输时涉及的危险。

根据本发明，一种在存储和/或运输期间抑制塔架中的涡流诱导的振动的方法包括以下步骤：确定所述塔架的振动的固有频率（即，本征频率）；将液体阻尼器调谐到所述固有频率；通过将经调谐的液体阻尼器附接到塔架盖并且提供用于在所述液体阻尼器和所述塔架之间传递载荷的载荷传递装置来制备临时阻尼器组件；以及在所述塔架的存储和/或运输之前将所述临时阻尼器组件安装到所述塔架的环形上部开口上。

本发明的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如在以下描述中所揭示的。不同权利要求类别的特征可以适当地组合以给出本文未描述的其他实施例。

在下文中，可以假设塔架意图用于离岸风力涡轮机中。这种风力涡轮机的塔架通常具有窄锥的形式，具有基本圆形的横截面。塔架在其基座处最宽，在该基座处，塔架能够安装到离岸基础部的过渡件。这种塔架可被假设为包括两个或更多个塔架区段，并且塔架在运输到离岸安装地点之前被预组装。

液体阻尼器优选地被实现为能够悬挂在塔架的内部中的罐或其它容器。在本发明的优选实施例中，液体阻尼器被实现为基本圆柱形的罐，其直径为塔架内直径的大约40%-50%。罐可以部分地填充有流体或晃动的液体，例如BASF Glysantin^® G30^®，其主要意图用作防冻剂。液体阻尼器可以包括流体入口/出口，使得可以调节流体的填充水平。优选地，液体阻尼器的尺寸被设计成与具有在0.45 Hz至0.9 Hz范围内的固有频率的塔架一起使用。调谐液体阻尼器的步骤包括调节液体阻尼器中的液体的体积。例如，可以通过对液体阻尼器（单独地或作为组装的临时阻尼器组件的一部分）进行称重来确定存在于罐中的液体的体积。

可以使用任何合适类型的安装接口来安装液体阻尼器。在本发明的优选实施例中，安装接口包括多个支架，例如可移除的适配器支架。每个支架在液体阻尼器的外表面和塔架的环形上部开口之间延伸。支架优选地被实现为使得液体阻尼器居中地定位在塔架内部。在本发明的优选实施例中，安装接口包括至少三个支架，其围绕液体阻尼器以120°的间隔均匀地分布。

支架可以以任何合适的方式附接到液体阻尼器。在本发明的优选实施例中，在液体阻尼器的外表面上设置靴状件，并且每个靴状件被成形为接收支架的竖直侧。例如，支架可以被插入靴状件中，然后使用螺栓、螺钉或其他紧固件栓接到靴状件。

为了将液体阻尼器悬挂在塔架中，安装接口优选地延伸到塔架的上边缘，在该处，安装接口可以附接到塔架凸缘。如上所述，凸缘具有螺栓环圈，当塔架附接到另一塔架或另外的部件时，螺栓穿过该螺栓环圈。在本发明的优选实施例中，安装接口包括向外延伸到上边缘的多个径向臂。在本发明的另一优选实施例中，每个径向臂可终止于弧段。弧段的曲率优选地与塔架的上边缘的曲率匹配。优选地，径向臂的长度是可调节的和/或弧段是可拆卸的，使得该组件可适于一定范围的塔架直径。例如，径向臂长度可以根据需要延长或缩短，并且可以选择具有合适曲率的一组弧段。这样，临时阻尼器组件可以用于各种塔架直径。

通过如下方式来提供临时阻尼器组件：将液体阻尼器安装到顶盖，使得液体阻尼器从顶盖的下侧悬挂。当顶盖放置在塔架上时，液体阻尼器将定位在塔架内部的上层中。

为了能够抑制塔架中的涡流诱导的振动或其它振荡，在液体阻尼器和塔架壁之间需要载荷传递桥。在一种方式中，液体阻尼器和/或其安装接口可以被构造成使得实现形状配合，即实现塔架内壁和液体阻尼器和/或其安装接口的一个或多个表面之间的物理接触。例如，每个支架可具有抵靠塔架内表面的外表面。然而，这种形状配合的构造会将临时阻尼器组件限于特定的塔架直径。因此，在本发明的优选实施例中，安装接口的最大直径可以小于塔架的内直径，并且差由多个调节螺栓桥接。例如，调节螺栓可以插入到附接到安装接口的支架或布置在安装接口的支架中的基本水平的螺纹衬套中，使得调节螺栓的外端可以与塔架内表面接触。当然，调节螺栓的外端可以终止于平垫或板，使得力在更大的区域上扩散，从而避免对塔架表面的损坏。存在桥接安装接口和塔架之间的间隙的各种其它方式，例如使用液压缸的布置结构以将压力施加到塔架内表面。

从塔架的内部调节或完成载荷传递接口。为此，技术人员获得进入塔架内部的通路。当临时阻尼器组件已经被降低就位使得顶盖搁置在塔架的上环形面上时，技术人员可以例如转动调节螺栓使得它们的外端抵靠塔架的内表面施加足够的压力。技术人员可以通过例如作为塔架组件的一部分的升降机接近塔架上层。

临时阻尼器组件优选地通过起重机提升到塔架上端的高度。可以提供合适的提升配件，以在临时阻尼器组件从起重机提升滑车悬挂时保持临时阻尼器组件稳定。安装接口优选地包括多个连接器（例如孔眼），用于连接到提升配件的线缆。塔架盖可具有开口，这种线缆可穿过该开口，使得线缆可被附接到安装接口的支架。在优选实施例中，顶盖包括多个舱口，所述舱口可以打开以容纳提升配件的线缆。一旦临时阻尼器组件就位，就拆卸线缆，并且舱口可再次关闭，使得塔架内部与环境密封隔离。在另一个优选实施例中，塔架盖包括弹性体边缘，该弹性体边缘被布置成搁置在塔架的环形上端上。弹性体或橡胶边缘可以充当密封件，以防止水进入塔架内部。

附图说明

本发明的其它目的和特征将从结合附图考虑的以下详细描述中变得明显。然而，应当理解，附图仅仅是为了说明的目的而设计的，而不是作为对本发明的限制的定义。

图1示出了本发明的临时阻尼器组件的实施例；

图2示出了被降低到塔架上的本发明的临时阻尼器组件的实施例；

图3示出了在塔架上就位的本发明的临时阻尼器组件的实施例；

图4示出了在塔架上就位的本发明的临时阻尼器组件的实施例的透视图；

图5示出了停放在机舱运输框架上的本发明的临时阻尼器组件的实施例。

在附图中，相同的数字始终表示相同的物体。图中的物体不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1示出了本发明的临时阻尼器组件1的实施例，并且示出了从塔架顶盖11悬挂的液体阻尼器10。在一个示例性实施例中，顶盖11可以在其下侧具有面板或配件的布置结构，阻尼器10可以使用螺栓固定到该布置结构。

阻尼器10的直径D10显著小于塔架的内直径。在该示例性实施例中，安装接口12包括三个角形支架120（图中可以看到两个），其围绕阻尼器10均匀地分布，并且安装在设置于阻尼器10的外表面上的靴状件121中。弹性体密封件或边缘112设置在顶盖11的外边缘上。示出了若干提升支架16中的一个。这些被设置成在提升操作期间附接到提升配件的线缆。

图2示出了临时阻尼器组件1朝向塔架2降低，使得阻尼器10将会定位在塔架1的上层（upper level）处的内部空间中。正在使用提升配件3，并且该提升配件3从起重机（未示出）的提升滑车悬挂。若干线缆30从提升配件3延伸到提升支架16。在提升操作期间，顶盖的舱口110打开，并且线缆30延伸穿过打开的舱口。

塔架2的上层可能在地面上方80-100m，使得难以或甚至不可能从地面上的位置评估所述操作的准确性。因此，为了避免损坏临时阻尼器组件1或塔架2，可以部署多个摄像机和/或传感器（未示出）以提供关于提升操作的反馈，使得可以根据需要进行位置调节。

图3示出了在塔架2上就位的本发明的临时阻尼器组件1的实施例。示出了内部地板或平台20P。塔架通常可以被构造成包括靠近其上端的平台20P，使得维护人员可以在该高度工作。径向臂123的外端处的弧段122搁置在塔架2的圆形边缘上。为了简单起见，该图示出了阻尼器10的位于直径方向的相对侧的两个支架120。然而，应当理解，可部署至少三个支架120，优选地围绕液体阻尼器10的圆柱体均匀地间隔开。该图示出了包括调节螺栓13的负载传递桥，该调节螺栓13被拧紧以使得它们的外端压靠塔架内表面20S。因此，由支架120的外端限定的直径D12可小于（多个不同尺寸的塔架中的）“最小”塔架的内直径D20，并且调节螺栓13可桥接该间隙。这样，一种类型的临时阻尼器组件1可以被制备成用于不同直径的塔架。这些塔架中的每一个都可以使用单一类型的临时阻尼器组件1来竖直地存储和/或运输。

图4示出了在塔架2上就位的本发明的临时阻尼器组件1的实施例的透视图。没有示出顶盖11，但是应当假设其存在。该图示出了径向臂123（在该实施例中为六个），终止于可更换的弧段122。弧段122被选择成与塔架凸缘的曲率匹配。该图还示出了处于缩回位置（未压靠塔架壁）的若干调节螺栓13。

图5示出了“停放”在机舱运输框架4上的本发明的临时阻尼器组件1的实施例。在离岸安装地点卸载塔架，将塔架安装到基础部上并且将机舱安装到塔架上之后，与塔架一起使用的临时阻尼器组件1可以停放在机舱运输框架的偏航支撑部分40上，因为直径是对应的。

尽管已经以优选实施例及其变型的形式公开了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多另外的修改和变型。

为了清楚起见，应当理解，在本申请中通篇使用的“一”或“一个”不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。

Claims

1.一种在塔架（2）的竖直存储和/或竖直运输期间使用的临时阻尼器组件（1），所述阻尼器组件（1）包括

- 液体阻尼器（10），所述液体阻尼器（10）被调谐到所述塔架（2）的固有振动频率；

- 塔架盖（11），所述塔架盖（11）被实现为在存储和/或运输期间覆盖所述塔架（2）的环形上部开口（20）；

- 安装接口（12），所述安装接口（12）被构造成将所述液体阻尼器（10）从所述塔架（2）的所述环形上部开口（20）悬挂；以及

- 载荷传递接口（13），所述载荷传递接口（13）用于在所述液阻尼器（10）和所述塔架（2）之间传递载荷（F）。

2.根据权利要求1所述的临时阻尼器组件，其中，所述液体阻尼器（10）包括基本圆柱形的罐，所述基本圆柱形的罐的直径（D10）是所述塔架（2）的内直径（D20）的至多80%，更优选地至多60%。

3.根据任一前述权利要求所述的临时阻尼器组件，其中，所述安装接口（12）包括多个支架（120），所述多个支架（120）被实现为在所述液体阻尼器（10）和所述塔架（2）的内表面（20S）之间延伸。

4.根据任一前述权利要求所述的临时阻尼器组件，其中，所述安装接口（12）包括布置在所述液体阻尼器（10）上的多个靴状件（121），并且其中，靴状件（121）被成形为接收支架（120）。

5.根据任一前述权利要求所述的临时阻尼器组件，其中，所述安装接口（12）包括多个径向臂（123），每个径向臂（123）终止于弧段（122），并且其中，弧段（122）的曲率基于所述塔架（2）的所述环形上部开口（20）的曲率。

6.根据任一前述权利要求所述的临时阻尼器组件，其中，所述安装接口（12）包括多个连接器，所述多个连接器用于连接到提升配件（3）的线缆（30）。

7.根据任一前述权利要求所述的临时阻尼器组件，其中，所述塔架盖（11）包括多个舱口（110），所述舱口（110）打开以容纳提升配件（3）的线缆（30）。

8.根据任一前述权利要求所述的临时阻尼器组件，其中，所述载荷传递接口（13）包括多个调节螺栓（13），其中，调节螺栓（13）在所述安装接口（12）和所述塔架（2）的内表面（20S）之间延伸。

9. 根据任一前述权利要求所述的临时阻尼器组件，其中，所述液体阻尼器（10）的尺寸被设计成用于具有在0.55 Hz至0.8 Hz范围内的固有频率的塔架（2）。

10.一种在塔架（2）的竖直存储和/或竖直运输期间抑制塔架（2）中的涡流诱导的振动的方法，所述方法包括

- 确定所述塔架（2）的振动的固有频率；

- 将液体阻尼器（10）调谐到所述固有频率；

- 通过将经调谐的液体阻尼器附接（10）到塔架盖（11）并且提供用于在所述液体阻尼器（10）和所述塔架（2）之间传递载荷（F）的载荷传递接口（13）来制备临时阻尼器组件（1）；以及

- 在所述塔架（2）的竖直存储和/或竖直运输之前，将所述临时阻尼器组件（1）安装在所述塔架（2）的上端。

11.根据前一权利要求所述的方法，其中，制备临时阻尼器组件（1）的步骤包括基于所述塔架（2）的直径（D20）选择安装接口（12）的元件（120、122）的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，包括如下步骤：将所选择的弧段（122）附接到所述安装接口（12）的多个径向臂（123）中的每一个和/或将多个所选择的支架（120）安装到所述液体阻尼器（10）的外部上的靴状件（121）上。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，包括如下步骤：部署提升设备以将所述临时阻尼器组件（1）带到所述塔架（2）的上层。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，从所述塔架（2）的内部手动地拧紧所述负载传递接口（13）的调节螺栓（13）。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，包括如下步骤：将所述临时阻尼器组件（1）从所述塔架（2）拆卸并且部署提升设备以将所述临时阻尼器组件（1）转移到机舱运输框架（4）。