CN115306636A - 具有本征频率调节器的风力涡轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有本征频率调节器的风力涡轮，具体地，提供了一种具有经调节的本征频率的风力涡轮，该风力涡轮具有：塔架，其包括布置在塔架的顶部件的上端部部分处的第一塔架凸缘；和本征频率调节器，其包括通过多个刚性支撑件悬挂在第一塔架凸缘上的多个重物。还提供了一种调节风力涡轮的本征频率的方法，该方法包括通过使用多个刚性支撑件在布置在风力涡轮的塔架的顶部件的上端部部分处的第一塔架凸缘上悬挂多个重物来调节风力涡轮的本征频率。

Description

具有本征频率调节器的风力涡轮
技术领域
本公开大体上涉及风力涡轮，并且特别地涉及具有本征频率调节器的风力涡轮和调节风力涡轮的本征频率的方法。
背景技术
风电被认为是目前可用的最清洁、最环保的能量源之一，并且风力涡轮在这方面得到了越来越多的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱和一个或多个转子叶片。转子叶片利用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片以旋转能量的形式传递动能，从而转动轴，该轴将转子叶片联接到齿轮箱，或者如果不使用齿轮箱，则直接联接到发电机。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可被部署到公用电网。
风力涡轮的重要基本振动包括塔架和转子部件的自然弯曲模态。塔架、机舱和转子的振动模态在某些条件下也可相互作用或联接，并导致操作不稳定。在几倍的转子速度下发生的谐波转子负载也可激发系统的自然振动模态。由谐波转子负载驱动的基本系统频率称为共振条件。潜在的大的结构位移可由共振条件引起。因此，在风力涡轮中存在共振条件的问题。
发明内容
鉴于上述情况，公开了一种具有本征频率调节器的风力涡轮和调节风力涡轮的本征频率的方法。方面和优点将在下面的描述中部分地阐述。
在一个方面，本公开涉及一种具有经调节的本征频率的风力涡轮，该风力涡轮具有：塔架，其包括布置在塔架的顶部件的上端部部分处的第一塔架凸缘；和本征频率调节器，其包括通过多个刚性支撑件悬挂在第一塔架凸缘上的多个重物。
在另一个方面，本公开涉及一种调节风力涡轮的本征频率的方法，该方法包括通过使用多个刚性支撑件在布置在风力涡轮的塔架的顶部件的上端部部分处的第一塔架凸缘上悬挂多个重物来调节风力涡轮的本征频率。
参考以下描述和所附权利要求书，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。并入本说明书并构成其一部分的附图图示了本公开，并与描述一起用于解释本公开的原理。
技术方案1. 一种风力涡轮(10)，包括：
塔架(12)，其包括布置在所述塔架(12)的顶部件(510)的上端部部分处的第一塔架凸缘(530)；和
本征频率调节器(350)，其包括通过多个刚性支撑件(550)悬挂在所述第一塔架凸缘(530)上的多个重物(450)。
技术方案2. 根据技术方案1所述的风力涡轮，
其中，所述多个刚性支撑件(550)至少包括第一刚性支撑件和第二刚性支撑件，所述第二刚性支撑件以与所述第一刚性支撑件间隔的第一周向距离布置；并且
其中，所述多个重物(450)中的每一个由所述多个刚性支撑件(550)中的至少两个刚性支撑件支撑。
技术方案3. 根据技术方案1或2所述的风力涡轮，
其中，所述多个重物(450)至少包括第一重物和布置在所述第一重物的顶部上的第二重物；并且
其中，所述第一重物和第二重物通过相同的一个或多个刚性支撑件悬挂在所述第一塔架凸缘(530)上。
技术方案4. 根据技术方案1至3中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述多个重物(450)的尺寸和材料被标准化。
技术方案5. 根据技术方案1至4中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述多个刚性支撑件(550)中的每一个包括杆；
其中，所述多个重物(450)中的每一个包括适于接纳所述杆的贯穿狭槽(470)；并且
其中，所述贯穿狭槽(470)包括适于接纳所述杆的开放端部。
技术方案6. 根据技术方案1至5中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述多个重物(450)悬挂在距所述第一塔架凸缘(530)至少第一距离处；并且
其中，所述第一距离足以使扭矩工具在所述第一塔架凸缘(530)上操作。
技术方案7. 根据技术方案1至6中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述本征频率调节器(350)至少包括第一磁联接器(570)，所述第一磁联接器将所述多个刚性支撑件(550)中的每一个的底端部部分联接到所述塔架(12)。
技术方案8. 根据技术方案1至7中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述本征频率调节器(350)包括多个侧向支撑件(770)；
其中，所述多个侧向支撑件(770)中的每一个从所述塔架的内侧突出；
其中，所述多个侧向支撑件(770)中的每一个布置在与所述多个重物(450)的高度位置至少部分地重叠的高度位置处；并且
其中，所述多个侧向支撑件(770)中的每一个布置成邻近所述多个重物(450)。
技术方案9. 根据技术方案1至8中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述多个重物(450)中的每一个的密度大于2000 kg/m3或大于6000 kg/m3。
技术方案10. 根据技术方案1至9中的任一项所述的风力涡轮，
其中，如所设计的所述风力涡轮(10)的规定第一本征频率小于所述风力涡轮(10)的转子频率或叶片通过频率。
技术方案11. 一种调节风力涡轮的本征频率的方法，包括：
通过使用多个刚性支撑件将多个重物悬挂在布置在所述风力涡轮的塔架的顶部件的上端部部分处的第一塔架凸缘上来调节所述风力涡轮的本征频率(860)。
技术方案12. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
在所述风力涡轮的调试或操作期间确定所述多个重物的量(940)。
技术方案13. 根据技术方案11或12所述的方法，还包括：
基于如所设计的所述风力涡轮的规定本征频率与如所安装的所述风力涡轮的本征频率之间的差，确定要悬挂的所述多个重物的量(950)。
技术方案14. 根据技术方案11至13中的任一项所述的方法，还包括在悬挂所述多个重物之前肯定地确定以下至少一个：
所述风力涡轮的塔架顶部质量小于所述风力涡轮的所述塔架顶部质量的规定下限(910)；
所述风力涡轮的基础的刚度大于所述风力涡轮的所述基础的刚度的规定上限(920)；和
所述风力涡轮的本征频率大于所述风力涡轮的本征频率的规定上限(930)。
技术方案15. 一种在现场定制多个风力涡轮中的每一个的本征频率的方法，包括：
对于所述多个风力涡轮中的每一个(970)，执行根据技术方案11至14中的任一项所述的方法。
附图说明
在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且能够实现的公开内容，包括其最佳模式，在附图中：
图1是根据本公开的实施例的风力涡轮的透视图；
图2是根据本公开的实施例的风力涡轮的机舱的简化内部视图；
图3是根据本公开的实施例的具有本征频率调节器的风力涡轮的简化图示；
图4是根据本公开的实施例的本征频率调节器的重物的简化图示；
图5是根据本公开的实施例的本征频率调节器的简化图示；
图6是根据本公开的实施例的风力涡轮塔架的顶部件的剖视图；
图7是根据本公开的实施例的风力涡轮塔架的顶部件的内部视图；
图8是根据本公开的实施例的调节风力涡轮的本征频率的方法的示意性图示；和
图9是根据本公开的实施例的调节风力涡轮的本征频率的方法的示意性图示。
具体实施方式
现在将详细参考各种实施例，在每个图中图示了各种实施例的一个或多个示例。每个示例都通过解释的方式提供，并且不意味着限制。例如，作为一个实施例的一部分图示或描述的特征可在任何其它实施例上或与任何其它实施例结合使用，以产生又另一个实施例。意图是，本公开包括这样的修改和变型。
在附图的以下描述中，相同的附图标记指代相同或类似的部件。大体上，仅描述了相对于各个实施例的差异。除非另外指明，在一个实施例中的部分或方面的描述也适用于在另一个实施例中的对应部分或方面。
现在参考附图，图1示出了根据本公开的风力涡轮的透视图。如图所示，风力涡轮10大体上包括从支撑表面14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16以及联接到机舱16的转子18。
如图1中所示，转子18包括可旋转的毂20和至少一个转子叶片22，所述至少一个转子叶片22联接到毂20并从毂20向外延伸。例如，在图示实施例中，转子18包括三个转子叶片22。然而，在备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个转子叶片22。每个转子叶片22可围绕毂20间隔开，以便于旋转转子18，从而使动能能够从风能转换成可用的机械能，并随后转换成电能。例如，毂20可能够旋转地联接到定位在机舱16内的发电机24(图2)，以允许产生电能。
风力涡轮10还可包括集中在机舱16内的风力涡轮控制器26。然而，在其它实施例中，控制器26可位于风力涡轮10的任何其它部件内或者风力涡轮10外部的位置处。此外，控制器26可通信地联接到风力涡轮10的任何数量的部件，以便控制所述部件。照此，控制器26可包括计算机或其它合适的处理单元。因此，在若干实施例中，控制器26可包括合适的计算机可读指令，当实现时，所述指令配置控制器26以执行各种不同的功能，诸如接收、发送和/或执行风力涡轮控制信号。
现在参考图2，示出了风力涡轮10的机舱16的简化内部视图，特别地图示了其传动系部件。更具体地，如图所示，发电机24可联接到转子18，用于从由转子18生成的旋转能量产生电功率。转子18可联接到主轴34，主轴34能够经由主轴承(未示出)旋转。主轴34又可通过齿轮箱30能够旋转地联接到发电机24的齿轮箱输出轴36。
齿轮箱30可包括通过一个或多个扭矩臂48连接到底板46的齿轮箱壳体38。更具体地，在某些实施例中，底板46可为锻造部件，主轴承(未示出)座置在该锻造部件中，并且主轴34延伸穿过该锻造部件。如大体上理解的，响应于转子叶片22和毂20的旋转，主轴34向齿轮箱30提供低速、高扭矩输入。因此，齿轮箱30因此将低速、高扭矩输入转换成高速、低扭矩输出，以驱动齿轮箱输出轴36，并且因此驱动发电机24。
每个转子叶片22还可包括变桨调节机构32，该变桨调节机构配置成经由变桨轴承40使每个转子叶片22围绕其变桨轴线28旋转。类似地，风力涡轮10可包括通信地联接到控制器26的一个或多个偏航驱动机构42，其中每个偏航驱动机构42配置成改变机舱16相对于风的角度(例如，通过接合风力涡轮10的偏航轴承44)。偏航轴承44可布置在第一塔架凸缘530上和/或由第一塔架凸缘530支撑，例如在布置在塔架12的顶部件510的上端部部分处的凸缘上布置和/或由该凸缘支撑。
如所描述的，风力涡轮中的共振条件是不期望的。例如，具有与风力涡轮10的固有频率(例如，风力涡轮的第一固有频率或第一本征频率)基本一致的激励频率(例如，转子频率，也称为1P频率；或叶片通过频率，也称为3P频率)的风力涡轮是不期望的。特别地，具有与风力涡轮10的转子频率未充分间隔的第一本征频率的风力涡轮10是不期望的。
例如，当存在第一本征频率和转子频率的不充分间隔时，涡轮严重振荡的风险可能变得不可接受。在这种情况下，长期疲劳损坏、对装备和环境立即损坏的风险(例如，在灾难性失效的情况下)构成不期望的后果。
尽管风力涡轮被设计成具有充分的间隔，但仍可能出现具有激励频率与固有频率未充分间隔的风力涡轮。例如，在顶部质量上(例如，由于部件中的供应商公差)和基础刚度上(例如，由于现场条件)可能出现偏差。
特别地，偏离设计规范可能发生在制造期间(例如，由于供应商公差)、在建造期间(例如，由于基础刚度上的变化)和甚至在风力涡轮的寿命期间的操作期间(例如，由于部件更换、对基础刚度的风化影响等)。
本文中描述的实施例以最佳方式解决在风力涡轮10的激励频率和固有频率之间的未充分间隔的问题。例如，可安装具有本征频率调节器350的风力涡轮10，该本征频率调节器350包括通过多个刚性支撑件550在布置在塔架12的顶部件510的上端部部分处的第一塔架凸缘530上悬挂的多个重物450。
因此，可补偿在各种时间(在制造、建造、操作等期间)由各种原因(供应商公差、基础刚度)引起的偏差，并且可增加固有频率和激励频率的间隔。
特别地，由于靠近塔架12的顶部的布置，重物悬挂在第一塔架凸缘530上是特别有效的。例如，第一塔架凸缘530可为偏航轴承44布置在其上的凸缘。在另一个示例中，第一塔架凸缘530可在偏航轴承44的正下方。因此，第一塔架凸缘530处于影响固有频率的相对最佳位置。
可理解，机舱和塔架12内的空间极其有限。因此，在第一塔架凸缘530上悬挂的布置对于最小化与其它装备的干扰和接近特别有益。此外，在第一塔架凸缘530上悬挂的布置是特别有益的，因为现有的设计可容易地结合多个刚性支撑件550，所述刚性支撑件在第一塔架凸缘530上悬挂重物，而对设计进行最小的修改(如果有的话)。
根据一方面，提供了一种具有经调节的本征频率的风力涡轮10，其包括：塔架12，其包括布置在塔架12的顶部件510的上端部部分处的第一塔架凸缘530；和本征频率调节器350，其包括通过多个刚性支撑件550悬挂在第一塔架凸缘530上的多个重物450。
根据实施例，多个刚性支撑件550至少包括第一刚性支撑件和第二刚性支撑件，第二刚性支撑件以与第一刚性支撑件间隔的第一周向距离布置。根据实施例，多个重物450中的每一个由多个刚性支撑件550中的至少两个刚性支撑件支撑。
例如，第一刚性支撑件和第二刚性支撑件可布置在距塔架12的轴线基本上相同的半径处。在示例中，多个重物450中的每一个是环扇形的。
特别地，第一刚性支撑件可包括第一杆，该第一杆在距塔架的轴线的第一半径处和在第一角位置处锚定到第一塔架凸缘530。特别地，第二刚性支撑件可包括第二杆，该第二杆在距塔架12的轴线的第二半径处和在第二角位置处锚定到第一塔架凸缘530。
特别地，第一半径和第二半径可基本上相同。特别地，第一角位置和第二角位置可不同。特别地，由所描述的示例的组合形成的实施例具有本文中描述的益处。
例如，第一角位置和第二角位置间隔至少15度或间隔至少30度。例如，第一角位置和第二角位置间隔小于90度和/或间隔小于60度。特别地，多个重物450中的每一个可具有至少与第一刚性支撑件和第二刚性支撑件的间距(在周向方向上)一样宽的宽度(在周向方向上)。
周向方向可理解为在平行于塔架12的壁的方向上。因此，可提供大角度的环扇形重物，每个重物被支撑在至少两个周向间隔开的支撑点上。有益的是，这样的安装构造允许高效地利用有限的塔架空间。
根据实施例，多个重物450中的每一个具有塔架12的周向尺寸的至少1%、至少2.5%或至少5%的宽度尺寸或外弧长尺寸。例如，多个重物450中的每一个具有角向尺寸为至少3.6度、至少9度或至少18度的环扇形。有益的是，当多个重物450中的每一个的角度范围较大时，需要较少的刚性支撑件和较少的支撑点，并且降低了安装要求。
根据实施例，多个重物450中的每一个具有塔架12的周向尺寸的至多15%、至多10%或至多7.5%的宽度尺寸或外弧长尺寸。例如，多个重物450中的每一个具有角向尺寸为至多54度、至多36度或至多27度的环扇形。有益的是，当多个重物450中的每一个的角度范围较小时，降低了搬运要求，特别是在提升和安装期间。
明确指出，本文中公开和提供了数值范围的多个组合，但为了清楚起见没有明确地列出。数值范围的每个特定组合提供相应的效果。例如，多个重物450中的每一个可具有角向尺寸为至少3.6度和至多36度的环扇形。有益的是，提供了安装要求和搬运要求的相应平衡。
在特定示例中，塔架12的周向尺寸可为塔架12的顶部件510的上端部部分的周向尺寸。多个重物450中的每一个的宽度尺寸或外弧长尺寸可理解为基本上平行于塔架12的圆周的切线或塔架12的圆周的尺寸。有益的是，塔架中的有限的空间被高效地利用。
根据实施例，多个重物450中的每一个布置成距塔架12的内表面至多100 mm、至多50 mm或至多25 mm。例如，多个重物450中的每一个紧邻塔架12的内表面布置。特别地，塔架12的内表面可理解为塔架12的顶部件510的上端部部分的内表面。有益的是，塔架中的有限的空间被高效地利用。
根据实施例，多个重物450中的每一个具有至多1000 mm、至多500 mm或至多250mm的深度尺寸。例如，多个重物450中的每一个具有塔架12的直径的至多20%、塔架12的直径的至多10%或塔架12的直径的至多5%的深度尺寸。
深度尺寸可理解为基本上平行于塔架12的半径或直径或与塔架12的半径或直径共线的尺寸。塔架12的直径可理解为塔架12的顶部件510的上端部部分的直径。
有益的是，塔架中的有限的空间被高效地利用。
根据实施例，多个重物450中的每一个具有至少2:1、至少5:1或至少10:1的宽度尺寸或外弧长尺寸与深度尺寸的比率。有益的是，塔架中的有限的空间被高效地利用。
根据实施例，多个重物450中的每一个具有至多200 kg、至多100 kg或至多50 kg的质量。在示例中，多个重物450中的每一个可通过升降机沿塔架12向上运载。在示例中，升降机在塔架12内部。有益的是，方便了搬运。有益的是，多个重物450可被更好地搬运，特别是在塔架内的有限空间中。
在示例中，当如安装那样的机舱和转子组件的最终质量已知时，在安装机舱之前安装多个重物450。在另一个示例中，当已知或测量到如安装那样的风力涡轮的本征频率时，在安装机舱之后安装多个重物450。风力涡轮的本征频率可在整个风力涡轮的安装或组装之后测量。
在示例中，多个重物450利用塔架内部的提升机提升。在示例中，提升机可为内部提升机。在示例中，多个重物450可一个接一个地提升。
根据实施例，多个重物450至少包括第一重物和布置在第一重物的顶部上的第二重物。根据实施例，第一重物和第二重物通过相同的一个或多个刚性支撑件悬挂在第一塔架凸缘530上。
例如，第一重物和第二重物可在垂直于塔架12的轴线的平面内基本上重叠。
特别地，每个刚性支撑件可包括在平行于重力的方向上延伸的杆。特别地，第一重物和第二重物可沿着平行于重力的轴线沿着相应的刚性支撑件的杆布置在彼此的顶部上。
因此，可由每个安装件支撑至少两个重物的叠堆。有益的是，这样的安装构造允许高效地使用第一塔架凸缘530上的有限安装点。
根据实施例，多个重物450的尺寸和材料被标准化。例如，多个重物450可具有在每个重物之间一致的尺寸，或者可具有预定的一组尺寸中的一个。例如，多个重物450中的每一个具有相同的材料。
特别地，多个重物450中的每一个可具有具有相同的第一曲率半径的第一侧和/或具有相同的第二曲率半径的第二侧。特别地，第一曲率半径可小于第二曲率半径，和/或第二曲率半径可小于塔架12的顶部件510的上端部部分的内表面的曲率半径。
特别地，多个重物450中的每一个可具有第三侧和第四侧，其中，第三侧和第四侧具有相同的尺寸。特别地，多个重物450中的每一个可具有第一厚度，其中，每个重物的第一厚度是预定的一组厚度中的一个。特别地，多个重物450中的每一个可具有金属，更特别地具有钢。
因此，获得了通过预制、通用兼容性和大规模生产获得的许多益处。有益的是，在任何时候，例如在风力涡轮10的调试期间或操作期间，可非常高效地为特定风力涡轮构造本征频率调节器。
有益的是，在任何时候，例如在多个风力涡轮中的每个单独的风力涡轮的调试期间或操作期间，可非常高效地为多个风力涡轮中的每个单独的风力涡轮专门地构造本征频率调节器。
根据实施例，多个刚性支撑件550中的每一个包括杆。根据实施例，多个重物450中的每一个包括适于接纳杆的贯穿狭槽470。根据实施例，贯穿狭槽470包括适于接纳杆的开放端部。
例如，多个刚性支撑件550中的每一个包括具有第一直径的杆。例如，多个重物450中的每一个包括具有基本上等于第一直径的第二直径的贯穿狭槽470。
特别地，贯穿狭槽470可在相应重物的一侧上为开放式，因此允许杆经由贯穿狭槽470的开口端部容纳在重物的贯穿狭槽470中。
因此，每个重物可开槽到杆上。有益的是，许多重的重物的安装变得简单，特别是在塔架12内部可用的有限空间中，并且对塔架12的设计进行最小的修改(如果有的话)。
根据实施例，多个重物450悬挂在距第一塔架凸缘530至少第一距离处。根据实施例，第一距离足以使扭矩工具在第一塔架凸缘530上操作。扭矩工具可为扳手和/或扳钳。
例如，第一距离足以使扭矩工具在第一塔架凸缘530的螺栓连接590上操作。特别地，螺栓连接590可为将偏航轴承44连接到第一塔架凸缘530的螺栓连接590。第一距离可理解为沿着垂直于凸缘的底表面的方向。
因此，第一塔架凸缘530用作针对多个重物450的安装点，同时保持到第一塔架凸缘530的必要通路。有益的是，可在不损害到凸缘的通路的情况下使用具有现有通路需求的第一塔架凸缘530周围的有限空间，从而避免对塔架12的设计的修改。
根据实施例，本征频率调节器350至少包括第一磁联接器570，第一磁联接器570将多个刚性支撑件550中的每一个的底端部部分联接到塔架12。因此，本征频率调节器350的振动以简单的方式被减小和/或阻尼。
例如，振动被阻尼而不引入复杂的联接和公差考虑。特别地，第一磁联接器570可与本征频率调节器350所需的任何配置完全兼容，例如不同量的重物。有益的是，以特别简单的方式避免、减小和/或阻尼了可调适的本征频率调节器350的振动。
根据实施例，本征频率调节器350包括多个侧向支撑件770。根据实施例，多个侧向支撑件770中的每一个从塔架12的内侧突出。根据实施例，多个侧向支撑件770中的每一个布置在与多个重物450的高度位置至少部分地重叠的高度位置处。
例如，多个侧向支撑件770中的每一个布置成邻近多个重物450的侧向侧。特别地，多个侧向支撑件770中的每一个可为附接或焊接到塔架12的内侧的凸台。
根据实施例，多个侧向支撑件770中的每一个布置成邻近多个重物450。特别地，多个侧向支撑件770中的每一个可构造成约束多个重物450的侧向(和/或径向向内)移动。
特别地，多个侧向支撑件770中的每一个可在安装多个重物450之后安装。特别地，多个侧向支撑件770中的每一个可永久地附接到塔架12(例如焊接)。特别地，多个侧向支撑件770中的每一个构造成用于将多个重物450固连在安装位置中。
因此，在对塔架12的设计进行最小的修改(如果有的话)的情况下，悬挂在距第一塔架凸缘530的一段距离处的多个重物450的侧向移动可被充分地约束。有益的是，以简单的方式确保了重物悬挂在距第一塔架凸缘530的一段距离处的可靠性。
根据实施例，多个重物450中的每一个的密度大于2000 kg/m3。例如，多个重物450中的每一个的材料是混凝土。根据实施例，多个重物450中的每一个的密度大于6000 kg/m3。例如，多个重物450中的每一个的材料是铸铁或钢合金。
因此，如所描述那样的密度以特别有效的方式实现了风力涡轮的激励频率和固有频率的必要间隔。特别地，考虑到所涉及的必要的质量、空间限制和现有的通路考虑，如所描述那样的最小密度特别重要。
在示例中，出于说明的目的，在没有特别限制的情况下，风力涡轮10的顶部质量可在250至300吨的范围内。在该示例中，因此需要大量的重物。例如，重物的质量可为一吨的量级或10吨的量级。例如，重物可为至少2吨、至少5吨或至少10吨。
在该示例中，转子频率和第一本征频率之间的频率间隔因此可增加约1%。例如，频率间隔可因此从转子频率和第一本征频率之间的约5%的差增加到转子频率和第一本征频率之间的约6%的差。
有益的是，如本文中的示例中所述的具有最小密度的重物允许高效地使用有限的空间。
根据实施例，如设计那样的风力涡轮10的规定第一本征频率小于风力涡轮的转子频率或叶片通过频率。例如，风力涡轮10的塔架设计被认为是软-软的。
理解的是，风力涡轮10的塔架设计可被称为“软-软”或“软-硬”，这取决于风力涡轮10的第一本征频率(或风力涡轮的第一振动模态的固有频率)。
理解的是，“软-软”塔架设计的风力涡轮具有低于转子频率的第一本征频率。理解的是，“软-硬”塔架设计的风力涡轮具有高于转子频率但低于叶片通过频率的第一本征频率。
可理解，转子频率是在标称速度下操作时风力涡轮的转子的频率。
可理解，具有“软-软”塔架设计的风力涡轮具有第一本征频率，其在风力涡轮的切入或启动之间的某个点处与转子的激励一致，但当风力涡轮以其额定RPM或额定速度操作时不一致。
本文中描述的本征频率可理解为风力涡轮10的第一本征频率或第一固有频率。因此，多个重物降低第一本征频率，从而增加第一本征频率和激励频率的频率间隔。有益的是，激励频率和固有频率的频率间隔增加。
根据一方面，提供了一种调节风力涡轮的本征频率的方法，该方法包括通过使用多个刚性支撑件在布置在风力涡轮的塔架的顶部件的上端部部分处的第一塔架凸缘上悬挂多个重物来调节风力涡轮的本征频率860。
根据实施例，该方法包括在风力涡轮的调试或操作期间确定多个重物的质量940。因此，在设计阶段之后的各个时间(例如，在制造、建造、操作等期间)产生的偏差被纠正。有益的是，以最佳方式解决了风力涡轮的激励频率和固有频率之间不充分间隔的问题，并且可避免在本征频率间隔中不期望的大公差范围或设计公差。
根据实施例，该方法包括基于如设计那样的风力涡轮的规定本征频率与如安装那样的风力涡轮的本征频率之间的差来确定待悬挂的多个重物的量950。因此，由各种原因(供应商公差、基础刚度)产生的偏差被纠正。
有益的是，以最佳方式解决了风力涡轮的激励频率和固有频率之间不充分间隔的问题，并且可避免在本征频率间隔中不期望的大公差范围或设计公差。
根据实施例，该方法包括在悬挂多个重物之前肯定地确定以下中的至少一个：(i)风力涡轮的塔架顶部质量小于风力涡轮的塔架顶部质量的规定下限910；(ii)风力涡轮的基础的刚度大于风力涡轮的基础的刚度的规定上限920；并且(iii)风力涡轮的本征频率大于风力涡轮的本征频率的规定上限930。
塔架顶部质量可理解为风力涡轮的顶部质量。
特别地，风力涡轮的塔架顶部质量可为风力涡轮的实际塔架顶部质量。在示例中，风力涡轮的塔架顶部质量是如安装那样的风力涡轮的塔架顶部质量。在另一个示例中，风力涡轮的塔架顶部质量是风力涡轮的现场塔架顶部质量。
在示例中，风力涡轮的塔架顶部质量基于制造后的测量值来确定。在另一个示例中，风力涡轮的塔架顶部质量基于现场测量值来确定。
风力涡轮的塔架顶部质量的规定下限可理解为低于如设计那样的塔架顶部质量的值。在示例中，风力涡轮的塔架顶部质量的规定下限可为塔架顶部质量的设计下限。
在示例中，风力涡轮的塔架顶部质量的规定下限是设计的塔架顶部质量的80%、90%或95%。
在示例中，风力涡轮的塔架顶部质量的规定下限是比设计的塔架顶部质量小30吨、20吨或10吨的值。
特别地，风力涡轮的基础的刚度可为风力涡轮的实际刚度。在示例中，风力涡轮的基础的刚度是如安装那样的风力涡轮的基础的刚度。在另一个示例中，风力涡轮的基础的刚度是风力涡轮的基础的现场刚度。
在示例中，风力涡轮的基础的刚度基于建造后的测量值来确定。在另一个示例中，风力涡轮的基础的刚度基于现场测量值来确定。
风力涡轮的基础的刚度的规定上限可理解为高于如设计那样的基础的刚度的值。在示例中，风力涡轮的基础的刚度的规定上限可为基础的刚度的设计上限。
在示例中，风力涡轮的基础的刚度的规定上限是基础的设计刚度的10倍、100倍或1000倍的值。
在示例中，风力涡轮的基础的刚度的规定上限是比基础的设计刚度大10^8 kNm/rad、10^9 kNm/rad或10^10 kNm/rad的值。
在另一个示例中，风力涡轮的基础的刚度的规定上限是比基础的设计刚度大10^3kN/mm、10^4 kN/mm或10^5 kN/mm的值。
风力涡轮的本征频率可理解为风力涡轮的第一本征频率或风力涡轮的固有频率。
特别地，风力涡轮的本征频率可为风力涡轮的实际本征频率。在示例中，风力涡轮的本征频率是如安装那样的风力涡轮的本征频率。在另一个示例中，风力涡轮的本征频率ss是风力涡轮的现场本征频率。
在示例中，风力涡轮的本征频率基于组装后测量值或安装后的测量值来确定。在另一个示例中，风力涡轮的本征频率基于现场测量值来确定。
风力涡轮的本征频率的规定上限可理解为高于如设计那样的风力涡轮的本征频率的值。在示例中，风力涡轮的本征频率的规定上限可为风力涡轮的本征频率的设计上限。
在示例中，风力涡轮的本征频率的规定上限是这样的值，该值为设计本征频率的120%、110%或105%。
在示例中，风力涡轮的本征频率的规定上限是比设计本征频率高0.1 Hz、0.01 Hz或0.005 Hz的值。
风力涡轮的本征频率的规定上限可理解为等于或小于风力涡轮的转子频率的值。
在示例中，风力涡轮的本征频率的规定上限是这样的值，该值为风力涡轮的转子频率的80%、90%或95%。
在示例中，风力涡轮的本征频率的规定上限是比风力涡轮的转子频率小0.1 Hz、0.01 Hz或0.005 Hz的值。
因此，识别了针对应用本征频率调节的最佳条件。有益的是，本征频率调节被有效地应用。
根据一个方面，提供了一种在现场定制多个风力涡轮中的每一个的本征频率的方法，该方法包括：对于多个风力涡轮中的每一个970，执行根据本文中描述的方面或实施例的方法。
因此，根据标准化方法单独地调适多个风力涡轮中的每一个的本征频率。有益的是，可高效地解决由各种原因和在各种时间产生的偏差。
现在参考图3，示出了具有本征频率调节器350的风力涡轮10的示意性图示。本征频率调节器350图示在塔架12内。
现在参考图4，示出了多个重物450中的一个。重物图示为包括贯穿狭槽470。
现在参考图5，示出了本征频率调节器350的简化图示。本征频率调节器350图示出为包括通过多个刚性支撑件550悬挂在第一塔架凸缘530上的多个重物450。如所图示的，本征频率调节器350包括第一磁联接器570。如所图示的，第一塔架凸缘530布置在顶部件510的上端部部分处，并且包括螺栓连接590。
现在参考图6，示出了风力涡轮塔架的顶部件510的剖视图。图示了用于本征频率调节器350的本征频率调节器空间610。本征频率调节器空间610图示在第一塔架凸缘530下方和塔架12的顶部件510内。
本征频率调节器空间610可被理解为其中可布置本征频率调节器350的多个重物450中的至少一些(或全部)的空间。可理解，多个重物450中的每一个具有小于360度(例如，至多54度、至多36度或至多27度)的角向尺寸或角度范围。
现在参考图7，示出了风力涡轮塔架12的顶部件510的内部视图。图示了包括通过多个刚性支撑件550悬挂在第一塔架凸缘530上的多个重物450的本征频率调节器350。还图示了由多个侧向支撑件770固连的多个重物450。
现在参考图8，示意性地图示了调节风力涡轮的本征频率的方法860。该方法图示为包括将重物悬挂在塔架的顶部件的上端部部分处的第一塔架凸缘上860。
现在参考图9，示意性地图示了调节风力涡轮的本征频率的方法910-970。该方法图示为包括以下至少一个：确定顶部质量小于下限910；确定基础刚度大于上限920；确定本征频率大于转子频率下限930；确定在风力涡轮的调试或操作期间的重物的量940；基于如设计那样的本征频率和如安装那样的本征频率之间的差来确定重物950；将重物悬挂在塔架的顶部件的上端部部分处的第一塔架凸缘上860；以及定制多个风力涡轮中的每一个的本征频率970。
本书面描述使用示例来描述包括最佳模式的本公开，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本公开，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何并入的方法。本发明的范围由权利要求书限定。

Claims (10)

1. 一种风力涡轮(10)，包括：
塔架(12)，其包括布置在所述塔架(12)的顶部件(510)的上端部部分处的第一塔架凸缘(530)；和
本征频率调节器(350)，其包括通过多个刚性支撑件(550)悬挂在所述第一塔架凸缘(530)上的多个重物(450)。
2. 根据权利要求1所述的风力涡轮，
其中，所述多个刚性支撑件(550)至少包括第一刚性支撑件和第二刚性支撑件，所述第二刚性支撑件以与所述第一刚性支撑件间隔的第一周向距离布置；并且
其中，所述多个重物(450)中的每一个由所述多个刚性支撑件(550)中的至少两个刚性支撑件支撑。
3. 根据权利要求1或2所述的风力涡轮，
其中，所述多个重物(450)至少包括第一重物和布置在所述第一重物的顶部上的第二重物；并且
其中，所述第一重物和第二重物通过相同的一个或多个刚性支撑件悬挂在所述第一塔架凸缘(530)上。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述多个重物(450)的尺寸和材料被标准化。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述多个刚性支撑件(550)中的每一个包括杆；
其中，所述多个重物(450)中的每一个包括适于接纳所述杆的贯穿狭槽(470)；并且
其中，所述贯穿狭槽(470)包括适于接纳所述杆的开放端部。
6. 根据权利要求1至5中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述多个重物(450)悬挂在距所述第一塔架凸缘(530)至少第一距离处；并且
其中，所述第一距离足以使扭矩工具在所述第一塔架凸缘(530)上操作。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述本征频率调节器(350)至少包括第一磁联接器(570)，所述第一磁联接器将所述多个刚性支撑件(550)中的每一个的底端部部分联接到所述塔架(12)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述本征频率调节器(350)包括多个侧向支撑件(770)；
其中，所述多个侧向支撑件(770)中的每一个从所述塔架的内侧突出；
其中，所述多个侧向支撑件(770)中的每一个布置在与所述多个重物(450)的高度位置至少部分地重叠的高度位置处；并且
其中，所述多个侧向支撑件(770)中的每一个布置成邻近所述多个重物(450)。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的风力涡轮，
其中，所述多个重物(450)中的每一个的密度大于2000 kg/m3或大于6000 kg/m3。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的风力涡轮，
其中，如所设计的所述风力涡轮(10)的规定第一本征频率小于所述风力涡轮(10)的转子频率或叶片通过频率。
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