CN115405147A - 一种用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构,设于柔性钢塔的塔筒内，本调谐液体阻尼器悬挂式结构包括连接在塔筒内壁上的多个阻尼器框架和阻尼器组件，阻尼器框架包括框架主体和支撑臂，支撑臂连接在框架主体两侧与塔筒间，阻尼器组件包括阻尼器水箱，阻尼器水箱安装于阻尼器框架内，阻尼器水箱盛装有阻尼液。本发明采用阻尼器组件悬挂塔筒内壁的结构形式，既节约塔筒内有限平台空间，又能避免阻尼器组件堆叠接触，在保证安全要求的前提下实现了塔筒内平台空间的最大化，显著提升现场施工、维护的工作效率，大大降低项目的成本，确保取得最大的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种风电设备结构，更具体地说，它涉及一种用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构。
背景技术
随着风电机组往大兆瓦的方向发展，塔筒作为风机的主要承力部件，塔筒的高度也越来越高，涡激振动的风险也随之变大。柔性钢塔是一种高度较高、横向刚度较柔的结构，因此在水平风荷载作用下会引起较大的结构反应，在卡门涡街的作用下更容易产生风载荷共振，这就使塔筒结构柔度增加、阻尼下降，塔筒的振动幅度过大会使塔筒产生严重弯曲、倾斜，甚至断裂，从而导致柔性钢塔无法维持正常的生产运行而造成严重的经济损失。近年来，将水箱设计为调谐液体阻尼器(TLD)对结构实施被动控制的设想引起了工程界的兴趣。调谐液体阻尼器首先被用于高柔结构的风振控制。有研究人员进行了模型水箱的试验研究，并计算了水箱-结构体系在风荷和谐波作用下的动力反应，初步验证了调谐液体阻尼器的抗风控制效果。还有研究人员对设置了调谐液体阻尼器的塔筒进行了风振测量，测量结果表明，在风速为10-20m/s的范围内，塔顶的振动反应可因设置调谐液体阻尼器而降低50％。因此，调谐液体阻尼器对于柔性钢塔的减振作用是确定的。现有的柔性钢塔的阻尼器结构形式有两种：1、使用大型金属储液罐，整个结构全部金属焊接，并将多个储液罐通过紧固件固定在调谐液体阻尼器平台上，此结构缺点是占用塔筒内平台空间，安装维修不便，增加经济成本。2、使用磁石将水箱水平吸附在塔筒内壁，通常水箱在垂直方向堆叠多层，再用扎带在垂直方向扎紧，此结构缺点是最底层箱体易变形、开裂，中间层箱体易受挤压变形导致漏液。公开号为CN201843734U的实用新型专利公开了一种基于圆环形TLD的风力发电高塔振动控制系统，包括基础、塔架、机舱、轮毂和桨叶，其还包括圆环形TLD，圆环形TLD安装在塔架中。圆环形TLD包括圆环形管、阻尼网和粘滞液体，阻尼网均匀布置于圆环形管中，圆环形管内填充粘滞液体，圆环形管安装在塔架顶端，并且其外壁与塔架的内壁固定连接。但是该实用新型圆环形管为单体结构，尺寸较大，安装维修不便。
发明内容
现有柔性钢塔调谐液体阻尼器或者空间占用大，维修不便，或者容易变形破裂，为克服这些缺陷，本发明提供了一种布局更合理，维修方便、使用寿命长的用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构。
本发明的技术方案是：一种用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构, 设于柔性钢塔的塔筒内，本调谐液体阻尼器悬挂式结构包括连接在塔筒内壁上的多个阻尼器框架和阻尼器组件，阻尼器框架包括框架主体和支撑臂，支撑臂连接在框架主体两侧与塔筒间，阻尼器组件包括阻尼器水箱，阻尼器水箱安装于阻尼器框架内，阻尼器水箱盛装有阻尼液。本发明通过悬挂塔筒内壁的结构形式，有效限制阻尼器组件的各向自由度，使得阻尼器水箱与阻尼器框架紧密贴合，利用阻尼液在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用，从而消减柔性钢塔塔身晃动幅度，有效控制柔性钢塔在风载下的涡激振动。通过阻尼器框架的保护，各阻尼器组件可保持较好的独立性，可分散布置，留足必要的维护通道，同时也不易因气温导致的热胀冷缩以及柔性钢塔自身风荷载作用下变形引起阻尼器水箱挤压破损，从而保证阻尼器组件正常寿命周期。
作为优选，框架主体包括框架焊接体、可拆卸挡板和加强杆，可拆卸挡板、加强杆连接在框架焊接体上。框架焊接体构成框架主体的基本形状，加强杆对框架焊接体进行结构加强，可拆卸挡板可调节位置，便于正常使用时保护、定位阻尼器水箱，进行维护时则移开以便阻尼器水箱进出。
作为优选，框架焊接体通过多层水平框架和多根立杆焊接构成，加强杆连接在立杆之间。这样制成的框架焊接体具有笼状结构，可妥善容纳及保护阻尼器水箱。
作为优选，可拆卸挡板呈U形，可拆卸挡板的U形弯曲部向内抵接阻尼器水箱。这样可拆卸挡板可提供预紧力确保阻尼器水箱固定。
作为优选，可拆卸挡板与阻尼器水箱间设有缓冲件。这样可避免可拆卸挡板与阻尼器水箱间刚性接触，更好地保护阻尼器水箱。
作为优选，阻尼器框架通过紧固件与塔筒内壁的焊接圆搭子连接，框架主体和支撑臂均通过紧固件与焊接圆搭子固定。
作为优选，阻尼器水箱和框架主体之间设有缓冲件。缓冲件可避免可拆卸挡板与阻尼器水箱间刚性接触，更好地保护阻尼器水箱箱壳。
作为优选，阻尼液为乙二醇水溶液且乙二醇占阻尼液含量为60%以上。此种阻尼液具有较好的防冻性能，这样本发明在各种气候条件下都能提供稳定的减振作用。
本发明的有益效果是：
布局更合理，便于施工、维护。本发明采用阻尼器组件悬挂塔筒内壁的结构形式，既节约塔筒内有限平台空间，又能避免阻尼器组件堆叠接触，在保证安全要求的前提下实现了塔筒内平台空间的最大化，显著提升现场施工、维护的工作效率，大大降低项目的成本，确保取得最大的经济效益。
控制柔性钢塔在风载下的涡激振动。本发明利用阻尼液在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用，耗散能量、控制结构动力反应，从而消减柔性钢塔塔身晃动幅度，有效控制柔性钢塔在风载下的涡激振动。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为本发明中阻尼器框架的分解结构示意图；
图3为本发明中阻尼器框架的侧视图；
图4为本发明的另一种结构示意图。
图中，1-塔筒，2-阻尼器框架，21-框架支座，22-框架主体，221-框架焊接体，222-可拆卸挡板，223-加强杆，224-加强套管，23-支撑臂，3-阻尼器组件，31-阻尼器水箱，32-阻尼液，4-环形轨道，5-行走推力环，6-行走轮。
具体实施方式
下面结合附图具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1至图3所示，一种用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构, 设于柔性钢塔的塔筒1内，本调谐液体阻尼器悬挂式结构包括连接在塔筒1内壁上的五个阻尼器框架2和阻尼器组件3，阻尼器框架2包括框架支座21、框架主体22和支撑臂23，框架主体22安装在框架支座21上，框架支座21、框架主体22和支撑臂23均通过紧固件与塔筒1内壁的焊接圆搭子固定。框架支座21为槽钢焊接的三角悬挂支撑结构。支撑臂23连接在框架主体22两侧与塔筒1间，支撑臂23一端设有方管固定夹，另一端连接在塔筒1内壁的焊接圆搭子。阻尼器组件3包括阻尼器水箱31，阻尼器水箱31安装于阻尼器框架2内，阻尼器水箱31盛装有阻尼液32。框架主体22包括框架焊接体221、可拆卸挡板222和加强杆223，以及加强套管224，可拆卸挡板222、加强杆223连接在框架焊接体221上。框架焊接体221由四根方管制成的立杆和两层水平框架焊接构成，第一立杆与第四立杆之间包括四根沿X轴设置的加强杆223、第二立杆与第四立杆之间包括四根沿Y轴设置的加强杆223，第一立杆、第二立杆和第三立杆开有贯穿圆孔，圆孔内设有加强套管224，加强套管224与立杆焊接成一体。可拆卸挡板222呈U形并通过紧固件与框架焊接体221连接，可拆卸挡板222的U形弯曲部向内抵接阻尼器水箱31。可拆卸挡板222与阻尼器水箱31间设有发泡橡胶制成的缓冲件。阻尼器水箱31和框架主体22之间设有发泡橡胶制成的缓冲件。阻尼液32为乙二醇水溶液且乙二醇占阻尼液含量为60%以上，使用的环境温度为 -45℃-+60℃。
该用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构的实施方法，包括以下步骤：
步骤一：将阻尼器框架2的框架支座21与塔筒焊接圆搭子用紧固件进行连接，拧紧固定；
步骤二：将框架主体22置于框架支座21之上，调整位置，通过紧固件拧紧固定；
步骤三：将阻尼器框架2的支撑臂23的方管固定夹与框架主体22夹紧，支撑臂23另一端与塔筒焊接圆搭子用紧固件进行连接，拧紧固定；
步骤四：拆卸框架主体22的可拆卸挡板222，将阻尼器水箱31分别放在框架主体22内的水平第一层框架和水平第二层框架，贴紧框架主体22水平方向加强杆223背面的发泡橡胶条；
步骤五：打开阻尼器水箱31的注液口，向阻尼器水箱31内注入阻尼液32，待液位高度达到半满状态时停止注液，关紧注液口；
步骤六：安装可拆卸挡板222，夹紧阻尼器水箱31后用紧固件与第一、第二、第三立杆的加强套管连接拧紧固定；
步骤七：阻尼器水箱31顶面与框架主体22空隙处填入珍珠棉橡胶板；
步骤八：整个调谐液体阻尼器悬挂式结构安装完成后，再将所有紧固件加力旋拧一遍，确保紧固件不会松动。
实施例2：
如图4所示，塔筒1内壁设有三道横断面呈T形的环形轨道4，三道环形轨道4均与塔筒1同轴。各环形轨道4上分别设有四个阻尼器框架2，每个阻尼器框架2内容置两个阻尼器组件3。阻尼器框架2背部通过连接块滑动卡接在环形轨道上。各阻尼器框架2底部均设有行走电机，行走电机为伺服电机，行走电机输出端设有行走轮6，行走电机的减速器具有自锁功能。每道环形轨道4下方还对应设置有行走推力环5，行走推力环5也与塔筒1同轴。行走轮6轮面与行走推力环5顶面接触并保持压力。塔筒1顶端设有风速仪和风向标，风向标通过转轴与塔筒1顶端转动连接，风向标的转轴与一编码器连接，行走电机、风速仪、编码器均与一控制器电连接。其余同实施例1。
行走电机在所述控制器的控制下运行，行走轮转动，行走轮与行走推力环5间的摩擦力推动阻尼器框架2沿环形轨道4移动。在零风速下，各阻尼器框架2均布在环形轨道4上，停止在预先标定的原点上。本调谐液体阻尼器悬挂式结构启用前，先标定风速、风向与阻尼器框架2位置的关系曲线，并进行相应编程。所述控制器根据风速、风向控制行走电机的转动方向及行程，使得阻尼器框架2到达相应的位置。风速越大，阻尼器框架2在迎风侧的聚集度越高，以取得更好的削减共振效果。
实施例3：
框架焊接体通过三层水平框架和六根立杆焊接构成。其余同实施例1。
Claims (8)
1.一种用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构, 设于柔性钢塔的塔筒（1）内，其特征是包括连接在塔筒（1）内壁上的多个阻尼器框架（2）和阻尼器组件（3），阻尼器框架（2）包括框架主体（22）和支撑臂（23），支撑臂（23）连接在框架主体（22）两侧与塔筒（1）间，阻尼器组件（3）包括阻尼器水箱（31），阻尼器水箱（31）安装于阻尼器框架（2）内，阻尼器水箱（31）盛装有阻尼液（32）。
2.根据权利要求1所述的用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构，其特征是框架主体（22）包括框架焊接体（221）、可拆卸挡板（222）和加强杆（223），可拆卸挡板（222）、加强杆（223）连接在框架焊接体（221）上。
3.根据权利要求2所述的用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构，其特征是框架焊接体（221）通过多层水平框架和多根立杆焊接构成，加强杆（223）连接在立杆之间。
4.根据权利要求2所述的用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构，其特征是可拆卸挡板（222）呈U形，可拆卸挡板（222）的U形弯曲部向内抵接阻尼器水箱（31）。
5.根据权利要求1所述的用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构，其特征是可拆卸挡板（222）与阻尼器水箱（31）间设有缓冲件。
6.根据权利要求1所述的用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构，其特征是阻尼器框架（2）通过紧固件与塔筒（1）内壁的焊接圆搭子连接，框架主体（22）和支撑臂（23）均通过紧固件与焊接圆搭子固定。
7.根据权利要求1所述的用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构，其特征是阻尼器水箱（31）和框架主体（22）之间设有缓冲件。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于柔性钢塔的调谐液体阻尼器悬挂式结构，其特征是阻尼液（32）为乙二醇水溶液且乙二醇占阻尼液含量为60%以上。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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