CN116538230A - 一种用于海上风电结构减振的c形颗粒阻尼装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，属于风电节能技术领域，包括塔筒壁、C形颗粒阻尼腔体、弹簧阻尼杆、万向轮、限位器，C形颗粒阻尼腔体和塔筒壁通过若干弹簧阻尼杆连接，弹簧阻尼杆的两端设有的弹簧阻尼杆固定器分别焊接在C形颗粒阻尼腔体的外侧和塔筒壁的内侧，C形颗粒阻尼腔体内的颗粒阻尼腔室中装有颗粒，塔筒壁的内侧安装有若干限位器来避免颗C形颗粒阻尼腔体在过度位移的情况下碰撞塔筒壁。本发明阻尼器以及颗粒阻尼腔室中装有颗粒之间相互摩擦碰撞消耗能量，万向轮可使得C形颗粒阻尼腔体向各个方向移动，对多方向的振动进行控制，保证装置整体更好的稳定性和安全性。
Description
技术领域
本发明属于风电节能技术领域，涉及一种用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，利用其本身质量与弹簧阻尼杆可充当调频质量阻尼器的作用，其内部的颗粒之间摩擦碰撞，可大量消耗能量，增加减振效率，且特殊的C形结构可使其很好的适应海上风电塔筒内平台的特殊空间形式，此减振装置可大幅减少风机振动，延长疲劳寿命，增加使用年限，降低风电成本。
背景技术
随着海上风电建设逐步走向深远海，自然环境更加恶劣，受到的环境荷载也更加严峻，且人们对电能的需求量的增加，风力发电机逐渐向多瓦特数发展，相应的塔筒高度也越来越高，这就大大增加了结构的柔性程度，使得风机需要更多的钢结构来增加其刚性，这间接增加了度电成本，如有合适的减振装置，可减少其建造成本。除此之外，目前海上风机缺少合适的减振装置来控制其在复杂环境荷载下的振动，这不利于其塔筒高度的继续增加，盲目增加塔筒高度容易导致严重的风机事故。海上风机的使用年限在25年-30年之间，如通过减振装置控制振动可延长疲劳寿命，增加使用年限。目前市面上的阻尼器，并不能很好的适用于海上风机狭窄的空间环境，且不能针对多方向的振动进行控制。
发明内容
为解决上述工程上的难点与问题，本发明提出一种适用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，该结构能够很好的放入海上风机塔筒的平台内，且可对多方向的振动进行控制，使风机在服役时期具有更强的抗风浪能力，从而保证其具体更好的稳定性和安全性，延长其疲劳寿命，增加使用年限，降低事故概率，降低建造成本，进而降低度电成本。采用的技术方案是：
一种用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，包括塔筒壁、C形颗粒阻尼腔体、颗粒、弹簧阻尼杆、万向轮、限位器，其中塔筒壁内设有甲板，C形颗粒阻尼腔体底部安装有若干万向轮，使C形颗粒阻尼腔体通过万向轮放置在甲板上，C形颗粒阻尼腔体和塔筒壁通过若干弹簧阻尼杆连接，弹簧阻尼杆的两端设有的弹簧阻尼杆固定器分别焊接在C形颗粒阻尼腔体的外侧和塔筒壁的内侧，且弹簧阻尼杆两端与弹簧阻尼杆固定器为转动连接，C形颗粒阻尼腔体内的颗粒阻尼腔室中装有颗粒，塔筒壁的内侧安装有若干限位器来避免颗C形颗粒阻尼腔体在过度位移的情况下碰撞塔筒壁。
进一步的，C形颗粒阻尼腔体的开口60°，每隔30°分一列颗粒阻尼腔室，每列至少设有5层颗粒阻尼腔室，C形颗粒阻尼腔体中每列颗粒阻尼腔室的正下方安装2个万向轮。
进一步的，甲板中间开有电缆孔，用于传输电缆，靠近电缆孔的甲板上安装有机舱爬梯，机舱爬梯一侧的甲板上开设贯通甲板的爬梯入孔，爬梯入孔内设有爬梯。
进一步的，限位器由限位器活塞、限位器弹簧和限位器固定器组成，限位器活塞一端放置在限位器固定器内，另一端用来抵住过量位移的C形颗粒阻尼腔体，限位器内部放置限位器弹簧起缓冲作用，限位器通过限位器固定器焊接在塔筒壁的内侧。
进一步的，弹簧阻尼杆设有8个，两两平行的方式安置，与塔筒壁不垂直。
进一步的，弹簧阻尼杆两端的转动孔通过转动杆与弹簧阻尼杆固定器连接，连接后的弹簧阻尼杆与弹簧阻尼杆固定器通过转动杆做轴向转动。
进一步的，机舱爬梯以及爬梯入孔均设置在C形颗粒阻尼腔体的C形开口一侧。
本发明的技术效果是：本发明提出的一种适用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，该结构能够很好的放入海上风机塔筒的平台内，它通过自身质量和弹簧阻尼杆的配合起到调频质量阻尼器的作用，其内部的颗粒相互碰撞摩擦，增大能量消耗，C形颗粒阻尼腔体底部的万向轮可使得C形颗粒阻尼腔体向各个方向移动，对多方向的振动进行控制，使风机在服役时期具有更强的抗风浪能力，从而保证装置整体更好的稳定性和安全性，延长其疲劳寿命，增加使用年限，降低事故概率，降低建造成本，进而降低度电成本，以上有益效果陈述说明本方案具有良好的工程实用前景。
附图说明
图1为风机塔筒平台颗粒阻尼器结构俯视图；
图2为风机塔筒平台颗粒阻尼器结构立体视图；
图3为C形颗粒阻尼腔体立体透视图；
图4为弹簧阻尼杆立体视图；
图5为限位器立体视图；
图6为万向轮立体视图。
图中：1、电缆孔；2、电缆；3、塔筒壁；4、弹簧阻尼杆；5、限位器；6、C形颗粒阻尼腔体；7、颗粒；8、爬梯入孔；9、爬梯；10、机舱爬梯；11、甲板；12、万向轮；13、颗粒阻尼腔室；14、阻尼器；15、减振弹簧；16、转动孔；17、转动杆；18、弹簧阻尼杆固定器；19、限位器弹簧；20、限位器活塞；21、限位器固定器。
具体实施方式
为进一步了解本发明的创新点，例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1和图2，该方案初始状态，海上风力发电塔筒平台的塔筒壁3内直径3.2m，其甲板11中间开有直径60cm的电缆孔1，用于传输电缆2，旁边安装有机舱爬梯10，本发明机舱爬梯10安装在靠近电缆孔1的甲板11上，用于对电缆2以及其他部件的维护检修。并在机舱爬梯10的一侧甲板11上开有宽70cm的爬梯入孔8，该爬梯入孔8靠近塔筒壁3，爬梯入孔8内设有爬梯9，人员可利用爬梯9向上通过爬梯入孔8到达甲板11。C形颗粒阻尼腔体6的外直径2.3m，内直径1.3m，距离电缆孔135cm，距离塔筒壁345cm；C形颗粒阻尼腔体6底部安装有20个万向轮12使得C形颗粒阻尼腔体6可朝各方向移动，C形颗粒阻尼腔体6和塔筒壁3通过8个长60cm的弹簧阻尼杆4连接，弹簧阻尼杆4并不垂直于塔筒壁3，而是两两平行的方式安置，使安装后的弹簧阻尼杆4与塔筒壁3外弧切线形成一定夹角。弹簧阻尼杆4的两端的弹簧阻尼杆固定器18分别焊接在C形颗粒阻尼腔体6的外侧和塔筒壁3的内侧，且弹簧阻尼杆4两端可以转动，并不会影响C形颗粒阻尼腔体6在各个方向移动，在风机振动的情况下，C形颗粒阻尼腔体6和弹簧阻尼杆4起到调频质量阻尼器的作用；塔筒壁3的内侧安装有4个长15cm的限位器5来避免颗C形颗粒阻尼腔体6在过度位移的情况下碰撞塔筒壁3，造成结构破坏。
参阅图3，所述的C形颗粒阻尼腔体6的开口60°，实体300°，每隔30°分一列颗粒阻尼腔室13，共分10列，每列共有5层颗粒阻尼腔室13，总计50个颗粒阻尼腔室13，C形颗粒阻尼腔体6高72cm，每层颗粒阻尼腔室13内部空间高12cm，颗粒阻尼腔室13壁厚2cm，C形颗粒阻尼腔体6内的颗粒阻尼腔室13中装有颗粒7，颗粒7之间可相互摩擦碰撞消耗能量，放置的颗粒7数量、直径、材料可根据减振对象进行调整。当然，以上颗粒阻尼腔室13以及颗粒7的设置方式仅仅是本发明优选的方式，本发明并不局限于上述颗粒阻尼腔室13的设置方式，可根据不同的环境或风机的需求做出改进，可以通过控制颗粒阻尼腔室13大小、数量以及颗粒7的填充率等来控制能量消耗。
基于以上C形颗粒阻尼腔体6的结构，本发明机舱爬梯10以及爬梯入孔8均设置在C形颗粒阻尼腔体6的C形开口一侧，合理的利用了空间，并使人员上下方便。
参阅图1和图4，弹簧阻尼杆4主体由阻尼器14和减振弹簧15组成，最大可压缩至30cm，减振弹簧15套在阻尼器14的外侧，弹簧阻尼杆4两端有转动孔16，可通过转动杆17与弹簧阻尼杆固定器18连接，连接后的弹簧阻尼杆4与弹簧阻尼杆固定器18可通过转动杆17做轴向转动，实现弹簧阻尼杆4的转动功能，进而不会影响C形颗粒阻尼腔体6在各个方向移动，弹簧阻尼杆4两端的弹簧阻尼杆固定器18焊接在C形颗粒阻尼腔体6的外侧和塔筒壁3的内侧。本发明中，弹簧阻尼杆4的弹性系数、阻尼系数可根据需要调整，进而来控制不同形式的风机振动。
参阅图1和图5，限位器5由限位器活塞20、限位器弹簧19和限位器固定器21组成，在未压缩的情况下长20cm，最多压缩至12cm，限位器活塞20一端放置在限位器固定器21内，另一端用来抵住过量位移的C形颗粒阻尼腔体6，限位器5内部放置限位器弹簧19，起缓冲作用，避免对装置结构及部件造成破坏。限位器5通过限位器固定器21焊接在塔筒壁3的内侧。本发明至少设有4个限位器5，等距设置在塔筒壁3的内侧。
参阅图2和图6，C形颗粒阻尼腔体6中每列颗粒阻尼腔室13正下方安装2个万向轮12，总计在C形颗粒阻尼腔体6底部共安装20个万向轮12，使得C形颗粒阻尼腔体6可朝各方向移动，进而对各个方向的振动进行控制。
本发明C形颗粒阻尼装置可安装在海上风机塔筒的平台内，用于对多方向的振动进行控制，使风机在服役时期具有更强的抗风浪能力，从而保证其具体更好的稳定性和安全性，延长其疲劳寿命，增加使用年限，降低事故概率。
Claims (9)
1.一种用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：包括塔筒壁(3)、C形颗粒阻尼腔体(6)、颗粒(7)、弹簧阻尼杆(4)、万向轮(12)、限位器(5)，其中塔筒壁(3)内设有甲板(11)，C形颗粒阻尼腔体(6)底部安装有若干万向轮(12)，使C形颗粒阻尼腔体(6)通过万向轮(12)放置在甲板(11)上，C形颗粒阻尼腔体(6)和塔筒壁(3)通过若干弹簧阻尼杆(4)连接，弹簧阻尼杆(4)的两端设有的弹簧阻尼杆固定器(18)分别焊接在C形颗粒阻尼腔体(6)的外侧和塔筒壁(3)的内侧，且弹簧阻尼杆(4)两端与弹簧阻尼杆固定器(18)为转动连接，C形颗粒阻尼腔体(6)内的颗粒阻尼腔室(13)中装有颗粒(7)，塔筒壁(3)的内侧安装有若干限位器(5)来避免颗C形颗粒阻尼腔体(6)在过度位移的情况下碰撞塔筒壁(3)。
2.根据权利要求1所述的用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：C形颗粒阻尼腔体(6)的开口60°，每隔30°分一列颗粒阻尼腔室(13)，每列至少设有5层颗粒阻尼腔室(13)，C形颗粒阻尼腔体(6)中每列颗粒阻尼腔室(13)的正下方安装2个万向轮(12)。
3.根据权利要求1所述的用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：甲板(11)中间开有电缆孔(1)，用于传输电缆(2)，靠近电缆孔(1)的甲板(11)上安装有机舱爬梯(10)，机舱爬梯(10)一侧的甲板(11)上开设贯通甲板(11)的爬梯入孔(8)，爬梯入孔(8)内设有爬梯(9)。
4.根据权利要求1所述的用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：限位器(5)由限位器活塞(20)、限位器弹簧(19)和限位器固定器(21)组成，限位器活塞(20)一端放置在限位器固定器(21)内，另一端用来抵住过量位移的C形颗粒阻尼腔体(6)，限位器(5)内部放置限位器弹簧(19)起缓冲作用，限位器(5)通过限位器固定器(21)焊接在塔筒壁(3)的内侧。
5.根据权利要求1所述的用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：弹簧阻尼杆(4)设有8个，两两平行的方式安置，与塔筒壁(3)不垂直。
6.根据权利要求1所述的用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：弹簧阻尼杆(4)两端的转动孔(16)通过转动杆(17)与弹簧阻尼杆固定器(18)连接，连接后的弹簧阻尼杆(4)与弹簧阻尼杆固定器(18)通过转动杆(17)做轴向转动。
7.根据权利要求3所述的用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：机舱爬梯(10)以及爬梯入孔(8)均设置在C形颗粒阻尼腔体(6)的C形开口一侧。
8.根据权利要求3所述的用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：限位器(5)至少设有4个，等距设置在塔筒壁3的内侧。
9.根据权利要求1-8任一项所述的用于海上风电结构减振的C形颗粒阻尼装置，其特征是：该C形颗粒阻尼装置安装在海上风机塔筒的平台内，用于对多方向的振动进行控制。
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