CN205400999U - 一种风力机塔架保护装置 - Google Patents

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阳君
曾雨昊
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Abstract

本实用新型公开了一种风力机塔架保护装置，包含上圆环、下圆环和柱面；柱面设置在上圆环、下圆环之间，和上圆环、下圆环组成包含在风力机塔架外的空心圆柱体；上圆环、下圆环、柱面上都均匀设有若干关于风力机塔架中轴线对称的圆孔。本实用新型根据风通过孔状结构会产生小尺度湍流的原理，使塔架底部的流场产生扰动，从而抑制卡门涡街的产生，达到增强风力机安全性与稳定性的目的，并且其结构简单，便于实现，节约成本。

Description

一种风力机塔架保护装置
技术领域
本实用新型涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力机塔架保护装置。
背景技术
随着生产和生活水平的提高，人们对能源的需求量越来越大，煤炭和石油等不可再生资源已不能满足人们的需求，而中国风力资源丰富，因此大力发展风力发电对调整能源结构、保障能源安全、应对气候变化及促进社会经济可持续发展具有重要意义，其中风力机作为风力发电的关键设备对于我国风电发展起着极其重要作用。风力发电机塔架是风力发电机组的承重构件，它支撑叶轮到一定高度，以获得足够大的风速来驱使叶轮转动，将风能转换为电能。
但塔架本身高度有一定高度，并且为承重部件，所以提高其安全性能及稳定性一直是建造风力发电设备所需考虑的重点之一。
在现有专利中注意通过改变塔架的结构来改善其稳定性。如专利“一种线摆式风力发电机减振装置”（专利号：201120448266.x），其通过连接与运动方向与结构的运动方向相反的线摆，起到动力消振的作用；“蒙皮式风力发电机塔架”（专利号：201320355592.x），其采取内塔塔身骨架与外塔蒙皮结构相结合的方式使结构更加稳定。
但改变塔架结构会改变塔架的强度，所以塔架其他部件也要做相应的改变，使成本增加。而直接在塔架外部增加防护装置则会更加方便，同时降低成本。
在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、并排列成有规则的双列线涡。开始时，这两列线涡分别保持自身的运动前进，接着它们互相干扰，互相吸引，而且干扰越来越大，形成非线性的所谓涡街，由于卡门涡街造成的风毁事故屡见不鲜。对于风力机特别是大型风力机的塔架，风绕流塔架时，卡门涡街的交替脱落易引起涡激共振（塔架振动与涡旋发放发生共振），从而对塔架造成损害。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种风力机塔架保护装置。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种风力机塔架保护装置，包含上圆环、下圆环和柱面；
所述柱面设置在上圆环、下圆环之间，和上圆环、下圆环组成包含在风力机塔架外的空心圆柱体；
所述上圆环、下圆环、柱面上都均匀设有若干关于风力机塔架中轴线对称的圆孔。
作为本实用新型风力机塔架保护装置进一步的优化方案，所述柱面上的圆孔呈列状排列，每列圆孔间距相等。
具体圆孔数量及圆孔直径大小可根据风力机的大小以及当地风速进行调整。
风力机塔架保护装置包裹在整个塔架外层，那么当塔架下流风流吹过塔架的时候，气流穿过柱体表面的孔流到下游，易在下游产生小尺度的湍流，从而扰乱塔架下流的流场，使得卡门涡街不易产生，从而减小卡门涡街的风毁事故率。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.多孔柱状体结构不仅可以减弱卡门涡街，同时此结构本身就具有稳定性，因此多孔柱状体结构的保护层相对于其他结构更加坚固；
2.在塔架外增加保护层并没有改变塔架本身的结构，因此风力发电机的其他技术参数不用改变，这相比于直接改变塔架的结构要更加简便，节约成本；
3.在现已建成的风力发电机塔架外也可以添加这样的保护装置，适用性更强。
附图说明
图1为风力发电机工作时的示意图；
图2是本实用新型的结构示意图；
图3是卡门涡街的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
图1为风力发电机工作时的示意图。如图所示，风力发电机工作时，自然风的来流方向是不定的。
当风吹过塔架时，塔架两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后形成卡门涡街，如图3所示。而卡门涡街后涡的交替发放，会在塔架上产生垂直于流动方向的交变侧向力，迫使塔架发生振动，影响塔架的稳定性。而塔架是整个风力发电装置的承重连接部位，所以这种振动是十分有害的。
如图2所示，本实用新型公开了一种风力机塔架保护装置，包含上圆环、下圆环和柱面；柱面设置在上圆环、下圆环之间，和上圆环、下圆环组成包含在风力机塔架外的空心圆柱体；上圆环、下圆环、柱面上都均匀设有若干关于风力机塔架中轴线对称的圆孔。
柱面上的圆孔呈列状排列，每列圆孔间距相等。
该过程破坏了相对来流下游的流场，使得卡门涡街不易形成。
而在塔架外部包裹了风力机塔架保护装置后，当风吹过塔架时，无论来流风从哪个角度吹向风力机塔架保护装置的防护段，气流都会通过风力机塔架保护装置表面的圆孔流入风力机塔架保护装置，并从风力机塔架保护装置的其他圆孔流出风力机塔架保护装置。由于风力机塔架保护装置内的小孔，会在塔架底部产生小尺度的湍流，这种小尺度的湍流能够使塔架下游的流场产生扰动，从而使卡门涡街不易形成，也就增强了整个装置的安全性与稳定性。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种风力机塔架保护装置，其特征在于，包含上圆环、下圆环和柱面；
所述柱面设置在上圆环、下圆环之间，和上圆环、下圆环组成包含在风力机塔架外的空心圆柱体；
所述上圆环、下圆环、柱面上都均匀设有若干关于风力机塔架中轴线对称的圆孔。
2.根据权利要求1所述的风力机塔架保护装置，其特征在于，所述柱面上的圆孔呈列状排列，每列圆孔间距相等。
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