CN207795943U - 涡激振动抑制装置及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种涡激振动抑制装置及风力发电机组，涡激振动抑制装置包括：可伸缩扰流件，能够沿着长度方向伸长和缩短；连接构件，连接到可伸缩扰流件的长度方向上的两端。根据本实用新型的涡激振动抑制装置能够通过伸长长度来形成扰流结构，抑制涡激振动，并且能够通过缩短长度来减小体积，减少占用的空间，便于运输和储存。

Description

涡激振动抑制装置及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及一种涡激振动抑制装置及风力发电机组，具体来说，涉及一种能够用于风力发电机组的涡激振动抑制装置。

背景技术

涡激振动是风力发电机组在吊装过程中出现的一个严重问题，会导致风力发电机组吊装时间延长，造成经济损失，并且可能会发生安全事故。

涡激振动的原理是：当圆柱或者类圆柱类物体在流场中时，会在其尾部形成反对称的卡门涡街，分离与涡脱落的连续运动就会导致表面压力的周期性变化，当压力的变化与圆柱的固有频率耦合时，就会产生共振振动，这样的共振振动会使流场产生加剧振动，即涡激振动。

目前，在对涡激振动抑制的开发中，广泛采用两种抑制方法：一种是采用扰流装置，扰流装置的核心功能部件为扰流块或者扰流条，其工作原理为扰流块或者扰流条通过自身的几何特征依附在风力发电机组的塔筒表面，有效地控制涡的分离位置，从而达到将整个原始的规律流场破坏的效果；另一种是采用TMD阻尼器实现对于涡激振动的抑制，通过阻尼器将涡激振动的能量传递到安装的质量块中，再通过质量块将机械能进行消耗从而达到抑制涡激振动的效果。

在使用扰流装置抑制涡激振动的方法中，扰流装置一般缠绕在塔筒的表面，破坏圆柱绕流产生的卡门涡街，如此，需要扰流装置具有一定的体积，以能够产生相应的扰流效果，同时，还需要扰流装置具有一定的强度，以抵抗在缠绕过程中受到的风载及其拉拽力。因此，扰流装置的材料一般会采用一些聚合物，例如，珍珠棉、泡沫、聚乙烯等，但是由于安装现场的偏远，由低密度、大体积的材料形成的扰流装置占用空间较大，不便于运输，增大运输成本，并且不利于储存。

实用新型内容

为了解决扰流装置占用空间大的问题，本实用新型提供一种能够伸缩的涡激振动抑制装置，其在使用状态下呈伸长状态，形成扰流结构，抑制涡激振动，并且能够在非使用状态下缩短，以减小占用空间。

本实用新型的一方面提供一种涡激振动抑制装置，涡激振动抑制装置包括：可伸缩扰流件，能够沿着长度方向伸长和缩短；连接构件，连接到可伸缩扰流件的长度方向上的两端。

可伸缩扰流件可具有中空结构。

可伸缩扰流件可具有波浪式折叠结构。

可伸缩扰流件可包括彼此嵌套的至少两级套筒。

可伸缩扰流件可包括具有叉式结构的支撑件。

可伸缩扰流件可具有多边形的横截面。

涡激振动抑制装置还可包括端构件，端构件可设置在可伸缩扰流件的长度方向上的两端。

连接构件可以是绳索，绳索穿过设置在端构件上的通孔。

绳索上可设置有限位件，限位件可位于端构件的两侧。

涡激振动抑制装置可包括多个可伸缩扰流件，多个可伸缩扰流件之间可通过设置在连接构件上的连接器彼此连接。

本实用新型的另一方面提供一种风力发电机组，风力发电机组包括：多段塔筒，从下到上依次连接；如上所述的涡激振动抑制装置，涡激振动抑制装置设置在多段塔筒的外壁上。

根据本实用新型的涡激振动抑制装置能够在使用状态下呈伸长状态，形成扰流结构，抑制涡激振动，并且能够在非使用状态下缩短，以减小体积，减少占用的空间，便于运输和储存。

此外，根据本实用新型的涡激振动抑制装置内部为中空结构，可减轻涡激振动抑制装置的重量，同时便于涡激振动抑制装置的扭转，以紧密地贴附在被防护部的外壁上。另外，根据本实用新型的涡激振动抑制装置还包括支撑件，支撑件可起到自由调节涡激振动抑制装置的长度的作用，并且可防止涡激振动抑制装置的扭转和形变。

此外，根据本实用新型的涡激振动抑制装置的外表面可具有波浪形状，从而可更好地进行扰流，进一步抑制涡激振动。

附图说明

图1是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的涡激振动抑制装置的示意图；

图2是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的涡激振动抑制装置的可伸缩扰流件处于伸长状态下的示意图；

图3是示出图2中的可伸缩扰流件的内部结构示意图；

图4是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的涡激振动抑制装置的可伸缩扰流件处于缩短状态下的示意图；

图5是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的支撑件的示意图；

图6是示出根据本实用新型的第二示例性实施例的涡激振动抑制装置的可伸缩扰流件处于伸长状态下的示意图；

图7是示出根据本实用新型的第二示例性实施例的涡激振动抑制装置的可伸缩扰流件处于缩短状态下的示意图；

图8是示出根据本实用新型的具有多段结构的涡激振动抑制装置的示意图；

图9是示出根据本实用新型的涡激振动抑制装置安装在塔筒上的示意图。

附图标号说明：

1：塔筒，100：涡激振动抑制装置，110：连接构件，111：限位件，112：连接器，120：可伸缩扰流件，121：支撑件，130：端构件，220：可伸缩扰流件，221：第一套筒，222：第二套筒，L1：第一叉臂，L2：第二叉臂，L3：第三叉臂，L4：第四叉臂。

具体实施方式

这里描述的特征可按照不同的方式实施，并且将不被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供这里所描述的示例，使得本实用新型是彻底的和完整的，且将把本实用新型的全部范围传达给本领域的普通技术人员。

在下文中，将参照图1至图5详细说明本实用新型的第一示例性实施例。

图1是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的涡激振动抑制装置100的示意图。图2是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的涡激振动抑制装置100的可伸缩扰流件120处于伸长状态下的示意图。图3是示出图2中的可伸缩扰流件120的内部结构示意图。图4是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的涡激振动抑制装置100的可伸缩扰流件120处于缩短状态下的示意图。图5是示出根据本实用新型的第一示例性实施例的支撑件121的示意图。

参照图1至图5，根据本实用新型的第一示例性实施例的涡激振动抑制装置100包括连接构件110和可伸缩扰流件120。在图1中，为了清楚地示出涡激振动抑制装置100的内部构造，将外部构造(例如，可伸缩扰流件120和下面将要描述的端构件130)示出为透明的。

可伸缩扰流件120沿长度方向能够伸长和缩短，当涡激振动抑制装置100处于使用状态时，即，当涡激振动抑制装置100被安装在被防护部(例如，风力发电机组的塔筒的至少一部分)上用于防止涡激振动时，可伸缩扰流件120可保持伸长状态，以在被防护部的外表面上形成扰流结构，防止涡激振动；当涡激振动抑制装置100处于非使用状态时，可伸缩扰流件120可被压缩，以减小其体积，便于运输或储存。

连接构件110可连接到可伸缩扰流件120的长度方向上的两端，用于将可伸缩扰流件120连接到被防护部或者将多个可伸缩扰流件120彼此连接。连接构件110可形成为如图1中所示的穿过可伸缩扰流件120的一体的结构，或者可形成为分别连接到可伸缩扰流件120的两端的分开的连接构件。

作为示例，连接构件110可以是诸如钢丝绳、纤维绳等的绳索，但是不限于此，例如，也可以是锁链等绳状构件。

如图1至图5所示，根据本实用新型的第一示例性实施例的可伸缩扰流件120可形成为具有中空结构的三棱柱形状，并且可具有波浪式折叠结构，以通过拉伸和压缩这种折叠结构使可伸缩扰流件120伸长和缩短。

图3中示出了图2中的可伸缩扰流件120的A部分的内部示意图，如图3所示，可伸缩扰流件120的折叠结构可使用骨架(例如，PVC骨架或金属骨架)和表面材料连接形成，骨架可用于支撑和维持可伸缩扰流件120的整体形状，沿可伸缩扰流件120的长度方向设置多个骨架，表面材料覆盖在多个骨架的外部，并且可通过热粘接、缝制等方法连接到每个骨架的外部，表面材料的位于两个相邻的骨架之间的部分可形成折痕，在压缩可伸缩扰流件120时，多个骨架彼此靠近，表面材料在骨架之间的折痕处凹入，在拉伸可伸缩扰流件120时，多个骨架彼此分开，表面材料逐渐展开。表面材料可以是橡胶、尼龙、布等软性材料。然而，折叠结构的形成方式不限于上述结构，只要可通过拉伸和压缩使可伸缩扰流件120伸长和缩短即可。

此外，图1至图4中示出了可伸缩扰流件120具有正三角形形状的横截面，这样的形状能够提供良好的稳定性，可在使用状态下较好地抵抗流体的冲击和拉拽力，但是可伸缩扰流件120的形状不限于此，可伸缩扰流件120的横截面也可具有诸如四边形等其他多边形形状或者其他各种形状。

由于如上所述的涡激振动抑制装置100可具有波浪形状的外表面，因此与具有光滑表面的涡激振动抑制装置相比，可以更好地扰流，进一步抑制涡激振动。

可选地，根据本实用新型的涡激振动抑制装置100还可包括端构件130，端构件130设置在可伸缩扰流件120的在长度方向(伸缩方向)上的两端，可用于将可伸缩扰流件120与连接构件110连接。端构件130可通过紧固件(例如，螺钉)连接等机械连接方式连接到可伸缩扰流件120的端部。

作为示例，如图1所示，端构件130可形成为具有供连接构件120穿过的通孔的挡板，这种情况下，连接构件110上可设置有限位件111，以当可伸缩扰流件120处于伸长状态时，限制可伸缩扰流件120沿连接构件110的移动。

例如，限位件111可通过将连接构件110在端构件130的两侧(即，端构件130的前方和后方)打结而形成，结的直径大于端构件130上的通孔的直径，以将可伸缩扰流件120的两端限制在连接构件110的预设位置处，防止可伸缩扰流件120沿长度方向大幅度地攒动。

此外，限位件111也可以是诸如绳夹的限位器件，通过旋紧内部螺栓等紧固机构而固定在连接构件110上，以限制可伸缩扰流件120的移动。

可选地，根据本实用新型的可伸缩扰流件120内部还可设置有支撑件121，例如，支撑件121可设置在可伸缩扰流件120的在使用状态下接触被防护部或靠近被防护部的侧壁的内表面上，以较好地支撑可伸缩扰流件120。但是支撑件121的设置位置不限于此，可根据实际需要设置在可伸缩扰流件120的各种位置。支撑件121可与可伸缩扰流件120一起伸长和缩短，并且在可伸缩扰流件120伸长时支撑可伸缩扰流件120，为可伸缩扰流件120提供抗压、抗扭转、抗弯曲的力。此外，由于支撑件121可与可伸缩扰流件120一起伸长和缩短，因此还可通过调节支撑件121的长度来自由地调节可伸缩扰流件120的长度。

作为示例，图5示出的支撑件121为设置在可伸缩扰流件120的内表面的一侧上的叉式结构，为了便于说明，图5中仅示出可伸缩扰流件120的设置有支撑件121的一部分。具有叉式结构的支撑件121可包括多个交叉单元，每个交叉单元包括第一叉臂L1和第二叉臂L2，第一叉臂L1与第二叉臂L2在各自的长度方向上的中部(例如，中点位置)彼此交叉，形成X状交叉结构，可通过紧固件(例如，螺栓)等在交叉点处将第一叉臂L1与第二叉臂L2彼此连接，使第一叉臂L1和第二叉臂L2可绕交叉点沿大体平行于可伸缩扰流件120的内表面的平面转动。可通过将一个交叉单元的第一叉臂L1和第二叉臂L2的端部分别连接到相邻的交叉单元的第二叉臂L2和第一叉臂L1的端部而将多个交叉单元彼此连接，并且使第一叉臂L1和第二叉臂L2可绕端部的连接点沿大体平行于可伸缩扰流件120的内表面的平面转动。

位于整个叉式结构两端的两个最末交叉单元的第一叉臂L1和第二叉臂L2的端部可分别连接有第三叉臂L3和第四叉臂L4，第三叉臂L3的一端连接到最末交叉单元的第一叉臂L1，类似地，第四叉臂L4的一端连接到最末交叉单元的第二叉臂L2，第三叉臂L3的另一端与第四叉臂L4的另一端彼此连接，并且可通过紧固件(例如，螺栓等)将第三叉臂L3和第四叉臂L4的彼此连接的点固定到可伸缩扰流件120的内表面(例如，上面描述的可伸缩扰流件120的骨架)上，第三叉臂L3和第四叉臂L4可绕所固定的点沿大体平行于可伸缩扰流件120的内表面的平面转动。

尽管上文中描述了每个交叉单元包括在中部彼此交叉的第一叉臂L1和第二叉臂L2的情况，但是第一叉臂L1和第二叉臂L2不限于此，例如，第一叉臂L1和第二叉臂L2也可分别由两段叉臂形成，第一叉臂L1和第二叉臂L2的每段叉臂的一端分别对应彼此连接，形成X状结构。

此外，支撑件121不限于上述构造，也可形成为其他可伸缩的支撑结构。

如上所述的可伸缩扰流件120具有中空结构，可降低涡激振动抑制装置100的重量，并且便于扭转涡激振动抑制装置100，以更紧密地贴附在被防护部的外壁上，同时，在可伸缩扰流件120中可设置支撑件121，以起到支撑和固定涡激振动抑制装置100的整体形状的作用，还可通过调节支撑件121的长度来自由地调节可伸缩扰流件120的长度，并且在安装好涡激振动抑制装置100之后防止涡激振动抑制装置100因外部冲击而扭转或形变。

以下，将参照图6和图7详细描述本实用新型的第二示例性实施例。

图6是示出根据本实用新型的第二示例性实施例的涡激振动抑制装置100的可伸缩扰流件220处于伸长状态下的示意图，图7是示出根据本实用新型的第二示例性实施例的涡激振动抑制装置100的可伸缩扰流件220处于缩短状态下的示意图。

参照图6和图7，在根据本实用新型的第二示例性实施例的涡激振动抑制装置中，除了可伸缩扰流件220外，涡激振动抑制装置的其他组件具有与根据本实用新型的第一示例性实施例的涡激振动抑制装置的其他组件相同的特征，因此，将省略其详细描述。

如图6和图7所示，可伸缩扰流件220可包括第一套筒221和第二套筒222，当涡激振动抑制装置100处于非使用状态时，第一套筒221可嵌在第二套筒222的内部，使得可伸缩扰流件220的长度缩短，以减小体积；当涡激振动抑制装置100处于使用状态时，第一套筒221可从第二套筒222中伸出，使可伸缩扰流件220伸长，并且在伸长状态下，可通过将第一套筒221的一端与第二套筒222的一端彼此固定连接或者通过上面描述的限位件111使可伸缩扰流件220可保持伸长状态，实现扰流效果。尽管未示出，但是第一套筒221与第二套筒222的彼此连接端部处可设置有防脱结构，例如，在图6中所示的第一套筒221的与第二套筒222连接的端部的外壁以及第二套筒222的与第一套筒221连接的端部的内壁上可分别设置有突条，以彼此卡住，防止第一套筒221和第二套筒222彼此脱离。

在本实施例中，套筒可使用PVC、橡胶等柔性材料形成，可选地，可在套筒内设置支撑框架(例如，在第一示例性实施例中描述的多个骨架)，以维持套筒的形状。

尽管图6和图7中示出了可伸缩扰流件220具有两级套筒的结构，但是本实施例不限于此，根据实际需要，可伸缩扰流件220也可包括三级或更多级套筒，从而能够更灵活地调整涡激振动抑制装置的伸长状态下的外部形状，同时进一步减小缩短状态下所占的空间体积。

此外，与第一示例性实施例的可伸缩扰流件120类似，可伸缩扰流件220可形成为具有正三角形形状的横截面，以提供良好的稳定性，但不限于此，可伸缩扰流件220的横截面也可具有诸如四边形等其他多边形形状或者其他各种形状。

图8是示出根据本实用新型的具有多段结构的涡激振动抑制装置100的示意图。

参照图8，根据本实用新型的涡激振动抑制装置100可包括多个可伸缩扰流件120或220。多个可伸缩扰流件120或220可设置在一体的连接构件110上，并通过参照图1所述的限位件111来限位。

多个可伸缩扰流件120或220也可通过分别连接在多个可伸缩扰流件120或220的两端上的分开的连接构件110彼此连接，或者如图8所示，多个可伸缩扰流件120或220分别套在相应的贯通可伸缩扰流件的中空结构的连接构件110上，这些连接构件110首尾连接形成整个涡激振动抑制装置100。在这两种情况下，连接构件110的自由端可设置有连接器112，以将多个连接构件110彼此连接。

图9是示出根据本实用新型的涡激振动抑制装置100安装在塔筒1上的示意图。

根据本实用新型的另一方面提供一种风力发电机组包括：多段塔筒，从下到上依次连接；及如上描述的涡激振动抑制装置，涡激振动抑制装置设置在多段塔筒的外壁上。

如图9所示，在风力发电机组的吊装过程中，根据本实用新型的涡激振动抑制装置100可安装在风力发电机组的多段塔筒1上，以抑制涡激振动。具体地，涡激振动抑制装置100可以安装在某一段塔筒1上，涡激振动抑制装置100的连接构件110的两端分别固定在塔筒1的首尾两个端部，涡激振动抑制装置100可以以螺旋形式缠绕在塔筒1的外壁上，进一步抑制涡激振动。

如上所述，根据本实用新型的涡激振动抑制装置能够在使用状态下呈伸长状态，形成扰流结构，抑制涡激振动，并且能够在非使用状态下缩短，以减小体积，减少占用的空间，便于运输和储存。

此外，根据本实用新型的涡激振动抑制装置内部为中空结构，可减轻涡激振动抑制装置的重量，同时便于涡激振动抑制装置的扭转，以紧密地贴附在被防护部的外壁上。另外，根据本实用新型的涡激振动抑制装置可包括支撑件，支撑件可起到自由调节涡激振动抑制装置的长度的作用，并且可防止涡激振动抑制装置的扭转和形变。

此外，根据本实用新型的涡激振动抑制装置的外表面可具有波浪形状，可更好地进行扰流，进一步抑制涡激振动。

虽然已示出和描述了本实用新型的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (11)

1.一种涡激振动抑制装置，其特征在于，所述涡激振动抑制装置(100)包括：

可伸缩扰流件(120，220)，能够沿着长度方向伸长和缩短；

连接构件(110)，连接到所述可伸缩扰流件(120，220)的长度方向上的两端。

2.根据权利要求1所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述可伸缩扰流件(120，220)具有中空结构。

3.根据权利要求2所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述可伸缩扰流件(120)具有波浪式折叠结构。

4.根据权利要求2所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述可伸缩扰流件(220)包括彼此嵌套的至少两级套筒(221，222)。

5.根据权利要求3或4所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述可伸缩扰流件(120，220)包括具有叉式结构的支撑件(121)。

6.根据权利要求3或4所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述可伸缩扰流件(120，220)具有多边形的横截面。

7.根据权利要求1所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述涡激振动抑制装置(100)还包括端构件(130)，所述端构件(130)设置在所述可伸缩扰流件(120，220)的长度方向上的两端。

8.根据权利要求7所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述连接构件(110)为绳索，所述绳索穿过设置在所述端构件(130)上的通孔。

9.根据权利要求8所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述绳索上设置有限位件(111)，所述限位件(111)位于所述端构件(130)的两侧。

10.根据权利要求1所述的涡激振动抑制装置，其特征在于，所述涡激振动抑制装置包括多个可伸缩扰流件(120，220)，所述多个可伸缩扰流件(120，220)之间通过设置在所述连接构件(110)上的连接器(112)彼此连接。

11.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括：

多段塔筒(1)，从下到上依次连接；

如权利要求1-10任一项所述的涡激振动抑制装置(100)，所述涡激振动抑制装置(100)设置在所述多段塔筒(1)的外壁上。