CN211474334U - 具有用于抑制塔架谐波的至少一个振动阻尼器的塔架 - Google Patents

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Abstract

具有至少一次塔架谐波的塔架，该塔架包括用于抑制塔架谐波的至少一个振动阻尼器，该振动阻尼器可包括具有悬架长度的悬架。该振动阻尼器可包括摆锤，摆锤可通过悬架悬吊，并具有摆锤质量。摆锤可包括固定部，固定部可具有侧面。摆锤可包括与运动限制器碰撞的可滑动部。摆锤质量实质上由该可滑动部组成。该可滑动部可包括一个或多个堆叠的板，板可位于固定部上，且一个或多个板可延伸超出侧面。该振动阻尼器可包括运动限制器。该运动限制器可面向摆锤。悬架长度比使摆锤以与要抑制的塔架谐波相同的频率振动的悬架长度长10‑50％。

Description

具有用于抑制塔架谐波的至少一个振动阻尼器的塔架
技术领域
本实用新型涉及一种具有至少一个用于抑制塔架振动的振动阻尼器的塔架，该塔架可以是风力涡轮机塔架。
本实用新型涉及一种用于抑制风力涡轮机塔架振动的摆锤。
背景技术
在丹麦专利中公开的用于风力涡轮机塔架阻尼的现有技术的摆锤具有被摆锤撞击的橡胶缓冲器。除了额外的重量之外，现有技术的摆锤还具有用于制动摆锤运动的板。这导致整个系统比将减震器集成在摆锤中的设计更重。
WO2009/068599涉及一种抑制风力涡轮机振动的方法。该阻尼器包括悬在风力涡轮机中的摆锤。设有围绕摆锤的安全罩，安全罩顶部设有开口使得摆锤能够振动。在一个实施例中，摆锤具有围绕悬架的垂直杆。在此实施例中，振动阻尼器具有位于安全罩顶部的基座，并且在该基座上堆叠有摩擦片。当摆锤振动时，杆将与这些摩擦片碰撞，其中各个片之间的摩擦将抑制振动。杆和摩擦片之间的相互作用引起不利的摆锤扭矩，从而导致摆锤发生不利的运动。不利的运动可能会导致摆锤损坏安全罩或摆锤。此外，摩擦片增加了阻尼器的总重量。
现今使用的用于阻尼风力涡轮机塔架的摆锤由重物构成，并且其通过橡胶圈、摩擦片、液体或液压阻尼器向塔提供能量。
因此，需要一种没有不利运动或具有受限的不利运动的新型振动阻尼器。
此外，需要一种设计更简单的新型振动阻尼器。
实用新型目的
通过本实用新型，提供一种引言中提到的振动阻尼器，其具有比现有技术更强的抑制塔架振动的能力，其中一个或多个减震板是摆锤质量的一部分。
通过本实用新型，提供一种引言中提到的摆锤，其提供相同的能量用于停止塔架的运动，其中减震器是摆锤重量的一部分。
实用新型内容
本实用新型的目的通过具有至少一个谐波的塔架实现。该塔架可包括用于抑制谐波的至少一个振动阻尼器。该振动阻尼器可包括悬架，悬架具有悬架长度。振动阻尼器可包括摆锤，摆锤可通过悬架悬吊，并具有摆锤质量。摆锤可包括固定部，固定部可具有侧面。摆锤可包括用于与运动限制器碰撞的可滑动部。该可滑动部可以是摆锤质量的重要部分。该可滑动部可包括可位于固定部上的一个或多个堆叠的板，且一个或多个板可延伸超出侧面。该振动阻尼器可包括运动限制器。该运动限制器可面向摆锤。
悬架长度是从摆锤到悬架固定处的长度。悬架长度决定摆锤的频率。目前调节悬架长度以匹配塔架或结构的谐波，使得摆锤和谐波以至少相似的频率振动。
目前的风力涡轮机塔架中的悬架长度为200mm至18000mm之间。
目前的风力涡轮机塔架中的悬架长度高达30000mm。
当抑制二次谐波时，悬架长度通常为100-2000mm。
当抑制一次谐波时，悬架长度通常超过2000mm。
悬架可以是线、链、杆或任意其他能够悬吊摆锤的装置。
在实施例中，悬架长度可以比使摆锤以与要阻尼的结构或塔架相同的频率振动的悬架长度长10-50％或20-30％。令人惊讶的是，在小规模实验中，已经证明这可以将阻尼效率提高多达50％。
技术人员可以预期振动阻尼器的小规模实验是可扩展的，并且该正阻尼作用对于大规模振动阻尼器是类似的。
可滑动部是摆锤质量的重要部分，从而使得能够减少整个振动阻尼器的材料和质量。此外，扭矩导致的不利运动被最小化或消除，因为悬架上不存在外部侧向力。
当一个或多个板与运动限制器碰撞时，由于板之间和最低的板与固定部之间的摩擦，延伸超出侧面的一个或多个堆叠的板增加了碰撞的能量损失。
一个或多个板可以是减震板。
一个或多个板还缓和固定部的碰撞，因为板先与运动限制器碰撞；因而当固定部与运动限制器碰撞时，摆锤消耗了很大部分机械能。
例如，摆锤可以具有500kg的总质量，其中一个或多个板组成200kg。因此，固定部和运动限制器之间的碰撞可以看作等同于现有技术中质量为300kg的摆锤与运动限制器之间的碰撞。
运动限制器和摆锤可以调整，使得它们在碰撞中具有最大的接触面。这将使运动限制器和摆锤之间产生的压力最小化，从而降低损坏的风险。
在一个方面，一个或多个板可以按照逐渐增大的水平面积进行堆叠。
这将确保随着越来越多的板与运动限制器碰撞，碰撞不连续地逐步增加，同时使摩擦导致的损耗最大化。
在一个方面，一个或多个板可以组成摆锤质量的20％至90％、20％至60％或20％至40％。
试验表明，质量比为20％至40％具有良好的阻尼效率。
通常，该一个或多个板将构成摆锤质量的较大部分，悬架长度减少，因为这将导致摆锤振动更快且将需要将与运动限制器的碰撞缓和为不连续的碰撞步骤。
在一个方面，固定部包括顶部和连接至顶部的底部。该一个或多个板可位于底部上。
这将确保摆锤质心大致与摆锤中心相同。这将提高摆锤的稳定性并降低扭矩导致的不利运动的风险。
在一个方面，固定部的形状可基本上是截头圆锥。当运动限制器大致垂直且当摆锤悬吊在单个悬架上时，该形状将使摆锤和运动限制器之间的接触面最大化。
在一个方面，摆锤可以通过多个悬架悬吊，且固定部形状可基本是圆柱。当运动限制器大致垂直时，该形状将最大化摆锤和运动限制器之间的接触面。
在一个方面，摆锤可以通过三个悬架悬吊。很容易校准每个悬架的悬架长度，使得它们都能提升一部分摆锤质量。
在一个实施例中，摆锤可通过四个、五个或六个悬架悬吊。校准每个悬架的悬架长度使它们都提升一部分摆锤质量将逐渐变难。然而，摆锤在不同方向的运动将更加稳定。
本实用新型的目的通过具有至少一个谐波的塔架而实现。该塔架可包括用于抑制谐波的至少一个振动阻尼器。
该至少一个振动阻尼器可具有上述技术特征中的一个或多个。
在一个实施例中，如果需要或如果可能的话，塔架还可包括用于调整悬架长度的装置。
用于调节悬架长度的装置可以是杆，其一端具有用于夹握悬架的把手，而杆的另一端可以具有用于将杆连接到塔架侧面的磁铁。
杆的另一端还可以通过螺钉或任意其他装置机械连接至塔架侧面。
通常，用于调节悬架长度的装置在本领域中是公知的。
众所周知，即使具有相同蓝图的塔也将具有略微不同的振动模式，因此需要现场调整悬架长度，因为不可能计算出最佳的悬架长度。
在一个方面，至少一个振动阻尼器可以放置在顶部的塔节，用于抑制塔架的一次谐波。
塔架的一次谐波将使塔架的上部振动，因此至少一个振动阻尼器必须放置在顶部的塔节，以便有效地抑制振动。
目前，悬吊长度可以在2000mm至18000mm的范围内。
在某些情况下，悬吊长度可达30000mm。
通常，悬吊长度将随着塔架高度增加而增加。
在一个方面，该至少一个振动阻尼器适于抑制塔架的二次谐波，且该至少一个振动阻尼器位于靠近塔架的二次谐波振动处。
塔架的二次谐波振动通常将在对应于塔高3/4的高度附近具有最大振幅。然而，不同塔架设计可能在不同高度处具有二次谐波的最大振幅。
塔架的二次谐波将使塔架的中间部分振动，因此至少一个振动阻尼器必须放置在中部塔节，以便有效地抑制振动。
在这种情况下，悬架长度可以是100mm-2000mm。
在一个方面，悬架长度比使摆锤以与要抑制的谐波相同的频率振动的悬架长度长10-50％。
在一个实施例中，悬架长度可以比使得摆锤以与塔相反的相位振动的悬架长度长10-50％或20-30％。令人惊讶的是，在小规模实验中，已经证明相比现有技术，这可以将阻尼效率提高多达50％。
本领域技术人员可以预期振动阻尼器的小规模实验是可扩展的，并且正阻尼作用对于大规模振动阻尼器是类似的。
在现今的振动阻尼器中，调节悬架长度，使得当塔架振动十次时摆锤振动十次。
如果相对于使塔架振动10次时摆锤振动10次的长度，使悬架长度增加10-50％，那么作为一个粗略的例子，摆锤可以在塔架振动10次时振动7次。然而，运动限制器将通过碰撞迫使摆锤跟随塔架的振动，从而提高阻尼效率。
在一个方面，塔架是风力涡轮机塔架。
本实用新型的目的通过使用用于阻尼风力涡轮机塔架的振动阻尼器实现。
在一个方面，振动阻尼器可用于抑制风力涡轮机塔架的一次谐波。
在一个方面，振动阻尼器可用于抑制风力涡轮机塔架的二次谐波。
摆锤设计为摆锤质量中包含有减震板，减震板同时向摆锤质量产生能量，当处于相反相位时，二者一起将从塔中获得能量，从而提供塔架的阻尼。
摆锤内置有松散的负重板。当摆锤撞击其运动限制器时，这些负重板作用为减震器。松散的负重板是摆锤重量的一部分。松散的负重板是摆锤重量的20％至40％之间。
根据本实用新型，这通过尺寸(直径)大于摆锤本身并且是摆锤重量的一部分的减震板实现。
当摆锤撞击运动限制器时，松散的减震器板将使摆锤慢下来，从而由于板下的阻力而制动摆锤。
通过将减震器板分成几个具有不同尺寸的较小板，随着更多的板与运动限制器接触，减震器将提供均匀且柔和的制动。
如今用于阻尼风力涡轮机塔架的摆锤由重物构成，并且通过橡胶圈、摩擦片、液体或液压阻尼器向塔架释放能量，其特点在于合并有减震板，减震板同时向摆锤提供重量，减震板在摆锤中具有自由可动性并且尺寸(直径)大于摆锤本身，确保在摆锤撞击运动限制器之前减震板撞击运动限制器。
附图说明
图1示出了塔架中具有振动阻尼器的风力涡轮机塔架。
图2示出了塔节，该塔节具有置于塔节顶部的振动阻尼器。
图3示出了振动阻尼器的一个实施例的剖视图，其中摆锤悬在一个悬架上。
图4示出了振动阻尼器的一个实施例的剖视图，其中摆锤悬在三个悬架上。
图5示出了振动阻尼器的另一个实施例的剖视图，其中摆锤悬在一个悬架上。
图6示出了振动阻尼器的另一个实施例的剖视图，其中摆锤悬在三个悬架上。
Figure BDA0002067889130000051
Figure BDA0002067889130000061
具体实施方式
图1公开了风力涡轮机塔架6、15以及塔架6、15中的振动阻尼器5。该振动阻尼器位于顶部的塔节9，用于抑制风力涡轮机塔架6、15的一次谐波。
图2示出了塔节9以及位于塔节9的顶部的振动阻尼器5。该振动阻尼器5靠近平台8放置，使得能够维修振动阻尼器5。塔节9具有靠近顶部的塔架凸缘7。
该塔节9可以是风力涡轮机塔架6的顶部部分，因此振动阻尼器5将适于抑制风力涡轮机塔架6的一次谐波。
该塔节9可以是风力涡轮机塔架6的中上部分，因此振动阻尼器5将适于抑制风力涡轮机塔架6的二次谐波。
图3为振动阻尼器5的实施例的剖视图，其中摆锤10悬吊在一个悬架2上。
该振动阻尼器5包括悬架2，其具有悬架长度。该悬架长度确定将要抑制的频率。
振动阻尼器5包括通过悬架2悬吊的摆锤10。该摆锤10具有摆锤质量。该摆锤10包括具有侧面11的固定部3和可滑动部14。
可滑动部14是摆锤质量中的重要部分，例如是摆锤质量的20-90％、20-60％或20-40％。可滑动部14包括一个或多个堆叠的板4，板4位于固定部3上并延伸超出侧面11。
振动阻尼器5包括面向摆锤的运动限制器1。
固定部3的形状基本上是截头圆锥。该形状将使摆锤10和运动限制器1之间的接触面最大化。
图4为振动阻尼器5的实施例的剖视图，其中摆锤10通过三个悬架2悬吊。
振动阻尼器5包括至少三个悬架2，悬架2具有悬架长度。该悬架长度确定要抑制的频率。
振动阻尼器5包括通过悬架2悬吊的摆锤10。该摆锤10具有摆锤质量。摆锤10包括具有侧面11的固定部3和可滑动部14，用于与运动限制器1碰撞。
可滑动部14是摆锤质量中的重要部分，例如是摆锤质量的20-90％、20-60％或20-40％。可滑动部14包括一个或多个堆叠的板4，板4位于固定部3上并延伸超出侧面11。
振动阻尼器5包括面向摆锤的运动限制器1。
固定部3的形状基本上是圆柱。该形状将使摆锤10和运动限制器1之间的接触面最大化。
图5为振动阻尼器5的另一实施例的剖视图，其中摆锤10通过悬架2悬吊。
该振动阻尼器5包括悬架2，其具有悬架长度。该悬架长度确定将要抑制的频率。
振动阻尼器5包括通过悬架2悬吊的摆锤10。该摆锤10具有摆锤质量。该摆锤10包括具有侧面11的固定部3和可滑动部14，用于碰撞。
可滑动部14是摆锤质量中的重要部分，例如是摆锤质量的20-90％、20-60％或20-40％。可滑动部14包括一个或多个堆叠的板4，板4位于固定部3上并延伸超出侧面11。
振动阻尼器5包括面向摆锤10的运动限制器1。
固定部3的形状基本上是截头圆锥。该形状将使摆锤10和运动限制器1之间的接触面最大化。
图6为振动阻尼器5的另一实施例的剖视图，其中摆锤10悬吊在三个悬架2中。
振动阻尼器5包括至少三个悬架2，悬架2具有悬架长度。该悬架长度确定要抑制的频率。
振动阻尼器5包括通过悬架2悬吊的摆锤10。该摆锤10具有摆锤质量。摆锤10包括具有侧面11的固定部3和可滑动部14，用于碰撞。
可滑动部14是摆锤质量中的重要部分，例如是摆锤质量的20-90％、20-60％或20-40％。可滑动部14包括一个或多个堆叠的板4，板4位于固定部3上并延伸超出侧面11。
振动阻尼器5包括面向摆锤10的运动限制器1。
固定部3的形状基本上是圆柱。该形状将使摆锤10和运动限制器1之间的接触面最大化。
例如：
6是风力涡轮机塔架。5是塔架中的振动阻尼器的布置的示例。9是塔节，其中振动阻尼器位于其顶部。8是平台，通过该平台能够维修振动阻尼器。5是振动阻尼器，以及7是塔架凸缘。
1示出了运动限制器，摆锤悬吊在其中。2是悬架，借此悬吊摆锤。悬架2的长度可以适于风力涡轮机塔架频率。3是摆锤的固定部。4示出了负重板也称为减震板的布置。
板4具有不同的尺寸，且假设当摆锤3摆动并撞击运动限制器1时，最上方板，也就是最大的板，首先撞击；开始时这向摆锤提供小的阻力，当第二块板4撞击时，力增加。

Claims (10)

1.一种塔架，其具有至少一次谐波，所述塔架包括用于抑制谐波的至少一个振动阻尼器(5)，所述振动阻尼器(5)包括
-悬架(2)，其具有悬架长度；
-摆锤(10)，其通过悬架(2)悬吊并具有摆锤质量，所述摆锤(10)包括具有侧面(11)的固定部(3)；
-运动限制器(1)，其面向摆锤(10)；
其中所述摆锤(10)还包括用于与运动限制器(1)碰撞的可滑动部(14)，摆锤质量实质上由所述可滑动部(14)组成，并包括位于固定部(3)上的一个或多个堆叠的板(4)，所述板(4)延伸超出所述侧面(11)，其特征在于，所述悬架长度比使所述摆锤以与要抑制的谐波相同的频率振动的悬架长度长10-50％。
2.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，一个或多个所述板(4)按照逐渐增大的水平面积进行堆叠。
3.根据权利要求1或2所述的塔架，其特征在于，所述一个或多个所述板(4)组成摆锤质量的20％至90％、20％至60％或20％至40％。
4.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，所述固定部(3)包括顶部和连接至所述顶部的底部，且一个或多个所述板(4)位于所述底部上。
5.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，至少一个所述振动阻尼器(5)位于顶部的塔节(9)，用于抑制所述塔架的一次谐波。
6.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，至少一个所述振动阻尼器(5)适于抑制所述塔架的二次谐波，并位于靠近塔架的所述二次谐波振动处。
7.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，所述塔架是风力涡轮机塔架(6)。
8.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，所述摆锤质量为500kg。
9.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，对应要抑制的谐波的所述悬架长度为2000mm至18000mm，或者可以达到30000mm。
10.根据权利要求1所述的塔架，其特征在于，对应要抑制的谐波的所述悬架长度为100mm至2000mm。
CN201920744088.6U 2018-05-22 2019-05-22 具有用于抑制塔架谐波的至少一个振动阻尼器的塔架 Active CN211474334U (zh)

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