CN220522710U - 一种适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置，该装置包括：控制箱、多个震动传感器、固定支架、多个维护吊车、多个连接器、多根维护缆绳以及多个滑动支架，其中：多个震动传感器安装在塔筒内部各层平台并与控制箱连接；维护吊车、维护缆绳、滑动支架、连接器的数目相等且一一对应；固定支架呈环形并固定在塔筒外侧顶端，多个维护吊车固定在固定支架上；多个滑动支架设置在固定支架下端并围绕塔筒四周对称安装，滑动支架上安装有连接器、工作行车、固定导轨、行走导轨、支撑导轨以及滑动轮；滑动轮安装在滑动支架内侧与塔筒外壁连接处，当滑动支架沿塔筒外壁上下移动时进行滑动支撑；工作行车通过固定轮、驱动轮、支撑轮安装在滑动支架上。

Description

一种适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体而言，涉及一种适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置。

背景技术

伴随中国风能资源开发向中东南部等低风速的地区的转移，中东南部地区已成为我国风电持续规模化开发的主要市场区域。受我国地势影响，中东南部地区低风速、高切变风资源区，风机受风功率密度较低。风电机组为了扩大风资源利用效率，提升发电量，通常选择增大风轮直径提高扫风面积、增加塔架高度的方式实现。

风电机组塔筒作为一个圆柱体或类圆柱体结构，当风流动经过塔筒时，会在塔筒后方形成周期性交替脱落的气流漩涡。周期性的漩涡脱落会在塔筒结构上产生周期性的拖拽力以及升力，该力会引起塔筒产生周期性的振动，塔筒的这种振动称为涡激振动。随着机组整体高度的增加，塔架柔性变大，从而更容易引发涡激振动现象。当涡激振动频率与塔筒固有频率相近时，便会发生锁定现象，引起结构疲劳损伤。在涡激振动的影响下，当产生足够大的交变应力作用时，塔架结构件和焊缝连接处极易引微观裂纹，分散的微观裂纹经过集结沟通将形成宏观裂纹，宏观裂纹经过缓慢扩展达到一定限度时，塔筒突然断裂，引发倒塔事故。因此对涡激振动的监测和抑制在风机安全运行过程中也应受到足够的重视。

现有技术生产制造的风电机组和配套控制系统，在风机正常运行时可以实现对机组涡激振动的监测和预防。但在风机机组停机期间，当风机没有外部电源供电或控制系统不介入监控各数据状态时(统称为“静态”)，风机则无法实时监测涡激振动状态数据，因此在这种情况下，就有可能因为涡激振动对风机机组造成损害。

实用新型内容

本实用新型提供一种适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置，用以解决上述现有技术存在的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置，其包括：控制箱、多个震动传感器、固定支架、多个维护吊车、多个连接器、多根维护缆绳以及多个滑动支架，其中：

控制箱安装在塔筒底部；

多个震动传感器安装在塔筒内部各层平台并与控制箱连接；

维护吊车、维护缆绳、滑动支架、连接器的数目相等且一一对应；

固定支架呈环形并固定在塔筒外侧顶端，多个维护吊车固定在固定支架上，每个维护吊车下吊一根维护缆绳，每根维护缆绳的下端与对应的滑动支架连接；

多个滑动支架设置在固定支架下端并围绕塔筒四周对称安装，滑动支架上安装有连接器、工作行车、固定导轨、行走导轨、支撑导轨以及滑动轮，固定导轨、行走导轨、支撑导轨均围绕塔筒呈环形；

连接器的上端与固定支架之间为可分离式连接，连接器的下端与对应的滑动支架连接；

滑动轮安装在滑动支架内侧与塔筒外壁连接处，当滑动支架沿塔筒外壁上下移动时进行滑动支撑；

工作行车通过固定轮、驱动轮、支撑轮安装在滑动支架上，固定轮、驱动轮、支撑轮能够分别沿固定导轨、行走导轨、支撑导轨滑动，多个工作行车围绕塔筒对称安装，工作行车上还安装有驱动电机、扰流绳电机以及扰流绳，驱动电机用于驱动驱动轮，工作行车在驱动电机、驱动轮的驱动下沿固定导轨、行走导轨以及支撑导轨围绕塔筒做圆周运动，扰流绳电机用于控制扰流绳下放和收起，扰流绳下放时进行扰流，扰流绳的下端与坠块连接，坠块两两之间经由一约束绳连接；

控制箱上具有一维护吊车控制按钮，用于控制维护吊车带动维护缆绳上升或下降。

在本实用新型的一实施例中，固定支架以抱箍方式安装在塔筒外壁。

在本实用新型的一实施例中，滑动支架的数量为6或8。

在本实用新型的一实施例中，多个震动传感器与控制箱之间为有线连接或无线连接。

本实用新型提供的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置能够在风机处于静态状态时进行涡激振动实时监测，实现数据预警，以及时调整机组状态，切实有效抑制涡激振动，确保机组和人员安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一个实施例的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置在监控抑制状态时的示意图；

图2为图1中间部分的局部放大图；

图3为本实用新型一实施例的滑动支架的示意图；

图4为本实用新型一实施例的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置在维护状态时的示意图；

图5为本实用新型提供的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置在风机上的安装位置示意图。

附图标记说明：001～控制箱；101～震动传感器；201～固定支架；202～滑动支架；203～工作行车；301～固定导轨；302～行走导轨；303～支撑导轨；304～滑动轮；311～固定轮；312～驱动轮；313～支撑轮；401～维护吊车；402～驱动电机；403～扰流绳电机；501～维护缆绳；502～扰流绳；503～约束绳；601～坠块；701～连接器；801～塔筒。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型一个实施例的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置在监控抑制状态时的示意图，图2为图1中间部分的局部放大图，图3为本实用新型一实施例的滑动支架的示意图，图4为本实用新型一实施例的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置在维护状态时的示意图，图5为本实用新型提供的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置在风机上的安装位置示意图，如图1～图5所示，本实用新型提供了一种适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置，其包括：控制箱001、多个震动传感器101、固定支架201、多个维护吊车401、多个连接器701、多根维护缆绳501以及多个滑动支架202，其中：

控制箱001安装在塔筒801底部，本实用新型中的控制箱001同时用于风电机组涡激振动监测和抑制，实现了“监测”和“抑制”工作的联动运行，本实用新型中的控制箱由显示屏、可编程控制器、数字量模块、模拟量模块、通信模块、接触器、热继电器、中间继电器、断路器、操作按钮等元器件组成，可接收、处理、发送装置内各电气部件信号和控制装置内相关部件动作，接收风机风速、风向等状态信号或控制信号，可进行状态显示和状态预警；

多个震动传感器101安装在塔筒801内部各层平台并与控制箱001连接，安装位置以方便检修维护为较佳，安装个数不固定，视塔筒801高度和实际情况安装；

维护吊车401、维护缆绳501、滑动支架202、连接器701的数目相等且一一对应；

固定支架201呈环形并固定在塔筒801外侧顶端，固定支架201承载塔筒外部几乎所有部分的重量，故其需要有较强的承重能力，多个维护吊车401固定在固定支架201上，每个维护吊车401下吊一根维护缆绳501，每根维护缆绳501的下端与对应的滑动支架202连接；

多个滑动支架202设置在固定支架201下端并围绕塔筒801四周对称安装，滑动支架202上安装有连接器701、工作行车203、固定导轨301、行走导轨302、支撑导轨303以及滑动轮304，固定导轨301、行走导轨302、支撑导轨303均围绕塔筒801呈环形；

连接器701的上端与固定支架201之间为可分离式连接，连接器701的下端与对应的滑动支架202连接；

滑动轮304安装在滑动支架202内侧与塔筒801外壁连接处，当滑动支架202沿塔筒801外壁上下移动时进行滑动支撑；

工作行车203通过固定轮311、驱动轮312、支撑轮313安装在滑动支架202上，固定轮311、驱动轮312、支撑轮313能够分别沿固定导轨301、行走导轨302、支撑导轨303滑动，多个工作行车203围绕塔筒801对称安装，工作行车203上还安装有驱动电机402、扰流绳电机403以及扰流绳502，驱动电机402用于驱动驱动轮312，工作行车203在驱动电机402、驱动轮312的驱动下沿固定导轨301、行走导轨302以及支撑导轨303围绕塔筒801做圆周运动，扰流绳电机403用于控制扰流绳502下放和收起，扰流绳502下放时进行扰流，避免涡激振动频率自锁引起的共振现象发生，保护风机不受涡激振动的破坏。扰流绳502的下端与坠块601连接，坠块601两两之间经由一约束绳503连接，约束绳503对坠块601起到约束作用，坠块601能够增加扰流绳502末端重量，防止风吹时随意飘动，坠块601与扰流绳502能够起到扰流绳末端配重和约束作用；

控制箱001上具有一维护吊车控制按钮(图中未示出)，用于控制维护吊车401带动维护缆绳501上升或下降。

在本实用新型的一实施例中，固定支架201以抱箍方式安装在塔筒801外壁，以保证安装稳定性。

在本实用新型的一实施例中，滑动支架202的数量为6或8，具体数量依据塔筒直径确定，塔筒直径越大，安装的滑动支架202的数目越多。

在本实用新型的一实施例中，多个震动传感器101与控制箱001之间为有线连接或无线连接。

本实用新型实现风电机组涡激振动监测和抑制的过程如下：

控制箱001具有监控抑制状态和维护状态，监控抑制状态多用于风机停机期间，风机正常运行时只进行检测塔筒各区域振动频率，数据上传控制室用作状态监控参考，其中：

监控抑制状态过程：

当风机停机时，控制箱001切换为监控抑制状态，多个震动传感器101将采集到的震动状态数据实时发送至控制箱001；

当控制箱001监测到塔筒801的振动频率接近涡激振动频率时，控制箱001控制驱动电机402运行，以拖动工作行车203围绕塔筒801转动到合适位置，同时，控制箱001控制扰流绳电机403运行，以将扰流绳502下放至塔筒801下端指定位置；

当控制箱001监测到风速降低至安全风速时，控制箱001控制扰流绳电机403运行，以将扰流绳502回收至原始位置；

维护状态过程：

当装置需要维护时，控制箱001切换至维护状态(一般是由工作人员手段操作进行)，通过维护吊车控制按钮控制维护吊车401运行，使得维护吊车401带动维护缆绳501下行，以将滑动支架202及其上附属部件沿塔筒801下放，同时，连接器701上端与固定支架201分离；

将滑动支架202及其上附属部件下放至塔筒801底部后，人工进行检修维护；

维护完成后，通过维护吊车控制按钮控制维护吊车401运行，使得维护吊车401带动维护缆绳501上行，以将滑动支架202及其上附属部件沿塔筒801上提至正常工作位置，同时，连接器701上端与固定支架201连接；

控制箱001将装置由将维护状态切换至监控抑制状态。

本实用新型提供的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置能够在风机处于静态状态时进行涡激振动实时监测，实现数据预警，以及时调整机组状态，切实有效抑制涡激振动，确保机组和人员安全。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置，其特征在于，包括：控制箱、多个震动传感器、固定支架、多个维护吊车、多个连接器、多根维护缆绳以及多个滑动支架，其中：

控制箱安装在塔筒底部；

多个震动传感器安装在塔筒内部各层平台并与控制箱连接；

维护吊车、维护缆绳、滑动支架、连接器的数目相等且一一对应；

固定支架呈环形并固定在塔筒外侧顶端，多个维护吊车固定在固定支架上，每个维护吊车下吊一根维护缆绳，每根维护缆绳的下端与对应的滑动支架连接；

多个滑动支架设置在固定支架下端并围绕塔筒四周对称安装，滑动支架上安装有连接器、工作行车、固定导轨、行走导轨、支撑导轨以及滑动轮，固定导轨、行走导轨、支撑导轨均围绕塔筒呈环形；

连接器的上端与固定支架之间为可分离式连接，连接器的下端与对应的滑动支架连接；

滑动轮安装在滑动支架内侧与塔筒外壁连接处，当滑动支架沿塔筒外壁上下移动时进行滑动支撑；

工作行车通过固定轮、驱动轮、支撑轮安装在滑动支架上，固定轮、驱动轮、支撑轮能够分别沿固定导轨、行走导轨、支撑导轨滑动，多个工作行车围绕塔筒对称安装，工作行车上还安装有驱动电机、扰流绳电机以及扰流绳，驱动电机用于驱动驱动轮，工作行车在驱动电机、驱动轮的驱动下沿固定导轨、行走导轨以及支撑导轨围绕塔筒做圆周运动，扰流绳电机用于控制扰流绳下放和收起，扰流绳下放时进行扰流，扰流绳的下端与坠块连接，坠块两两之间经由一约束绳连接；

控制箱上具有一维护吊车控制按钮，用于控制维护吊车带动维护缆绳上升或下降。

2.根据权利要求1所述的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置，其特征在于，固定支架以抱箍方式安装在塔筒外壁。

3.根据权利要求1所述的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置，其特征在于，滑动支架的数量为6或8。

4.根据权利要求1所述的适用于风电机组涡激振动监测和抑制的装置，其特征在于，多个震动传感器与控制箱之间为有线连接或无线连接。