用于风机塔架减振的附加转轴型环形调谐液体阻尼器的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种用于风机塔架减振的附加转轴型环形调谐液体阻尼器。


背景技术：

2.风力发电作为驱动世界各国能源低碳转型的重要路径和重点培育的战略性新兴产业，近年来风力发电呈迅猛之势发展。为满足年发电量急剧增长的开发需求，风电机组叶轮直径大型化、塔筒结构高柔化已成为今后发展的主要方向。随着塔架高柔化发展，其自振频率愈发降低，这对风机塔筒结构稳定性提出了更高的要求。而在风电机组的长期服役过程中，塔筒的振动会导致机舱内设备受损且与叶片振动耦合将加剧塔筒的疲劳破坏。除此之外，过大的振动将降低风力发电机组性能，导致故障停机而降低发电效率。因此，如何采用经济合理、安全高效的技术方法来解决塔筒的振动问题迫在眉睫。
3.调谐液体阻尼器(tuned liquid damper，简称tld)是一种有效的结构振动被动控制方法，在上世纪70年代就开始被运用于土木工程领域用以减小结构的振动响应。虽然tld具有成本低廉、便于安装、维修养护成本低等优点，但传统的调谐液体阻尼器在振动时仅能激励容器内上部液体晃动，通过改变容器内的液体高度从而改变晃荡频率进而提高减振能力。根据tld内液深与振动方向的尺寸之比，一般可分为浅水tld和深水tld，从已有研究上看，同样质量的浅水tld 要优于深水tld，但风机塔筒内部空间有限，安置浅水tld较为困难，如果使用深水tld只有部分质量液体参与晃动减震效果有限。而且已有研究表明若没有在水箱中设置额外的增效装置，其提供的阻尼是不足够的，无法达到有效减振的目的。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种用于风机塔架减振的附加转轴型环形调谐液体阻尼器，实现在风机有限空间内、安装方便、可调节、高效的风机塔架减振阻尼器，对塔架起到减振的作用。
5.本实用新型通过以下技术手段解决上述技术问题：本实用新型提供一种用于风机塔架减振的附加转轴型环形调谐液体阻尼器，包括环形水箱和增效装置，所述环形水箱包括内环和外环，所述内环和外环之间填装有液体，所述内环和外环的内壁上分别设置有相对应的安装部，所述增效装置包括转轴，所述转轴的两端转动设置在安装部上，所述转轴上设置有叶片，所述叶片不少于两片，所述叶片均匀设置在转轴上，所述转轴的轴线穿过环形水箱的中心线。
6.进一步，所述安装部包括竖向板、凸起板、固定板和移动板，所述竖向板沿环形水箱的轴线方向固定设置在水箱的内壁上，所述凸起板固定设置在竖直板上，所述转轴的端部转动设置在固定板上，所述固定板和移动板夹持在凸起板上进行固定。
7.进一步，所述凸起板设置为“匚”形，“匚”形凸起板的两侧边固定在竖向板上，所述“匚”形凸起版的底边上设置有腰形孔，所述固定板和移动板上对应设置有安装孔，所述安
装孔与腰形孔相对应，所述固定板和移动部分别设置在底边的两侧，通过使用螺栓贯穿过安装孔和腰形孔将移动板和固定板夹持在底边上。
8.进一步，所述竖向板的长度小于环形水箱的内腔高度，所述凸起板的长度为竖向板的长度的1/4～2/3。
9.进一步，还包括顶盖，所述顶盖盖合在环形水箱顶部，所述顶盖和环形水箱结合处还设置有垫圈，所述环形水箱和顶盖表面还设置有防锈漆层。
10.进一步，所述顶盖包括顶板和设置在顶板上的环形塞，所述环形塞设置有两个，两个环形塞分别对应环形水箱的内环和外环的，与内环对应的环形塞的外径等于内环的内壁直径，与外环对应的环形塞的外径等于外环内壁的直径。
11.进一步，所述环形水箱内填装的液体为添加有防冻剂的水，且填装的水量为环形水箱的容积的1/4～2/3。
12.由上述技术方案可知，本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
13.(1)本实用新型通过螺栓将阻尼器固定在塔筒顶部法兰盘上，在环境激励作用下，风机振动会带动环形水箱一起运动，从而使其中的水产生晃动、并引起表面的波浪，这种水和波浪对箱壁的动压力差就构成了对塔架结构的减振力。
14.(2)将带叶片的转轴通过竖向板和固定板固定在环形水箱内部，上部水体晃动带动下部水体产生的动侧压力来提供减振力，从而提高了调谐液体阻尼器的减振效率。
15.(3)不同方向安装的转轴，可带动不同方向底部液体的晃动，提高了不同方向抵抗振动的效率，并且构造简单，减振效果良好。
16.(4)可通过改变箱内水深和转轴的竖向位置及叶片数量、大小来调节减震效果，可应用于不同规格的风机。
17.(5)本发明易实现，理论简单，成本低，后期维护检修费用低。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
19.图1为本实用新型的用于风机塔架减振的附加转轴型环形调谐液体阻尼器立体结构图；
20.图2为图1上的阻尼装置安装位置的局部放大图；
21.图3为阻尼装置得立体结构图；
22.图4为顶盖的立体结构图；
23.附图标记：
24.1-环形水箱；2-安装部；3-转轴；4-顶盖；11-内环；12-外环；21-竖向板；22-凸起板；23-固定板；24-移动板；31-叶片；41-环形塞；231-安装孔。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅
用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
26.请参阅图1～4，本实用新型提供一种用于风机塔架减振的附加转轴型环形调谐液体阻尼器，包括环形水箱1和增效装置，所述环形水箱1包括内环11 和外环12，所述内环11和外环12之间填装有液体，所述内环11和外环12的内壁上分别设置有相对应的安装部2，所述增效装置包括转轴3，所述转轴3 的两端转动设置在安装部2上，所述转轴3上设置有叶片31，所述叶片31不少于两片，所述叶片31均匀设置在转轴3上，所述转轴3的轴线穿过环形水箱 1的中心线。在环形水箱1的底部设置孔通过螺栓将本阻尼器安装在顶部塔筒的法兰盘上，减少了阻尼器安装的附加结构，降低了安装难度和成本。环形水箱1由钢铸造而成的，其内环11部分为预留孔道，用于保护和输出电缆线，其内壁与水接触面涂有防锈漆。通过螺栓将阻尼器固定在塔筒顶部法兰盘上，在环境激励作用下，风机振动会带动环形水箱1一起运动，从而使其中的水产生晃动、并引起表面的波浪，这种水和波浪对箱壁的动压力差就构成了对塔架结构的减振力。
27.作为上述实施方案的进一步改进，所述安装部2包括竖向板21、凸起板22、固定板23和移动板24，所述竖向板21沿环形水箱1的轴线方向固定设置在水箱的内壁上，所述凸起板22固定设置在竖直板上，所述转轴3的端部转动设置在固定板23上，所述固定板23和移动板24夹持在凸起板22上进行固定。通过将转轴3安装在固定板23上后在使用固定板23和移动板24夹持在凸起板 22上进行固定，便于对增效装置进行拆装更换，同时调节增效装置在竖直方向上的位置，调节叶片31浸没在液体中的深度。
28.作为上述实施方案的进一步改进，所述凸起板22设置为“匚”形，“匚”形凸起板22的两侧边固定在竖向板21上，所述“匚”形凸起版的底边上设置有腰形孔，所述固定板23和移动板24上对应设置有安装孔231，所述安装孔 231与腰形孔相对应，所述固定板23和移动部分别设置在底边的两侧，通过使用螺栓贯穿过安装孔231和腰形孔将移动板24和固定板23夹持在底边上。通过在底边上设置腰形孔，并将贯穿安装孔231的螺栓穿过腰形孔，将固定板23 和移动板24设置底边的两侧，拧紧螺栓后夹紧以此将移动板24和固定板23 安装在底边上，将螺栓在腰形孔内上下移动改变阻尼装置在竖直方向上的位置。
29.作为上述实施方案的进一步改进，还包括顶盖4，所述顶盖4盖合在环形水箱1顶部，所述顶盖4和环形水箱1结合处还设置有垫圈，所述环形水箱1 和顶盖4表面还设置有防锈漆层。所述顶盖4包括顶板和设置在顶板上的环形塞41，所述环形塞41设置有两个，两个环形塞分别对应环形水箱1的内环11 和外环12的，与内环11对应的环形塞41的外径等于内环11的内壁直径，与外环12对应的环形塞41的外径等于外环12内壁的直径。将顶盖4的两个环形塞41插入到环形水箱1内并固定在环形水箱1上端面，与环形水箱1顶部密接，结合处增加密闭性的垫圈，有效防止了箱内液体在晃荡过程中洒出，避免了风机设备、电路触水损坏，同时顶盖4底面涂有防锈漆。将所述竖向板21的长度小于环形水箱1的内腔高度，具体的设置为环形水箱1高度减去1.2倍环形塞 41的高度，所述凸起板22的长度为竖向板21的长度的1/4～2/3。
30.作为上述实施方案的进一步改进，所述环形水箱1内填装的液体为添加有防冻剂的水，且填装的水量为环形水箱1的容积的1/4～2/3。在水中添加防冻剂可以防止液体结冰，保证其能在寒冷地区正常工作，增加了阻尼器的适用性。
31.本实用新型的工作原理：当塔筒因外部环境因素产生较大幅度振动时会带动水箱一起振动，从而激起水箱中水的晃动；水的晃动会对水箱侧壁产生动侧压力，动侧压力又反过来作用在结构上，从而产生一个与外部激励方向相反的减振力。在转轴3的作用下上部液体晃荡会带动下部液体，转轴3、叶片31等结构会增加液体运动的阻尼力，消耗振动产生的部分能量，从而使结构获得更大的减振力，更有效抑制结构振动，形成更有效地调谐液体阻尼器。本阻尼器还可以通过调节环形水箱1中水的质量、水的高度、转轴3的安装高度、转轴 3叶片31的数量来适应不同规格的风力发电机组。
32.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。