一种用于风电塔筒的装配式阻尼装置的制作方法

本发明涉及一种装配式阻尼装置，特别涉及一种用于风电塔筒的装配式阻尼装置。

背景技术：

风是没有公害的能源之一。风能利用主要以风力发电为主，即通过风力机捕获风能并将其转换成电能后并网传输供电力需求用户使用。我国风能资源丰富，对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合。开发利用风能，有利于我国走低碳、经济、环保和清洁能源之路。

风电塔筒是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。风电塔筒是保证叶轮、发电机等部件正常运行的重要载体，塔筒结构必须具备强度高和刚度大的力学性能，以确保风电塔筒在各种风载荷作用下都不会发生整机倾倒、局部断裂等事故。

风电塔筒为细长的悬臂梁结构，风载荷作用下，塔筒结构容易发生风致动力响应。振动对风电塔筒结构产生的最大危害就是塔筒截面变壁厚薄弱部位处应力集中过大，强度大大降低。对于特定风电塔筒结构，如何高效且经济地降低风电塔筒结构的风致振动，对其采取有效减振控制具有十分重要的现实意义。

结构阻尼装置，又叫动力吸振器，是结构被动控制措施的一种，主要应用于抗风、抗震和提高人体舒适性。通过在主结构上增加一个阻尼装置，在主结构受到外界动态力作用时，阻尼装置提供一个频率几乎相等，与结构运动方向相反的力，来部分抵消外界激励引起的结构响应。

因此，特别需要一种用于风电塔筒的装配式阻尼装置，以解决上述现有存在的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于风电塔筒的装配式阻尼装置，针对现有技术的不足，能够根据需要设置装配式阻尼装置，从而为风电塔节省建造成本，提升发电效能，针对风电塔筒结构在风荷载下的振动控制，可以取得良好的减振效果。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种用于风电塔筒的装配式阻尼装置，其特征在于，包括刚度系统、质量系统、阻尼系统及防护系统，质量系统设置在刚度系统的下部，质量系统的底部连接有阻尼系统，所述阻尼系统的侧面设置有防护系统。

在本发明的一个实施例中，所述刚度系统包括悬挂框架及吊装组件，所述吊装组件的上端悬挂在所述悬挂框架的底部，所述吊装组件的下端通过锚定板与所述质量系统相连接。

进一步，所述吊装组件为吊杆或者吊索。

在本发明的一个实施例中，所述质量系统包括上部质量块、中部质量块、下部质量块及颗粒质量块，所述颗粒质量块、上部质量块、中部质量块和下部质量块自上而下通过螺杆或螺栓互相连接，所述质量系统通过中部质量块与所述刚度系统的吊装组件相连接。

在本发明的一个实施例中，所述阻尼系统为粘滞阻尼箱。

在本发明的一个实施例中，所述防护系统包括防碰撞支架，所述防碰撞支架设置在所述阻尼系统的侧面，所述防碰撞支架面向所述阻尼系统的表面设置有粘弹性材料。

进一步，所述粘弹性材料的厚度为10-50mm。

在本发明的一个实施例中，所述防护系统距离所述质量系统的水平距离为0.5-2m。

本发明的用于风电塔筒的装配式阻尼装置，与现有技术相比，质量系统直接悬挂在吊装组件上，在其工作状态无需初始启动力，在微小振动时可以及时反应，其灵敏度良好；通过调节摆长(即质量块中心距离吊点的距离)来连续调节产品刚度和频率，实现频率的连续性调节，调节方式方便、简单、有效；调节频率时不改变质量块大小，也就保证了减振效果不会降低；颗粒质量块内部的颗粒群与外壳内部、隔板之间以及颗粒群之间进行摩擦、碰撞，大量消耗振动能量，有效减小外界激励引起的结构响应；防碰撞支架上的粘弹性材料通过与质量块整体的碰撞消耗能量，减小结构响应；各个部分均可拆分为若干个装配式构件，便于运输及现场安装，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的用于风电塔筒的装配式阻尼装置的结构示意图；

图2为本发明的质量系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例

如图1和图2所示，本发明的用于风电塔筒的装配式阻尼装置，包括刚度系统、质量系统、阻尼系统及防护系统，质量系统设置在刚度系统的下部，质量系统的底部连接有阻尼系统，阻尼系统的侧面设置有防护系统；每一个部分均可拆分为若干个装配式构件，安装时可将各装配式构件先吊装至相应位置，现场组装、安装、调试。

刚度系统包括悬挂框架1及吊装组件2，吊装组件2的上端悬挂在悬挂框架1的底部，吊装组件2的下端通过锚定板与质量系统3相连接。

悬挂框架1一般由水平组件、竖向组件、调节装置和夹片锚具等组成，主要用于悬挂吊装组件2，调节摆长等功能；

吊装组件2为吊杆或者吊索；一般为金属材料(钢、铜、铝等)、复合材料(碳纤维索或棒、玻璃纤维杆等)构件，形式可为单根或者多根，吊装组件2的上端连接于悬挂框架1，吊装组件2的下端通过锚定板与质量系统3的中部质量块33连接。

质量系统3包括上部质量块32、中部质量块33、下部质量块34及颗粒质量块31；上部质量块32、中部质量块33和下部质量块34一般可由钢材、铅块、混凝土或灌浆料等材料构成或多种材料混合构成。

中部质量块33的水平尺寸较大，用于与吊装组件2进行连接。

上部质量块32和下部质量块34可拆分成多个质量组件，相互之间通过螺杆或螺栓进行连接。

颗粒质量块31由外壳、隔板、缓冲材料和颗粒群组成；其中，颗粒群一般由钢材、铅、铝、塑料等材料构成或多种材料混合构成，大小为1-60mm的不等直径的圆球组成。

阻尼系统为粘滞阻尼箱6；粘滞阻尼箱6主要由上部构件即阻尼箱中具有粘度的粘滞体组成。振动时，上部构件在阻尼箱中的粘滞体中运动，产生阻尼力，吸收振动能量，减小振动反应。相比杆式阻尼器，为开放性布置，解决了易渗漏、内部热量不易耗散、长期性能难以保障的问题。

阻尼系统的频率计算原理：

频率计算：根据结构动力学，阻尼装置属于单自由度体系，自身频率计算公式如下：

ω为圆频率；k为刚度；m为质量；f为频率；

刚度计算：针对吊索/吊杆式结构，以吊索为例，

g为重力加速度；

l摆长，质量中心离吊点距离。

综合式(1)-(3)，可根据相关参数计算得出最终频率计算公式，如下：

可以看出，频率与质量无关，仅与摆长相关，可通过调整摆长(即质量块中心距离吊点的距离)调整阻尼装置频率大小。

防护系统包括防碰撞支架4，防碰撞支架4设置在阻尼系统的侧面，防碰撞支架4面向所述阻尼系统的表面设置有粘弹性材料5。

防护系统用于：(1)质量系统3的水平限位，(2)作为阻尼系统的一部分，为系统提供耗能。防碰撞支架4距离质量块水平距离为0.5-2m，粘弹性材料5贴于防碰撞支架4的内侧，厚度为10-50mm。

本发明的用于风电塔筒的装配式阻尼装置的工作原理：

通过在风电塔筒结构上增加一个本发明的用于风电塔筒的装配式阻尼装置，在风电塔筒主结构受到外界动态力作用(如风荷载)时，本发明的用于风电塔筒的装配式阻尼装置提供一个频率几乎相等，与结构运动方向相反的力，来部分抵消外界激励引起的结构响应。为达到最佳减振效果，通常需要将本发明的用于风电塔筒的装配式阻尼装置的频率调整为与风电塔筒结构频率相近。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。