扰流器、风机塔筒及包括其的风力发电机的制作方法

本发明涉及避免涡激振动技术领域，特别涉及一种扰流器、风机塔筒及包括其的风力发电机。

背景技术：

风力发电机，也叫风机，是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风机包括塔筒、叶片及发电机组等部分。大部分的风力发电机组所配备的塔筒，其横截面均为圆形截面，当风经过塔筒表面时，非常容易发生涡激振动，尤其是在塔筒吊装以及机组断电状态。

塔筒的涡激振动是一种共振现象，对塔筒以及整个机组均有较大的危害，一旦发生，不仅会对塔筒及其连接紧固件产生严重的疲劳损伤，威胁到塔筒的寿命，还可能引起塔筒的空气动力失稳，产生严重的结构破坏，甚至导致整个机组的坍塌，造成严重的经济损失。因此，必须想办法抑制塔筒涡激振动的发生。

目前行业内抑制塔筒涡激振动的三种方法及存在的问题如下：

1、使用临时扰流条法。临时扰流条一般采用发泡塑料制作，寿命期比较短，无法长期使用。目前在机组吊装时是作为一种工装，机组吊装完成以后要拆除用于下一个机组的吊装。一套临时扰流条可以用于5～8台机组吊装。另外，当风机运行一段时间以后，如果发生断电，由于临时扰流条已拆除，则无法抑制塔筒涡激振动。

2、使用阻尼器法。阻尼器只能抑制某阶特定频率，抑制效果取决于阻尼器与风力发电机组模态质量比，而且成本比较高。因此，阻尼器更多的时候是当作工装阻尼器临时使用。机组吊装完成以后也需要拆除，并用于下一个机组的吊装。因而阻尼器无法在机组全生命期内抑制塔筒涡激振动，也无法在断电的情况下抑制塔筒涡激振动。

3、使用主动偏航对风法。当机组通电时，可以通过主动偏航对风破坏流场抑制涡激振动，而一旦机组断电，则无法再对机组进行偏航对风，也就无法抑制塔筒涡激振动。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种扰流器、风机塔筒及包括其的风力发电机。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种扰流器，其特点在于，包括扰流部及连接部，扰流部包括破流端及多个侧面，破流端及多个所述侧面相连构成多面体，破流端位于扰流器的前端，连接部为环状连接部，环状连接部外侧设置扰流部。

较佳的，扰流器用于抑制风机塔筒的涡激振动。

在本方案中，扰流器在风力发电机塔筒吊装前安装，与塔筒主体具备相同的设计寿命，可以在风力发电机组全生命周期内抑制塔筒涡激振动的发生，而且在风力发电机组全生命周期内不用维护，使用成本低。

较佳的，连接部为连接板。

较佳的，环状连接部包括多个连接段，多个连接段之间可拆卸的连接，每个连接段上至少设置一个扰流部。

在本方案中，采用上述结构形式，便于现场将扰流器安装到位。

较佳的，环状连接部分为3个连接段，每个连接段之间通过紧固件连接。

在本方案中，采用上述结构形式，不会对安装扰流器的本体外表面油漆等造成损伤。

较佳的，连接部与扰流部以焊接的方式连接。

在本方案中，采用上述结构形式，提高了扰流部与连接部连接的牢固程度，避免了扰流部的意外脱落，提高了扰流器寿命，降低了使用成本。

较佳的，多个侧面构成棱柱，破流端为棱柱的一条侧楞。

在本方案中，采用上述结构形式，将破流端融入到侧面，简化了结构设计，降低了制造成本。

较佳的，多个侧面的数量为5个，5个侧面构成三棱柱，破流端为三棱柱的一条侧楞。

在本方案中，采用上述结构形式，进一步简化了结构设计。

较佳的，三棱柱为内部中空结构的壳体，壳体的厚度为0.5mm-5mm。

在本方案中，采用上述结构形式，极大的降低了扰流器的重量，便于扰流器安装，降低制造成本。

较佳的，三棱柱为直棱柱，直棱柱的底面为等边三角形，等边三角形的边长为200mm-300mm。

在本方案中，采用上述结构形式，不需要分辨安装面，降低了安装难度，便于产品的自动化生产。

较佳的，多个侧面的数量为6个，6个侧面构成板状的六面体，六面体中较窄且较长的面为破流端。

在本方案中，采用上述结构形式，进一步简化了结构设计。

一种风力发电机塔筒，包括塔筒本体，其特点在于，塔筒本体设置多个如上任意一种扰流器。

较佳的，多个扰流器分层设置。

在本方案中，采用上述结构形式，既保证了扰流器效果，又避免了塔筒从上到下全部安装扰流器，降低了安装成本。

较佳的，扰流部的破流端与扰流器的安装平面的夹角为45°-70°。

在本方案中，采用上述结构形式，能更好的使空气流过塔筒，避免发生涡激振动。

较佳的，扰流器的安装平面为风力发电机塔筒的径向平面。

较佳的，风力发电机塔筒的顶部设有法兰面，法兰面与距离法兰面最近的一层扰流器的安装平面的距离为1.5m-3m，相邻两层扰流器的安装平面的距离为1.2m-1.5m。

较佳的，风力发电机塔筒与扰流器之间的缝隙用硅胶密封。

在本方案中，采用上述结构形式，可以防止雨水堆积在扰流器与塔筒之间的缝隙处，还可以避免由于扰流器和塔筒之间存在间隙而产生额外的噪音。

较佳的，扰流器的材料为不锈钢。

在本方案中，采用上述结构形式，成本低廉并且，具有较长的使用寿命，也避免了扰流器生锈腐蚀塔筒的问题。

较佳的，扰流部的破流端以螺旋线的形式设置在塔筒本体的外侧。

在本方案中，采用上述结构形式，能更好的使空气流过塔筒，避免塔筒发生涡激振动。

一种风力发电机，其特点在于，包括如上所述的任意一种风力发电机塔筒。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明的积极进步效果在于：

本发明扰流器、风机塔筒及包括其的风力发电机，由环状连接部与扰流部构成的扰流器结构简单，制造成本低，也便于将扰流器安装到需要的地方。扰流器在风力发电机塔筒吊装之前进行安装，与塔筒主体具备相同的设计寿命，可以在风力发电机组全生命周期内抑制塔筒涡激振动的发生，而且在风力发电机组全生命周期内不用维护，使用成本低。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例1中扰流部的结构示意图

图3为本发明实施例2的结构示意图。

图4为本发明实施例3的结构示意图。

图5为本发明实施例4中扰流部的结构示意图。

图6为本发明实施例5的结构示意图。

图7为本发明实施例5中风机塔筒的俯视图。

图8为本发明实施例5中破流端与连接部上表面夹角的结构示意图。

附图标记说明：

扰流部1

侧楞11

侧面12

底面13

窄侧面14

连接部2

连接板21

折边22

塔筒本体3

塔筒法兰面31

螺旋线32

具体实施方式

下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种扰流器，包括扰流部1及连接部2，扰流部1包括破流端及多个侧面，破流端与多个侧面直接相连构成多面体，破流端位于所述扰流器的前端。破流端用于分开流体，分开后的流体沿着侧面分流，从而改变流体的流动方向，避免出现涡激振动现象。连接部2为环状连接部。

为了达到降低涡激振动的目的，可以将本发明的扰流器在风力发电机塔筒吊装前安装到位，本发明的扰流器与塔筒主体具备相同的设计寿命，可以在风力发电机组全生命周期内抑制塔筒涡激振动的发生，而且在风力发电机组全生命周期内不用维护，使用成本低。

如图2所示，图中三棱柱为本实施例扰流部结构示意图。本实施例将扰流部1设计为三棱柱。三棱柱形的扰流部1包括3个侧面12及2个底面13，其中一条侧楞11为破流端。侧楞11将流体一分为二，分开后的流体沿着紧邻破流端的两个侧面12继续流动。从而改变流体的流动方向，避免出现涡激振动现象。

为了达到降低扰流器重量的目的，还可以将扰流器1的三棱柱设计为中空结构的壳体，壳体的厚度优选为0.5mm-5mm。

作为一种替代的方案，还可以将图1中扰流器1的底面13设计为与侧面12垂直，即将三棱柱设计为直棱柱，同时，底面13设计为等边三角形，三角形边长优选为200mm-300mm。采用上述结构形式，不需要分辨安装面，降低了安装难度，也便于扰流器的自动化生产。

实施例2

如图3所示，本实施例的结构与实施例1基本相同，其不同之处在于：

本方案将连接部2设计为连接板21。连接板21的两端设置折边22，折边22预钻螺栓孔，折边22之间通过螺栓组件连接在一起，从而构成环状。本方案避免了扰流器安装过程中对安装本体外表面油漆等造成损伤。

实施例3

如图4所示，本实施例的结构与实施例2基本相同，其不同之处在于：

本方案中连接部2将3个连接板21顺次连接在一起，3个连接板21头尾相接，构成环状，每个连接板21外侧设置1个扰流部1。

作为一种替代的方案，也可以将本方案中连接板21的数量根据实际情况增减，每个连接板21外侧也可以设置多个扰流部1。

作为一种优选的方案，还可以将扰流部1与连接部2以焊接的方式连接在一起。本方案提高了扰流部1与连接部2连接的牢固程度，避免了扰流部1的意外脱落，提高了扰流器的寿命，降低了扰流器的使用成本。

实施例4

如图5所示(图中未显示连接部2)，本实施例的结构与实施例1的不同之处在于：

本方案中扰流部1为矩形板。矩形板状的扰流部1包括两个侧面12、两个底面13及两个窄侧面14构成，位于前面的窄侧面14为破流端。窄侧面14分开流体，两个侧面12分别构成流体的阻隔壁，流体沿着侧面12分开流动，也能达到避免出现涡激振动现象的目的。

实施例6

如图6及图7所示，本实施例为一种风力发电机塔筒。该风力发电机塔筒包括塔筒本体3，塔筒本体3外周设置多个本发明扰流器。扰流器在风力发电机塔筒本体3吊装之前进行安装到位。空气流经塔筒本体3时，扰流器的破流端11将空气流分开，空气流沿着扰流器侧面分别向上、向下流动，避免了空气流与塔筒本体3发生涡激振动。并且，扰流器与塔筒主体3具备相同的设计寿命，可以在风力发电机组全生命周期内抑制塔筒本体3涡激振动的发生，而且在风力发电机组全生命周期内不用维护，使用成本低。

作为一种优选的方案，还可以将扰流器分层设置在塔筒本体3上，不需要将塔筒本体3从上到下全部安装扰流器，降低了安装成本。

如图8所示，作为一种优选的方案，还可以将扰流部1的破流端11与连接部2的上表面夹角α为45°-70°。如果扰流器没有连接部2，则可以将扰流部1的破流端11与塔筒本体3的径向平面夹角α设定在45°-70°，同样能达到避免发生涡激振动的目的。

作为一种替代的方案，还可以塔筒本体3的法兰面31与距离法兰面31最近的一层扰流器安装平面的距离h1为1.5m-3m，相邻两层扰流器安装平面的距离h2为1.2m-1.5m。

为了避免扰流器与塔筒本体3之间的缝隙堆积雨水，还可以将塔筒本体3与扰流器之间的缝隙用硅胶密封。同时，还可以避免由于扰流器和塔筒之间存在间隙而产生额外噪音的问题。

为了避免扰流器生锈腐蚀塔筒本体3，还可以将扰流器材料选为不锈钢。

作为一种替代的方案，还可以将扰流部1的破流端11沿着塔筒本体3上的螺旋线32布置，能更顺利的使空气流过塔筒，避免塔筒发生涡激振动。

本发明扰流器还可以应用到其他涉及到避免涡激振动的技术领域，比如：大型烟囱、信号塔、灯柱等高耸结构的外壁均可应用，本发明扰流器均能达到分开流体，改变流体流向，从而避免涡激振动的目的。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。