专利名称：阻尼减振装置及使用该装置的风力发电高塔的制作方法
技术领域：
本发明属于风力发电领域，涉及一种阻尼减振装置及使用该装置的风力发电高 塔。
背景技术：
随着人类社会能源消耗的不断增长，煤炭、石油、天然气等不可再生能源的大量开 采对能源持续供给形成了很大的压力，能源匮乏与环境污染已经成为世界各国共同面对的 一个巨大挑战。调整能源结构，开发可再生能源、清洁能源是解决上述问题的一条重要途 径。风能作为一种清洁能源受到了普遍关注，近年来在国内外得到了大力发展。随着风力 发电机组装机容量的不断增加，机组的支撑结构——风力发电高塔也不断向大型化发展， 超过IOOm的塔架已非常普遍。与高耸结构类似，这样的细长结构在风荷载、地震作用、海浪 作用等动力荷载作用下会产生显著的动力响应和大幅变形。对风力发电而言，塔体的过大 变形及振动将影响机舱内传动系统的工作，降低风电机组的发电效率。塔体的频繁振动也 会缩短塔体的疲劳寿命，甚至可能导致强度破坏或疲劳破坏所引起的倒塔事故，给国家和 社会带来不可估量的损失。鉴于风机机舱及塔身内部空间有限，真正适用于风塔振动控制 的装置还未得到研发。故有必要研发出一种符合风力发电高塔特点的振动控制装置，从而 使得风塔振动控制的工程应用成为可能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种阻尼减振装置及使用该装 置的风力发电高塔，其减振效果显著、构造简单、不占用风机机舱空间，且能解决风机在极 端天气下的运行隐患。为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是一种阻尼减振装置，其包括第一钢板、第二钢板和粘弹性材料，粘弹性材料夹于第 一钢板和第二钢板之间。所述粘弹性材料通过硫化的方式与第一钢板、第二钢板相连。所述粘弹性材料为天然橡胶、丁基橡胶、有机硅胶或氯丁橡胶。所述第一钢板为平行的两块，第二钢板插入第一钢板的平行的两块钢板之间。一种使用上述阻尼减振装置的风力发电高塔，包括基础、塔架、机舱及内部结构、 轮毂、桨叶和阻尼减振装置，阻尼减振装置安装于塔架中。所述阻尼减振装置至少为4个，对称安装于塔架的同一高度处。本发明的阻尼减振装置利用粘弹性材料同时具备粘性和弹性的特点，当风塔受外 荷载作用发生弯曲变形时，塔身两侧分别产生伸长和缩短变形，从而使得固定于塔身的减 振装置内部的粘弹性材料产生剪切变形并耗能。通过粘弹性材料将外部输入的一部分能量 耗散或转化为热能，这种减振装置能够有效减小塔体动力反应，以达到减振的目的。由于采用了上述方案，本发明具有以下特点(1)采用本发明风力发电高塔减振装置的风电机组，控制力主要借助于粘弹性材料剪切变形所提供的弹性恢复力及阻尼力。 减振装置的制作方便简易，成本较低；( 通过粘弹性材料的有效耗能，本发明的风力发电 高塔减振装置可以较好地减少和控制塔体的动力响应，从而能够克服目前常用风力发电高 塔系统所存在的抗振性能差，容易在强风、强浪等自然因素作用下发生破坏的缺点，延长风 力发电高塔系统的工作寿命，增加风电机组运行的安全稳定性。
图1是贴壁差动式粘弹性阻尼减振装置安装于风力发电高塔塔身内部的示意图。图2是贴壁差动式粘弹性阻尼减振装置的俯视原理图。图3是贴壁差动式粘弹性阻尼减振装置的结构原理图。
具体实施例方式以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。图1示出了本发明的结构，由图1可见，本发明的风力发电高塔系统包括基础1、 塔架2、机舱及内部结构3、轮毂4、桨叶5、贴壁差动式粘弹性阻尼减振装置6。贴壁差动式 粘弹性阻尼减振装置6安装在塔架2中。一般而言，可以在塔架2的同一高度处沿环向对 称地安装四个阻尼减振装置6，如图2所示。较佳的安装位置为塔体的半高处。当需要的 被动控制力较大时，也可在塔架2的其他高度处对称地增设四个阻尼减振装置。贴壁差动 式粘弹性阻尼减振装置6的构造如图3所示，包括外部钢板7、内部钢板8、粘弹性材料9、 螺栓10。钢板可选用普通钢板，其尺寸需与塔架尺寸相符合，以便安装。粘弹性材料一般 可以选用天然橡胶、丁基橡胶、有机硅胶、氯丁橡胶等。各部分的位置关系为外钢板7通过 螺栓10连接于塔架2相对较低处的塔壁上，内钢板8通过螺栓连接或焊接的形式固定于塔 架2相对较高处的塔壁上，外钢板7与内钢板8之间夹有粘弹性材料9，粘弹性材料9通过 硫化的方式与内外钢板相连。贴壁差动式粘弹性阻尼减振装置6的工作原理是塔架2在 风、地震等水平荷载作用下发生弯曲变形，塔架2两侧的塔壁分别发生伸长及缩短变形，故 外钢板7与内钢板8之间的塔壁发生轴向变形，利用这段塔壁的变形差，内外钢板之间就能 发生相对运动，从而使内外钢板之间的粘弹性材料产生往复剪切滞回变形，以吸收和耗散 能量。这样就可以显著降低风力发电高塔的动力响应，延长风电发电高塔系统的工作寿命， 并增加风电机组运行的安全稳定性。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的 一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施 例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的 保护范围之内。
权利要求
1.一种阻尼减振装置，其特征在于其包括第一钢板、第二钢板和粘弹性材料，粘弹性 材料夹于第一钢板和第二钢板之间。
2.如权利要求1所述的阻尼减振装置，其特征在于所述粘弹性材料通过硫化的方式 与第一钢板、第二钢板相连。
3.如权利要求1所述的阻尼减振装置，其特征在于所述粘弹性材料为天然橡胶、丁基 橡胶、有机硅胶或氯丁橡胶。
4.如权利要求1所述的阻尼减振装置，其特征在于所述第一钢板为平行的两块，第二 钢板插入第一钢板的平行的两块钢板之间。
5.一种使用权利要求1所述的阻尼减振装置的风力发电高塔，其特征在于其包括基 础、塔架、机舱及内部结构、轮毂、桨叶和阻尼减振装置，阻尼减振装置安装于塔架中。
6.如权利要求5所述的风力发电高塔，其特征在于所述阻尼减振装置至少为4个，对 称安装于塔架的同一高度处。
全文摘要
本发明公开了一种阻尼减振装置及使用该装置的风力发电高塔，该阻尼减振装置包括第一钢板、第二钢板和粘弹性材料，粘弹性材料夹于第一钢板和第二钢板之间。并将该阻尼减振装置安装于风力发电塔架中，从而，通过粘弹性材料的有效耗能，本发明的风力发电高塔减振装置可以较好地减少和控制塔体的动力响应，克服目前常用风力发电高塔系统所存在的抗振性能差，容易在强风、强浪等自然因素作用下发生破坏的缺点。
文档编号F03D11/04GK102146975SQ201110029590
公开日2011年8月10日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者张自立, 李 杰, 白学远, 陈建兵, 黄凯 申请人:同济大学