一种用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的制作方法

1.本发明涉及风力发电机安全运行配套技术领域，特别是一种用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置。


背景技术：

2.随着社会的进步，环保意识越来越强，因此为了能够实现能源的清洁化，对于风能的利用越来越多，在高海拔风力大的地区，常常使用风力发电以对周围地区进行供电，为了能够让风力发电的发电量尽可能的平稳，就需要使用巨大的风力发电扇叶，并通过设置高耸的支撑套筒用来支撑风叶和发电机组，由于风在吹动风叶时，往往会产生一定频率的共振，带动套筒一同振动，而套筒往往较高，这就使得轻微的振动往往会带来大幅度的位移，长期受到振动，就会使得套筒出现垮塌的问题，此时就需要在套筒内安装用以降低共振的装置，但是目前市场上的防共振装置还是存在以下的问题：
3.一是现有的套筒对于共振的预防往往采用将塔筒进行加固，设置额外的支撑结构防止出现大幅度的位移，从而防止出现倒塌，但是风力吹动风叶产生的共振频率往往并非固定，直接通过额外的加固体进行加固，若是风叶共振频率与加固体相近时，就会带动加固体一同振动，使得加固体先行垮塌，无法支撑套筒，这时套筒便容易受到共振的影响；
4.二是现有的防共振装置，只能够被动的实现对共振的预防，这种预防方法，对于频率固定，且振幅不大的共振有着较好的预防效果，然而风力发电的共振来源于风叶受到风的吹动产生的，而风是自然产生的，不具备稳定性，因此导致风大风小产生的共振频率和振幅都不相同，从而使得现有的防共振装置效果不佳；
5.三是现有的共振防护装置，为了能够对共振产生足够的抵御能力，往往体积巨大，安装繁琐，而风力发电机组往往设置在高海拔的山地或是风力较大的海上，巨大的共振防护装置不利于运输，且安装过程中存在一定的安全问题等。


技术实现要素：

6.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
7.鉴于现有技术存在的问题，提出了本发明。
8.因此，本发明的目的是提供一种用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置，其能够实现对震动振幅的抵抗，降低振动的振幅甚至使得共振消失，实现套筒的稳定，有效延长风机套筒的寿命，防止垮塌。
9.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置，其包括风机套筒，其内部形成有容纳空腔；震动检测组件，所述震动检测组件位于风机套筒内，所述震动检测组件包括支撑架、处理模块和振幅传感器；所述支撑架与风机套筒的内壁垂直连接，所述处理模块安装在支撑架上，所述振幅传感器安装
在风机套筒的内壁上，并且振幅传感器与处理模块连接；震动控制组件，所述震动控制组件与震动检测组件连接；所述震动控制组件包括质块、磁块、磁场环以及电磁铁；所述质块安装在风机套筒内中心位置处；所述磁场环安装在质块底部；所述磁场环的内部固定安装有电磁铁，并且电磁铁在磁场环内呈环形矩阵设置；所述磁块与质块连接，并且磁块设置于磁场环的中心处；所述电磁铁与磁块构成磁吸结构；所述处理模块与电磁铁信号连接。
10.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：所述支撑架包括固定板、支撑主梁、支撑横架和固定块；所述固定板与风机套筒固定连接，且固定板在风机套筒内壁上呈环形矩阵设置；所述支撑主梁的两端分别支撑在互为中心对称的两块固定板上；每根所述支撑主梁上安装有两个固定块，并且这两个固定块关于支撑主梁的中心横轴对称；所述支撑横架一端与固定块连接，另一端与固定板连接；所述支撑横架对称设置在支撑主梁的两侧，并且与支撑主梁垂直设置；所述支撑横架之间构成方形结构。
11.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：所述处理模块安装在支撑主梁上，并位于风机套筒内中心位置处；所述振幅传感器以处理模块为中心呈环形矩阵设置，并固定安装在套筒的内壁上。
12.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：所述震动控制组件还包括质量块支架和转块；所述质量块支架的内壁与质块的外壁固定连接；所述质量块支架的外壁向内凹陷开设有与转块配合连接的转槽，所述转块通过转槽与质量块支架旋转连接；所述转槽内设置有滚珠，滚珠与质量块支架滚动连接；所述转块在质量块支架外围呈环形矩阵设置。
13.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：所述震动控制组件还包括液压撑杆和环壁；所述环壁安装在质块支架的底部；所述环壁上开设有与液压撑杆配合连接的轴槽；所述转块的外壁向内凹陷开设有避让槽,所述避让槽的槽壁上设有与液压撑杆配合连接的转轴；所述液压撑杆的一端通过转轴与转块旋转连接，另一端通过轴槽与环壁转动连接；所述液压撑杆为伸缩结构，且液压撑杆呈环形矩阵设置。
14.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：所述震动控制组件还包括支撑板和支撑杆；所述支撑板安装在环壁的底部；所述支撑板为圆环形设置，并且设置于风机套筒内中心处；所述支撑杆的一端与支撑板的外壁连接，另一端与风机套筒的内壁固定连接；所述支撑杆在支撑板外围呈环形矩阵设置。
15.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：所述震动控制组件还包括固定套管、缓冲杆和阻尼台；所述阻尼台设置于支撑板圆环的中心处，且阻尼台与质块滑动连接；所述固定套管的一端固定在支撑板的内壁上，并且固定套管在支撑板内壁上呈环形矩阵设置；所述固定套管内设有缓冲弹簧；所述缓冲杆一端安装在阻尼台的外壁上，另一端插入固定套管内并通过缓冲弹簧与固定套管滑动连接，缓冲杆与缓冲弹簧构成弹簧复位结构；所述缓冲杆在阻尼台外围呈环形矩阵设置。
16.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：所述震动控制组件还包括连接杆；所述磁场环安装在支撑板的底部；所述磁块通过连接杆与阻尼台连接。
17.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：还包括连接件；所述连接件包括吊环和钢索；所述吊环安装在固定块上；所述钢索的两端分别连接吊环和质量块支架；所述钢索在风机套筒内呈矩阵设置。
18.作为本发明所述用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的一种优选方案，其中：所述固定块为分离式结构，且固定块通过螺栓将自身的分离式结构相互固定；所述螺栓关于固定块的中心线对秤设置。
19.本发明的有益效果：本发明通过设置的振幅传感器能够对传递的振动进行检测，并通过处理模块控制电磁铁，通过电磁铁产生的磁场控控制质块的移动振幅和振动频率，使得质块与检测的振动振幅相等，方向相反，从而抵消振动波，实现套筒的稳定。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
21.图1为用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置的整体主视剖面结构示意图。
22.图2为图1中x处放大结构示意图。
23.图3为图1中y处放大结构示意图。
24.图4为图1中z处放大结构示意图。
25.图5为风机套筒与处理模块连接俯视剖面结构示意图。
26.图6为风机套筒与质量块支架连接俯视结构示意图。
27.图7为风机套筒与支撑板连接俯视剖面结构示意图。
28.图8为支撑板三维结构示意图。
29.图9为本发明工作原理示意图。
具体实施方式
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
31.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
32.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
33.实施例1
34.参照图1～图8，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种用于风力发电机套筒支撑架的主动式防共振装置，包括风机套筒100、震动检测组件200、震动控制组件300和连接件400。风机套筒100其内部形成有容纳空腔h，震动检测组件200通过连接件400与震动
控制组件300连接，三者均位于风机套筒 100内，且震动控制组件300位于震动检测组件200的下方；其中，震动检测组件200包括支撑架201、处理模块202和振幅传感器203；支撑架201与风机套筒100的内壁垂直连接，处理模块202安装在支撑架201上，振幅传感器203安装在风机套筒100的内壁上，并且振幅传感器203与处理模块202连接。
35.具体的，震动控制组件300包括质块301、磁块302、磁场环303以及电磁铁304；质块301安装在风机套筒100内中心位置处，优选的质块301采用钢材制成；为使质块301移动正常并得到足够的支撑，在质块301的外围设置有质量块支架305，质量块支架305与质块301固定连接用于固定质块301；质量块支架305的外壁设置有转块306，且转块306一侧设置有液压撑杆307，液压撑杆307下方连接有环壁308；其中，质量块支架305的外壁向内凹陷开设有与转块306配合连接的转槽m，转块306通过转槽m与质量块支架305旋转连接；另外转槽m内设置有滚珠n，并且滚珠n与质量块支架305滚动连接；转块306 在质量块支架305外围呈环形矩阵设置，且转块306与质量块支架305相互卡合。环壁308安装在质块支架305的底部，环壁308上开设有与液压撑杆307配合连接的轴槽b；转块306的外壁向内凹陷开设有避让槽k,避让槽k的槽壁上设有与液压撑杆307配合连接的转轴c；液压撑杆307的一端通过转轴c与转块306 旋转连接，另一端通过轴槽b与环壁308转动连接；所述液压撑杆307为伸缩结构，且液压撑杆307呈环形矩阵设置。通过设置的液压撑杆307能够实现对质块301的有力支撑，并利用转块306上设置避让槽k能防止质块301移动时受到液压撑杆307的阻碍。
36.进一步的，为使风机套筒100发生共振时能够减轻震动，并保证风机套筒 100的稳固，在环壁308的底部设有支撑板309，支撑板309与环壁308固定连接；支撑板309的外壁上设置有支撑杆310，支撑杆310的一端固定在支撑板309 的外壁上，另一端与风机套筒100的内壁固定连接；另外支撑板309为圆环形设置，并且设置于风机套筒100内中心处，所述支撑杆310在支撑板309外围呈环形矩阵设置。此外，在支撑板309的圆环中心处设置有阻尼台313，且阻尼台313与质块301滑动连接；支撑板309的内壁上设有固定套管311，阻尼台313的外壁上设有与固定套管311配合连接的缓冲杆312；其中固定套管311 的一端固定在支撑板309的内壁上，并且固定套管311在支撑板309内壁上呈环形矩阵设置；固定套管311内设有缓冲弹簧311a；缓冲杆312一端安装在阻尼台313的外壁上，另一端插入固定套管311内并通过缓冲弹簧311a与固定套管 311滑动连接，缓冲杆312与缓冲弹簧311a构成弹簧复位结构，并且缓冲杆312 在阻尼台313外围呈环形矩阵设置。
37.进一步的，磁场环303安装在支撑板309的底部，并与支撑板309固定连接；磁场环303的内部固定安装有电磁铁304，并且电磁铁304在磁场环303内呈环形矩阵设置，磁块302设置于磁场环303的中心处，电磁铁304与磁块302构成磁吸结构；磁块302为永磁体，磁块302通过连接杆314与阻尼台313连接，其中连接杆314与磁块302螺纹连接，连接杆314与阻尼台313也为螺纹连接。通知设置磁场环303控制阻尼台313的移动，从而产生相反的牵引力，用以抵消共振的振幅。
38.进一步的，支撑架201包括固定板201a、支撑主梁201b、支撑横架201c和固定块201d。固定板201a与风机套筒100固定连接，且固定板201a在风机套筒 100内壁上呈环形矩阵设置；支撑主梁201b的两端分别支撑在互为中心对称的两块固定板201a上；每根支撑主梁201b上均安装有两个固定块201d，并且这两个固定块201d关于支撑主梁201b的中心横轴对称；支撑横架201c一端与固定块201d连接另一端与固定板201a连接；支撑横架201c对称
设置在支撑主梁 201b的两侧，并且与支撑主梁201b垂直设置；支撑横架201c之间构成方形结构。固定块201d为分离式结构，且固定块201d通过螺栓h将自身的分离式结构相互固定，并且螺栓h关于固定块201d的中心线对秤设置。另外，连接件 400包括吊环401和钢索402；吊环401安装在固定块201d上；钢索402的两端分别连接吊环402和质量块支架305，并且钢索402在风机套筒100内呈矩阵设置。其中，处理模块202安装在支撑主梁201b上，并位于风机套筒100内中心位置处；所述振幅传感器203以处理模块202为中心呈环形矩阵设置，并固定安装在套筒100的内壁上。实用时，利用设置的振幅传感器203接收共振振幅，并通过处理模块202实现反向信号控制，利用设置的支撑主梁201b以及支撑横架201c传递牵引力，从而抵消共振。
39.实施例2
40.参照图1～9，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例，本发明在安装时，需要将本安装到风机套筒100的内部，先将固定板201a固定安装在风机套筒100的内壁上，之后将支撑主梁201b的两端分别固定支撑在两块固定板201a上，并且固定板201a在风机套筒100内横穿，使得其安装在风机套筒100的中线处，从而保证受力。之后将支撑横架201c安装在支撑主梁201b 两侧，并通过固定块201d使得支撑横架201c与支撑主梁201b连接，再利用螺栓h将固定块201d固定住，从而使支撑横架201c与支撑主梁201b连接牢固，然后再将支撑横架201c的另一端固定在固定板201a上。通过支撑横架201c与风机套筒100之间预留间隙，在风机套筒100竖立后，便于设置维护风力发电机组的爬升电梯，以供维护人员后期到风力发电机顶端维护。之后将处理模块 202固定安装在支撑主梁201b顶部中心位置，保证其到达风机套筒100内壁的任意一处距离相等，然后将振幅传感器203利用线材连接到处理模块202上，保证两者的信号连接，再将振幅传感器203固定在风机套筒100的内壁上；在固定块201d的底部安装固定好吊环401，将钢索402套在吊环401上；此时将包裹着质块301的质量块支架305利用钢索402吊装在风机套筒100内下方中心处，并保证各根钢索402的吊装长度相等，当质量块支架305吊装完成后，将转块306通过转槽m与质量块支架305旋转连接，再将液压撑杆307的一端通过转轴c转块306上，另一端安装到环壁308上的轴槽b内；之后将支撑板309 固定安装在环壁308的底部，此时支撑板309通过液压撑杆307的调节，位于风机套筒100内部中心处，并利用支撑杆310将支撑板309固定在风机套筒100内部，从而使得阻尼台313处于质块301的正下方，且与质块301接触；连接杆 314利用螺纹连接到阻尼台313的底部中心位置处，再将磁块302连接到连接杆 314上，使磁块302处于磁场环303的中心处，此时完成装置安装。
41.安装完成后，将风机套筒100设置于风力强劲的地方，并将风力发电机设置于风机套筒100上方用于发电，由于风力发电机受到风力吹动时，容易产生一定的振动，当振动处于某一频率时，就会造成风机套筒100与其发生共振，从而造成风机套筒100的晃动，在晃动过程中，此时振幅传感器203将会接收到振动，并将其传递到处理模块202内进行数据处理，获得振动频谱，此时处理模块202根据收集的振动频谱以及各个振幅传感器203的数据，从而得知振动的方向以及振动幅度频率等参数；另外需要说明的是处理模块202由示波器和单片机组成，示波器接收振动波信号后输出给单片机，单片机再处理信号形成反向的简协波，从而向电磁铁304发出反向信号，电磁铁304接收到信号后，开始启动，通过改变电流方向以及电流强度，电磁铁304在磁场环303中产生磁场从而使得内部的磁块302受到吸引，并
在磁场内移动，由于内部的磁场根据振动不断变化，使得磁块302的运动状态也在发生改变。
42.进一步的，因磁块302通过连接杆314与阻尼台313固定连接，也就使得磁块302带动阻尼台313移动，使得阻尼台313在支撑板309内移动，阻尼台313 移动时，四周设置的缓冲杆312在固定套管311内晃动，从而压缩缓冲弹簧311a，防止阻尼台313移动产生的振动传递到支撑板309上，由于阻尼台313的移动，会带动质块301移动，质块301移动时，使得质量块支架305跟着一起移动，使得其外壁上的转块306利用滚珠n在转槽m内转动，此时根据移动的方向不同的转块306旋转角度不同，并且转块306会跟随质量块支架305一同移动，此时液压撑杆307也就会根据转块306的移动方向，而伸长或是收缩，同时液压撑杆307与转块306连接处会通过转轴c在避让槽b的槽壁上旋转滑动，液压撑杆307另一端则会通过轴槽b与环壁308发生转动，从而实现对质量块支架305 的支撑，随着质量块支架305的移动，使得钢索12也发生移动，且由于质块2 采用钢材制成，其质量较高，此时就使得钢索402产生较大的牵引拉力，并通过吊环401传递到固定块201d上，进而传递给支撑主梁201b与支撑横架201c，而支撑主梁201b与支撑横架201通过固定板201与风机套筒100固定连接，也就使得牵引力传递到风机套筒100上，且由于传递到风机套筒100上的牵引力方向与振动方向相反，进而使得风机套筒100的振动减弱，甚至停止振动，从而防止因为共振导致的风机套筒100的垮塌。
43.综合所述，本通过设置的质块301，并利用质块301的移动，从而产生巨大的牵引力，通过牵引力实现对共振振幅的抵抗，从而降低振动的振幅甚至使得共振消失，进而使得风机套筒100不会产生长距离的位移晃动，也就防止其金属疲劳的产生，能够有效的延长风机套筒100的寿命，防止垮塌；另外，利用设置的振幅传感器203能够对传递的振动进行检测，并通过处理模块202控制电磁铁304，从而使得磁场环303内能够产生不断变化的磁场，以达到控制质块 301反向移动的效果，实现反向牵引力的施加，从而抵消共振；此外，利用设置固定板201a与风机套筒100固定，并通过支撑主梁201b和支撑横架202c实现支撑整个装置，同时利用支撑杆310将支撑板309支撑住，将整个装置分成多个部分分别安装，设备安装起来更简单方便，便于检修维护。
44.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
45.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特
征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。
46.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
47.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。