专利名称：一种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：
本实用新型属于风力发电领域，涉及一种圆球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。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种减振装置及使用该装置的风力发电高塔，其结构简单、减振效果明显，可以解决风力机在极端天气下的运行隐
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)Qi、O为达到以上目的，本实用新型的解决方案是一种减振装置，其包括金属圆球、球壳底座和上部盖板，球壳底座内设有腔体，上部盖板安装于球壳底座上，上部盖板与球壳底座的腔体形成密封腔，金属圆球置于球壳底座的腔体内。所述球壳底座的腔体表面设置有粘弹性材料阻尼层。所述球壳底座选用轻质高强材料。所述轻质高强材料为轻质金属、PVC高强塑料或纤维复合材。所述腔体为半球型，其直径小于球壳底座的边长。所述上部盖板采用普通钢板。所述金属圆球选用钢或铅。所述粘弹性材料阻尼层选用天然橡胶、丁基橡胶、有机硅胶或氯丁橡胶。一种使用上述减振装置的风力发电高塔，其包括基础、塔架、机舱、轮毂和桨叶，其还包括减振装置，减振装置安装于机舱顶部或塔架内。所述减振装置中金属圆球的质量为其所安装的塔体总质量的0. 5% _2%。[0015]由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果(1)本实用新型的振动耗能主要依靠金属圆球的滚动，因而制作方便简易，成本较低；(2)由于本风力发电高塔振动控制系统采用圆球减振装置可以较好地减少和控制水平方向的振动，因而可以克服目前常用的风力发电高塔系统存在的抗振性能差，容易被强风、强浪等自然因素破坏的缺点， 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是本实用新型风力发电高塔的结构示意图。图2是图1所示风力发电高塔的圆球减振装置的主视结构示意图。图3是图1所示风力发电高塔的圆球减振装置的俯视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。如图1所示，本实用新型的风力发电高塔包括基础1、塔架2、机舱3、轮毂4、桨叶 5和圆球减振装置6。圆球减振装置6 —般安装在机舱3顶部，当圆球减振装置6尺寸较小时，也可安装在塔架内部靠近机舱处。圆球减振装置6的详细构造如图3所示，包括金属圆球7、球壳底座8、上部盖板9、粘弹性材料阻尼层10。球壳底座8安装在机舱3的顶部，两者间采用焊接的方式固定连接。球壳底座8内设空腔，腔体为半球型，其直径小于球壳底座 8的边长，且球壳底座8的腔体表面设置粘弹性材料阻尼层10，粘弹性材料阻尼层10通过硫化的方式附在球壳底座8上表面。金属圆球7放置于球壳底座8的腔体内，可在其中自由滚动。上部盖板9设置于球壳底座8顶部，目的是防止金属圆球7运动幅度过大而离开球壳底座8。金属圆球7—般可选用常见的密度较大金属，如钢、铅等，推荐使用铅作为圆球的材料。金属圆球7的尺寸可通过其质量及密度计算而得，其质量一般取塔体总质量的 0.5%-2%o球壳底座8 —般选用轻质高强材料，如轻质金属、PVC高强塑料、纤维复合材等。 上部盖板9可采用普通钢板。粘弹性材料阻尼层10 —般可以选用天然橡胶、丁基橡胶、有机硅胶、氯丁橡胶等。圆球减振装置6的工作原理是当塔架2发生振动时，位于机舱3顶部的圆球减振装置6随之振动，其内的金属圆球7相应地发生滚动，金属圆球7的重力及球壳底座8作用给金属圆球7的反力的合力提供金属圆球7运动的恢复力，粘弹性材料阻尼层10提供金属圆球7运动的阻尼力。金属圆球7的运动会产生作用于球壳底座8的惯性力，惯性力通过球壳底座8传递为作用于机舱3上的控制力。因此，安装有圆球减振装置6的本风力发电高塔在受到强风、强浪冲击时，可以通过圆球减振装置6中的金属圆球7的运动吸收外界施加给风力发电机组的能量，降低风力发电机组的动力响应，从而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实用新型。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，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种减振装置，其特征在于其包括金属圆球、球壳底座和上部盖板，球壳底座内设有腔体，上部盖板安装于球壳底座上，上部盖板与球壳底座的腔体形成密封腔，金属圆球置于球壳底座的腔体内。
2.如权利要求1所述的减振装置，其特征在于所述球壳底座的腔体表面设置有粘弹性材料阻尼层。
3.如权利要求1或2所述的减振装置，其特征在于所述球壳底座选用轻质高强材料。
4.如权利要求3所述的减振装置，其特征在于所述轻质高强材料为轻质金属、PVC高强塑料或纤维复合材。
5.如权利要求1或2所述的减振装置，其特征在于所述腔体为半球型，其直径小于球壳底座的边长。
6.如权利要求1或2所述的减振装置，其特征在于所述上部盖板采用普通钢板。
7.如权利要求1或2所述的减振装置，其特征在于所述金属圆球选用钢或铅。
8.如权利要求2所述的减振装置，其特征在于所述粘弹性材料阻尼层选用天然橡胶、 丁基橡胶、有机硅胶或氯丁橡胶。
9.一种使用权利要求1或2所述的减振装置的风力发电高塔，其包括基础、塔架、机舱、 轮毂和桨叶，其特征在于其还包括减振装置，减振装置安装于机舱顶部或塔架内。
10.如权利要求9所述的风力发电高塔，其特征在于所述减振装置中金属圆球的质量为其所安装的塔体总质量的0. 5% -2%。
专利摘要本实用新型公开了一种减振装置及使用该装置的风力发电高塔，该减振装置其包括金属圆球、球壳底座和上部盖板，球壳底座内设有腔体，上部盖板安装于球壳底座上，上部盖板与球壳底座的腔体形成密封腔，金属圆球置于球壳底座的腔体内。球壳底座的腔体表面可进一步设置粘弹性材料阻尼层。使用上述该减振装置的风力发电高塔，其包括基础、塔架、机舱、轮毂和桨叶，其还包括减振装置，减振装置安装于机舱顶部或塔体内。本实用新型的振动耗能主要依靠金属圆球的滚动，因而制作方便简易，成本较低；且能较好地减少和控制水平方向的振动。
文档编号F16F15/02GK202040268SQ20112012474
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者张自立, 李 杰, 陈建兵 申请人:同济大学