一种海上风力发电用减振柱

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，具体的说是一种海上风力发电用减振柱。


背景技术：

2.现有的海上风力发电装置，由于风速较大，使得风力发电装置中柱体的振动较大，现有的海上风力发电技术对于振动的解决办法是当系统检测到柱体的振动较大时，会有相应的故障组响应这个振动，然后发电机为了保证自身的使用安全会暂时的停止使用，等待技术人员来进行检修，如果可以采用相应的结构办法降低柱体对振动的敏感性，即当振动来到时在保证其发电扇叶正常工作的同时提高柱体的振动反应，可以在一定程度上提高其生产效率，且降低其柱体的检修频率。不仅如此，降低振动能够使振动带来的破坏仅限于侧向风对扇叶带来的振动；当风力较大时，降低柱体的振动可以在一定程度上保护扇叶等零件。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种海上风力发电用减振柱，本实用新型基于声学黑洞结构在柱体的内壁上设有减振槽和减振件，且减振槽的侧壁上和减振件的内表面上均粘附有阻尼材料层，声学黑洞结构聚集振动的效果十分优越，当振动被聚集之后由阻尼材料层将被聚集的高振幅弯曲波及时消除。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用的具体方案为：
5.一种海上风力发电用减振柱，包括柱体，所述柱体整体呈下端开口大下端开口小的喇叭形结构，所述柱体的内壁上沿柱体的高度方向等间隔设有多个减振组件，各个减振组件均包括一用于消除水平方向振动的减振件和一用于消除竖直方向振动的减振槽；
6.所述减振槽设于柱体的内壁上，各个减振槽的内壁距柱体中轴线的距离自上至下呈幂函数形式先增大再减小；
7.所述减振件呈下端开口大下端开口小的倒置漏斗形结构，所述减振件的底部与柱体的内壁固定连接、顶部位于柱体的中轴线上，所述减振件的壁厚自下至上依次变薄；
8.所述减振槽的侧壁上和减振件的内表面上均粘附有阻尼材料层；
9.各个减振组件中，所述减振柱的最低点低于减振槽的最低点。
10.进一步地，各个减振件具有中空区域，各个减振件中黑洞区域的体积相等。
11.进一步地，所述减振件的顶部设有通孔。
12.进一步地，所述减振件与柱体焊接连接或通过螺栓组件相连接。
13.有益效果：
14.1）、原本的风力发电装置，当振动过大时自主判定为系统故障，会停机等待维修，本实用新型基于声学黑洞结构在柱体的内壁上设有减振槽和减振件，且减振槽的侧壁上和减振件的内表面上均粘附有阻尼材料层，声学黑洞结构聚集振动的效果十分优越，当振动被聚集之后由阻尼材料层将被聚集的高振幅弯曲波及时消除，且本装置对低频振动的处理
由减振件实现，中高频振动由减振槽先聚集再消除。本实用新型基于声学黑洞结构对海上风力发电装置原本的柱体进行了减振效果的优化，以提高其使用强度，在一定程度上提高其对抗振动的能力。不仅仅有利于装置的持续使用，还减少了装置的维修次数，只需要在指定时间的情况下对装置进行维修即可。
15.2）、本实用新型在保证其内部正常结构的情况下对柱体进行适当的结构改进，在使用尽量少的材料的情况下对振动进行最大程度的消除，有利于环保，降低经常维修带来的劳动强度，且提高了柱体的抗振能力，有利于提高装置内部对上方发电装置的工作状态感知，方便及时维修。
附图说明
16.图1为减振柱的剖视图之一。
17.图2为减振柱的剖视图之二。
18.图3为图2中a处的放大图。
19.图4为减振柱对中低频段振动波的减振效果图。
20.图5为本实用新型中的减振柱对低频段振动波的效果图。
21.图示标记：1、柱体，2、减振槽，3、减振件，4、阻尼材料层。
具体实施方式
22.下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
23.一种海上风力发电用减振柱，包括柱体1，所述柱体1整体呈下端开口大下端开口小的喇叭形结构，所述柱体1的内壁上沿柱体的高度方向等间隔设有多个减振组件，各个减振组件均包括一用于消除水平方向振动的减振件3和一用于消除竖直方向振动的减振槽2；所述减振槽2设于柱体1的内壁上，各个减振槽2的内壁距柱体1中轴线的距离自上至下先增大再减小；所述减振件3呈下端开口大下端开口小的倒置漏斗形结构，所述减振件3的底部与柱体1的内壁固定连接、顶部位于柱体1的中轴线上，所述减振件3的壁厚自下至上依次变薄；所述减振槽2的侧壁上和减振件的内表面上均粘附有阻尼材料层4；各个减振组件中，所述减振件3的底部低于减振槽2的底壁。
24.由于柱体1受到的主要振动来源为低频曲波，当风速较大时低频波在经过柱体1的放大后其顶点处的振动会被放大到接近200-300hz左右，本结构对于低频波的振动聚集吸收效果在50hz以下和200hz左右的效果不同，根据幂函数曲线设计的声学黑洞结构对于曲线波的效果为聚集曲波，并将其振幅放大，届时再由附着于声学黑洞结构上的特殊阻尼材料层对聚集起来的曲线波进行吸收，对海上风力发电装置抗振效果的提升有利于增加其的寿命，并提高它的产能效率。
25.当竖直方向的振动来临时，位于柱体1内表面的减振槽2由于其内壁距柱体1中轴线的距离自上至下呈幂函数形式先增大再减小，振动会被聚集到厚度减薄的地方，然后由阻尼材料层对振动进行消除。当水平方向的振动来源时由于减振件3的厚度为从最外围到
内部的厚度逐渐变薄，故水平方向的振动由减振件3内表面的阻尼材料层4进行消除。由于风力发电装置的工作环境较为复杂故大多数时候振动来源为全方位振动，即两个结构同时起作用。
26.各个减振件3具有中空区域，各个减振件3中黑洞区域的体积相等。
27.需要说明的是，为避免结构影响起原本的布线设计，所述减振件3的顶部设有通孔，其一保证了其对振动曲波的聚集效果，其二方便柱体1内部结构的合理性，便于正常接线。
28.由于本实用新型中减振柱的重量较轻，但是经常承受周期性往复振动，所述减振件3与柱体1焊接连接或通过螺栓组件相连接均可。
29.减振槽2是由幂函数曲线拟合得到的环切结构，幂函数为y(x)=0.0025*x^3+1170，-77.45《x《-74.25；需要说明的是，由于选取不同的坐标原点位置对幂函数的函数方程不一样，为了方便取柱体1最低面的中心的为坐标原点设置减振槽2的第一幂函数方程。
30.减振件3内表面的幂函数曲线为y(x)=-0.012*x^2+37.56，（-56.01《x《-5）。
31.基于本实用新型减振柱的具体结构，采用仿真软件分析了本实用新型的整体减振效果（激励是一个面即风力发电装置的半剖图），以分析类似于风力对装置的影响，附图4显示的为该减振柱对中低频段振动波的减振效果，由图4可知，与原本的柱体相比，本实用新型中的减振柱对中低频振动波的减振效果较优，附图5为减振柱对低频段振动波的效果图，与原本的柱体相比，其振动幅值为指数型增长，故本实用新型中减振柱的减振效果可行。
32.本实用新型依托于声学黑洞结构，在减振柱中设计了若干减振槽2和减振件3，其中减振槽2用于减少竖直方向由于风带来的振动，减振件3用于减少水平方向由于风带来的振动。风带来的振动在底部时，频率较低，振幅较低，当随着柱体高度的上升，其摇摆角速度上升，故本实用新型中在减振槽2内壁和减振件3的内表面上涂抹有阻尼材料层，以用于吸收由于声学黑洞结构聚集的振动，不仅不影响其内部正常接线，还可以较大程度的减弱由于振动带来的影响。
33.由于其振动随着高度的升高其角速度会变大从而振动变大，本实用新型中的减振柱能够降低类似风力发电柱体这一类结构对纵向以及横向的振动波感知敏感度，增加其抗振能力，有助于减少振动对其内部结构带来的损伤，从而增加零件使用寿命，提高其带来的经济效益。
34.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非随本实用新型作任何形式上的限制。凡根据本实用新型的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。