本實(shí)用新型屬于結(jié)構(gòu)工程振動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電塔組合盆式混合調(diào)諧阻尼器。

背景技術(shù)：

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，自然資源消耗不斷增長，煤炭、石油、天然氣等不可再生能源的大量開采和使用不僅對能源的持續(xù)供給形成了巨大壓力，還帶來了溫室效應(yīng)、酸雨、霧霾等環(huán)境問題。風(fēng)力發(fā)電具有清潔無污染、單機(jī)容量大、經(jīng)濟(jì)效益好的優(yōu)點(diǎn)，近年來受到世界各國的普遍關(guān)注，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉粗?。近年來風(fēng)電產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展，風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量越來越大，在正常運(yùn)行中因?yàn)槿~輪的周期性轉(zhuǎn)動，承受著周期性變化的疲勞荷載，振動引起的疲勞損傷積累對保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在設(shè)計(jì)壽命內(nèi)正常工作十分不利，采取措施減小風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在外部激勵下的動力響應(yīng)對保證風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行、提高風(fēng)能利用效率、改善主體結(jié)構(gòu)疲勞問題和保障主體結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要，而振動控制是解決結(jié)構(gòu)振動問題的一種有效方法。

風(fēng)電機(jī)組作為一種高聳結(jié)構(gòu)，在振動控制技術(shù)方面可以借鑒已有普通高層及高聳結(jié)構(gòu)的振動控制方法。但是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組又不同于普通的高層及高聳結(jié)構(gòu)，其葉片作為風(fēng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換的主要部件，也是風(fēng)機(jī)的主要力源，作用在葉片上的空氣動力、慣性力和彈性力等交變荷載不僅使葉片產(chǎn)生振動，還使塔架產(chǎn)生很大的動力響應(yīng)。但是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)有電纜、安全繩索、爬梯、平臺等配件，機(jī)艙內(nèi)有齒輪箱、發(fā)電機(jī)和剎車裝置等設(shè)備，可用空間非常有限，并且為了獲取更大的能量，機(jī)艙會根據(jù)風(fēng)速方向的變化自動偏航，因此，用在普通高層建筑和高聳結(jié)構(gòu)中的阻尼器對于在風(fēng)機(jī)塔架中進(jìn)行安裝不具有可行性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，根據(jù)塔筒內(nèi)可用的內(nèi)部空間，提供一種風(fēng)力發(fā)電塔盆式混合調(diào)諧阻尼器，以便能夠在塔筒內(nèi)有效安裝，適應(yīng)不同的荷載工況、適性其方向性，獲得良好的經(jīng)濟(jì)性。

本實(shí)用新型為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電塔組合盆式混合調(diào)諧阻尼器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：設(shè)置構(gòu)成阻尼器的阻尼單元是：

一扁平圓柱形筒體，具有筒壁和底板，在所述筒壁的頂面連接有上法蘭盤，在所述筒壁的底面連接下法蘭盤，在所述扁平圓柱形筒體中盛有阻尼液；所述扁平圓柱形筒體利用下法蘭盤呈水平固定在工程結(jié)構(gòu)的頂面；

一質(zhì)量塊，底部安裝有萬向輪，所述質(zhì)量塊放置在圓柱形筒體的底板上，利用萬向輪使所述質(zhì)量塊可以在底板上任意方向移動；在所述質(zhì)量塊的外周，均勻分布并呈發(fā)射狀連接各彈簧，所述彈簧的另一端固定連接在圓柱形筒體的筒壁上，所述彈簧不少于三根。

本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電塔組合盆式混合調(diào)諧阻尼器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述阻尼器是由多個(gè)阻尼單元層疊構(gòu)成；在相鄰的阻尼單元之間，以處在下層的阻尼單元中的上法蘭盤與處在上層的阻尼單元中的下法蘭盤固定連接，所述阻尼器是以處在最底層的阻尼單元中的下法蘭盤呈水平固定在工程結(jié)構(gòu)的頂面，處在最頂層的阻尼單元利用上法蘭盤與封板固定連接，實(shí)現(xiàn)各層阻尼單元獨(dú)立封閉。

本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電塔組合盆式混合調(diào)諧阻尼器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：所述阻尼器是由多個(gè)阻尼單元相鄰擺放，各阻尼單元中的下法蘭盤呈水平固定在工程結(jié)構(gòu)的頂面，各阻尼單元利用上法蘭盤固定連接各自的封板，實(shí)現(xiàn)各阻尼單元的獨(dú)立封閉。

本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電塔組合盆式混合調(diào)諧阻尼器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：通過設(shè)定質(zhì)量塊的質(zhì)量和彈簧的剛度，使質(zhì)量塊在扁平圓柱形筒體內(nèi)的振動頻率與工程結(jié)構(gòu)的振動基頻相吻合形成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD，使阻尼液的晃動頻率與工程結(jié)構(gòu)的振動基頻相吻合形成調(diào)諧液體阻尼器TLD，以達(dá)到調(diào)諧的效果。

本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電塔組合盆式混合調(diào)諧阻尼器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也在于：設(shè)置所述阻尼單元中圓柱形筒體的直徑D不超過600mm，以使得能夠?qū)⒏髯枘釂卧?jīng)風(fēng)力發(fā)電塔塔筒上人孔置入塔筒內(nèi)，并穩(wěn)固安裝在塔筒內(nèi)平臺上。

與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果體現(xiàn)在：

1、本實(shí)用新型中扁平圓柱形筒體隨工程結(jié)構(gòu)振動，質(zhì)量塊和阻尼液晃動受慣性作用與工程結(jié)構(gòu)的運(yùn)動相反，產(chǎn)生與工程結(jié)構(gòu)運(yùn)動方向正好相反的慣性力，彈簧產(chǎn)生拉伸和壓縮變形耗能，質(zhì)量塊底部的萬向輪與底板產(chǎn)生摩擦，慣性力、摩擦、彈簧的伸縮變形以及阻尼液的晃動共同作用形成對工程結(jié)構(gòu)減振和耗能的效果。本實(shí)用新型能適應(yīng)不同的荷載工況，并具備方向適應(yīng)性和良好的經(jīng)濟(jì)性。

2、針對風(fēng)機(jī)塔架受外界激勵振動表現(xiàn)為360°的多方向性，本實(shí)用新型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器無方向限制，其萬向輪支撐和彈簧的拉伸、壓縮等使質(zhì)量塊的運(yùn)動也表現(xiàn)為360°的多方向性，可隨塔架振動隨時(shí)改變方向。

3、本實(shí)用新型充分利用了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD的可靠性和調(diào)諧液體阻尼器TLD對塔架振動的敏感性，適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電塔不同的荷載工況，以單元的形式實(shí)現(xiàn)阻尼器在塔筒內(nèi)的上下運(yùn)輸，具備安裝條件。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型在風(fēng)機(jī)上的相對位置圖；

圖2為本實(shí)用新型在風(fēng)機(jī)平臺上的布置示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中阻尼單元立面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中阻尼單元平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型中阻尼單元層疊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號：1扁平圓柱形筒體，2質(zhì)量塊，3阻尼液，4封板，5螺栓，6底板，7筒壁，8下法蘭盤，9上法蘭盤，10螺栓孔，11工程結(jié)構(gòu)，12萬向輪，13彈簧；21人孔，22平臺，23阻尼單元，24塔筒，25電纜孔，26爬梯。

具體實(shí)施方式

參見圖3和圖4，本實(shí)施例中構(gòu)成阻尼器的阻尼單元的結(jié)構(gòu)形式是：

扁平圓柱形筒體1呈扁平圓柱狀，由玻璃鋼、金屬合金、PVC或聚氨酯塑料等輕質(zhì)高強(qiáng)材料制成，具有筒壁7和底板6，在筒壁7的頂面連接有上法蘭盤9，在筒壁7的底面連接下法蘭盤8，上法蘭盤9和下法蘭盤8對于筒壁7也起到加強(qiáng)的作用；在扁平圓柱形筒體1中盛有阻尼液3；扁平圓柱形筒體1利用下法蘭盤8呈水平固定在工程結(jié)構(gòu)11的頂面。

質(zhì)量塊2，底部安裝有萬向輪12，質(zhì)量塊2放置在圓柱形筒體1的底板6上，利用萬向輪12使質(zhì)量塊2可以在底板6上任意方向移動；在質(zhì)量塊2的外周，均勻分布并呈發(fā)射狀連接各彈簧13，彈簧13的另一端固定連接在圓柱形筒體1的筒壁7上，彈簧13不少于三根，各彈簧13性能應(yīng)一致，以使在振動之后質(zhì)量塊2能回到底板的平衡位置上。

如圖5所示，具體實(shí)施中，阻尼器是由多個(gè)阻尼單元層疊構(gòu)成；在相鄰的阻尼單元之間，以處在下層的阻尼單元中的上法蘭盤與處在上層的阻尼單元中的下法蘭盤利用螺栓5貫穿螺栓孔10進(jìn)行固定連接，阻尼器是以處在最底層的阻尼單元23中的下法蘭盤呈水平固定在工程結(jié)構(gòu)11的頂面，處在最頂層的阻尼單元利用上法蘭盤與封板4固定連接，實(shí)現(xiàn)各層阻尼單元獨(dú)立封閉。

具體實(shí)施中，如圖2所示，阻尼器是由多個(gè)阻尼單元相鄰擺放，各阻尼單元中的下法蘭盤呈水平固定在工程結(jié)構(gòu)11的頂面，各阻尼單元利用上法蘭盤固定連接各自的封板4，實(shí)現(xiàn)各阻尼單元的獨(dú)立封閉。

通過設(shè)定質(zhì)量塊2的質(zhì)量和彈簧13的剛度，使質(zhì)量塊2在扁平圓柱形筒體1內(nèi)的振動頻率與工程結(jié)構(gòu)11的振動基頻相吻合形成調(diào)諧質(zhì)量阻尼器TMD，使阻尼液的晃動頻率與工程結(jié)構(gòu)11的振動基頻相吻合形成調(diào)諧液體阻尼器TLD，以達(dá)到調(diào)諧的效果；為了使萬向輪12移動平穩(wěn)，底板6的平面應(yīng)光滑，并由耐磨材料制成。

本實(shí)用新型中的組合式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器可以安裝在風(fēng)電塔的機(jī)艙頂部、內(nèi)部或塔頂內(nèi)平臺上，如圖1和圖2所示，設(shè)置阻尼單元23中圓柱形筒體1的直徑D不超過600mm，以使得能夠?qū)⒏髯枘釂卧?3經(jīng)風(fēng)力發(fā)電塔塔筒上的人孔21置入塔筒24中，經(jīng)爬梯26上下運(yùn)輸，穩(wěn)固安裝在塔筒內(nèi)平臺22上，圖2所示的塔筒結(jié)構(gòu)是，在塔筒24的中央為電纜孔25，平臺22呈環(huán)形布置，各阻尼單元23也按平臺22的形式在環(huán)形平臺上進(jìn)行布置；具體應(yīng)用：

1、根據(jù)塔筒內(nèi)機(jī)艙和平臺的可用空間，確定阻尼器的形式，包括其位置和布置方案；

2、實(shí)測擬安裝阻尼器的風(fēng)機(jī)塔架的動力特性，獲得其基頻；

3、根據(jù)質(zhì)量塊運(yùn)動頻率和阻尼液晃動頻率與結(jié)構(gòu)基頻相一致時(shí)減振效果最好的原則，確定組合式混合調(diào)諧阻尼器自振頻率；

4、根據(jù)阻尼器自振頻率確定單個(gè)質(zhì)量塊的質(zhì)量、彈簧剛度和阻尼液高度，并根據(jù)質(zhì)量塊的尺寸和阻尼液高度，確定扁平圓柱形筒體的尺寸；自振頻率由單個(gè)阻尼單元確定。

5、根據(jù)設(shè)定要達(dá)到的減振效果，確定質(zhì)量塊的總質(zhì)量，總質(zhì)量為單個(gè)阻尼單元中質(zhì)量塊的質(zhì)量乘以阻尼單元的個(gè)數(shù)。

一般而言，所有質(zhì)量塊和阻尼液的總質(zhì)量取為風(fēng)機(jī)塔架一階模態(tài)質(zhì)量的1.0％～2.0％時(shí)，阻尼器的減振效果可達(dá)到20％-40％。