CN103470737B - 风电齿轮箱的智能减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电齿轮箱的智能减振装置，包括安装于风机上的减振元件保持架和安装于风机齿轮箱上的振动传感器，减振元件保持架上安装有减振元件，振动传感器和减振元件均通过连接电缆连接至控制器。本发明由于磁流变液可以根据磁场的变化而改变阻尼特性，从而调整减振元件的刚度和阻尼，满足风电齿轮箱大频率范围内的减振需要；可以大大增强***的刚度调节范围，使得减振元件在低频和高频均具有良好减振特性；耗能很小，可实现小能耗下的主动控制；由于带有振动传感器，控制器可以根据振动传感器测量的振动水平，结合***模型，智能的调节四个减振元件中磁流变液的阻尼，从而实现齿轮箱振动幅值的主动、智能控制，从而实现良好的减振效果。

Description

风电齿轮箱的智能减振装置

技术领域

本发明涉及一种风电齿轮箱用智能减振装置。

背景技术

目前，随着能源短缺和生态环境的日益恶化，世界各国普遍意识到了新能源发电技术的重要性，在风能、核能、太阳能等领域展开了大量研究开发工作。风能作为一种清洁的可再生能源，得到了各国政府的大力鼓励，发展迅速，近10年来，全球风力发电装机容量以近30％的年增长率飞速发展，我国风电装机容量增长最快，已成为全球风电装机容量最大的国家。风能开发能减轻空气污染和水污染，但是如果处理不当，则会增加噪声污染。风力发电机组中的齿轮箱是一个重要的机械部件，作为传递动力的部件，在运行期间同时承受动载荷和静载荷，使得齿轮箱产生复杂的振动和噪声，这些振动和噪声会影响到整个风机的使用寿命和可靠性，因此需要采用一定的装置将齿轮箱的振动和噪声控制在规定的范围之内。

弹性支撑是改善风电齿轮箱振动噪声水平的重要手段，目前所用的弹性支撑主要有橡胶弹性支撑和液体复合弹性支撑。橡胶弹性支撑主要是利用橡胶的弹性实现风电齿轮箱减振的目的，其原理是通过选择橡胶的形状尺寸，使得各个方向刚度系数达到所希望的数值，通过橡胶间分子及橡胶分子和填充剂间的相互作用产生的内摩擦衰减作用，隔离齿轮箱的振动。然而由于橡胶在高频时具有较大的动刚度，这种特性不仅不能抑制振动，反而会恶化***的高频振动和噪声性能。因此，在高频时橡胶弹性支撑无法实现***良好的隔振降噪效果。液体复合弹性支撑是在橡胶弹性支撑基础上发展起来的减振支撑技术，该技术在橡胶内部增加液体腔，并将齿轮箱两个扭力臂侧的液体腔交叉连接，与橡胶弹性支撑相比，可以增大整个弹性支撑的刚度范围，提高抑制齿轮箱振动的能力，但是，该技术是根据齿轮箱的振动水平被动的改变刚度和阻尼，且刚度和阻尼的变化范围有限，无法满足齿轮箱大频率范围的减振需求。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种风电齿轮箱的智能减振装置，该装置能根据齿轮箱的振动水平主动调整***刚度和阻尼。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种风电齿轮箱的智能减振装置，包括安装于风机上的减振元件保持架和安装于风电齿轮箱上的振动传感器，所述减振元件保持架上安装有减振元件，振动传感器和减振元件均通过连接电缆连接至控制器。

所述减振元件包括一个带凹腔的底板，底板边缘通过螺栓由上至下依次连接橡胶支撑板、节流板和弹性件，橡胶支撑板上安装有内部带有空腔的弹性橡胶壳体，弹性橡胶壳体的顶部设置有连接板，连接板上设置有与弹性橡胶壳体内部空腔相通的充液螺钉；所述底板的凹腔和弹性橡胶壳体的空腔共同组成一个大腔体，大腔体被弹性件分为上下两部分，节流板的一端伸入到大腔体的上半部分中，节流板上绕有线圈，线圈一端连接至控制器；大腔体的上半部分中填充有磁流变液，下半部分中充有氮气。

所述节流板上开有节流孔。

本发明包括减振元件保持架、振动传感器、连接电缆、控制器、减振元件，减振元件安装在减振元件保持架上，振动传感器安装在齿轮箱上并连接到控制器，连接电缆连接控制器和减振元件。

减振元件包括充液螺钉、连接板、弹性橡胶、磁流变液、线圈、橡胶支撑板、节流板、弹性件、底板、连接螺栓和氮气，连接板安装在弹性橡胶上，连接板上装有充液螺钉，弹性橡胶安装在橡胶支撑板上，橡胶支撑板、节流板和弹性件通过连接螺栓连接到底板上，线圈安装在节流板上，节流板上开有节流孔，弹性件和底板之间充有氮气。

控制器根据振动传感器测得的信号，结合风机***模型，智能计算***减振所需的刚度和阻尼大小，通过连接电缆输出合适的电流到线圈，线圈在节流板上产生磁场，磁场的变化引起磁流变液的特性变化，从而改变减振元件的刚度和阻尼，实现***减振降噪的目的。

弹性橡胶为橡胶或金属复合橡胶。

本发明有益效果在于：

1、由于磁流变液可以根据磁场的变化而改变阻尼特性，从而调整减振元件的刚度和阻尼，因此，本发明可以满足风电齿轮箱大频率范围内的减振需要；

2、本发明采用弹性橡胶、磁流变液及氮气腔组合的形式，可以大大增强***的刚度调节范围，使得减振元件在低频和高频均具有良好减振特性；

3、由于磁流变液仅需要很少的电力即可实现特性的巨大变化，因此本发明所耗能源很小，可实现小能耗下的主动控制；

4、由于带有振动传感器，控制器可以根据振动传感器测量的振动水平，结合***模型，智能的调节四个减振元件中磁流变液的阻尼，从而实现齿轮箱振动幅值的主动、智能控制，从而实现良好的减振效果。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是减振元件结构示意图；

其中1、风电齿轮箱，2减振元件保持架，3、减振元件，4、振动传感器，5连接电缆，6控制器，7、充液螺钉，8、连接板，9、弹性橡胶，10、磁流变液，11、线圈，12、连接螺栓，13橡胶支撑板，14、节流板，15、弹性件，16、氮气，17、底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1中，弹性元件保持架2安装在风机上，减振元件3通过螺栓安装在弹性元件保持架2上，风电齿轮箱1的两个反力臂分别安装在上下两个减振元件3之间，振动传感器4安装在风电齿轮箱1上，振动传感器4与控制器6连接，4个弹性元件3分别通过连接电缆5与控制器6连接。

图2中，连接板8与弹性橡胶9连接，充液螺钉7安装在连接板8上，弹性橡胶9安装在橡胶支撑板14上，节流板14和弹性件15通过连接螺栓12与橡胶支撑板14和底板17连接，线圈11连接在节流板14上，连接板8、弹性橡胶9、橡胶支撑板14及弹性件15之间充满磁流变液，弹性件15和底板17之间充满氮气16。

控制器6根据振动传感器测得的信号，结合风机***模型，智能计算***减振所需的刚度和阻尼大小，通过连接电缆输出合适的电流到线圈，线圈在节流板上产生磁场，磁场的变化引起磁流变液的特性变化，从而改变减振元件的刚度和阻尼，实现***减振降噪的目的。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (1)

1.一种风电齿轮箱的智能减振装置，其特征是，包括安装于风机上的减振元件保持架和安装于风电齿轮箱上的振动传感器，所述减振元件保持架上安装有减振元件，振动传感器和减振元件均通过连接电缆连接至控制器；

所述减振元件包括一个带凹腔的底板，底板边缘通过螺栓由上至下依次连接橡胶支撑板、节流板和弹性件，橡胶支撑板上安装有内部带有空腔的弹性橡胶壳体，弹性橡胶壳体的顶部设置有连接板，连接板上设置有与弹性橡胶壳体内部空腔相通的充液螺钉；所述底板的凹腔和弹性橡胶壳体的空腔共同组成一个大腔体，大腔体被弹性件分为上下两部分，节流板的一端伸入到大腔体的上半部分中，节流板上绕有线圈，线圈一端连接至控制器；大腔体的上半部分中填充有磁流变液，下半部分中充有氮气；

所述节流板上开有节流孔。