CN109952431A - 漩涡脱落布置结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及漩涡脱落布置结构，其被制备成被设置在风力涡轮机的塔上。本发明甚至涉及装备有漩涡脱落布置结构的塔以及使用漩涡脱落布置结构装备塔的方法。根据本发明的漩涡脱落布置结构（2）被设置且制备成被连接到塔（1）的表面。漩涡脱落布置结构（2）被制备成减少在塔运输期间作用在塔（1）及其结构上的漩涡引起的振动（VIV）。漩涡脱落布置结构（2）包括漩涡脱落元件（VSE）和至少一个收缩箔（SF1，SF2）。所述至少一个收缩箔（SF1，SF2）被制备成通过施加到收缩箔的热而将漩涡脱落元件（VSE）固定并定位在塔表面处的特定位置。

Description

漩涡脱落布置结构
技术领域
本发明涉及漩涡脱落布置结构，其被制备成被设置在风力涡轮机的塔上。本发明甚至涉及装备有漩涡脱落布置结构的塔以及使用漩涡脱落布置结构装备塔的方法。
背景技术
风力涡轮机包括由风驱动的转子叶片。转子叶片经由转动毂与机舱连接。转动的转子叶片经由所谓的主轴驱动发电机。发电机和轴被设置在机舱的壳体内。机舱被设置在风力涡轮机的塔的顶部上。
为了在相应风力涡轮机场地处安装风力涡轮机，作为示例可以如下所述完成多个生产步骤。
风力涡轮机的机舱在生产场地处装备有所有必要的部件，即装备有壳体、主轴、发电机、冷却***，装备有功率电子装置以及装备有控制设备和其它装置等。
准备好的机舱与转子叶片和轮毂一起被运输到风力涡轮机场地。甚至塔也被运输到风力涡轮机场地。由于其总长度且由于运输限制的原因，塔可以是分段式的。
在风力涡轮机场地处，塔的底端与塔基连接。如果塔是分段式的，则塔的相应节段在底端上被竖直地堆起，直到架设并完成整个塔。机舱被提升到塔的顶部上并在那里被连接。毂和转子叶片被提升且连接到机舱。
塔或其节段通常在与风力涡轮机场地不同的生产场地处被制造。塔或其节段可以以直立位置（因此塔或其节段被定向成关于相应长度轴线是竖直的）从生产场地被立着运输到风力涡轮机场地。例如如果风力涡轮机被安装在海上则会这样做：风力涡轮机的所有部分（即塔（或其节段）、机舱、毂、叶片、其它设备等）被专用船舶运输到海上安装场地，而塔以直立位置存放在船舶上，如上文所述。
在运输期间风作用在塔上。相应的风力甚至经由能够被看做杠杆的塔作用到塔连接和运输装置（其是船舶的一部分）中。风引起塔中的振动，这通常被称为且已知为"漩涡引起的振动，VIV"。漩涡引起的振动会是足够强劲的以致损坏塔及其结构强度。漩涡引起的振动甚至会在作为船舶的集成部分的塔的运输设备处产生损坏。漩涡引起的振动甚至会在塔的安装期间造成麻烦，这是因为塔可能开始摇摆和振动，从而给安装人员带来严重的危险。
漩涡引起的振动是由关于塔的周边的临界风况所产生的交替漩涡脱落引起的。漩涡脱落是由沿着塔的表面且关于其横截面的交替压力差所导致的。
已知抑制漩涡引起的振动的多种措施。
文献EP 3 029 313A1描述了一种用于风力涡轮机塔的漩涡脱落布置结构，其被称为"箍条（strake）"。箍条被安装到风力涡轮机塔并且能够在安装风力涡轮机及其塔之后被拆卸。箍条以减少风力涡轮机的运输和安装期间的漩涡引起的振动的方式成形。被附接到风力涡轮机塔的安装支架、腿部和操作装置被用于将箍条附接到塔。箍条的一端经由腿部附接到操作装置。装置和腿部相对于安装支架以如下方式可旋转，即，使得如果腿部相对于安装支架旋转，则被连接到腿部的箍条绕塔缠绕。在塔被货运到安装场地之前，箍条被安装在风力涡轮机的塔处。在安装完成之后，从风力涡轮机塔拆卸箍条。
这种构思示出了多个缺点：箍条通过使用绳子安装，该绳子位于并被设置在箍条内。因为箍条仅被置于塔的上部三分之一上，所以绳子仍要从塔的顶部一路向下到其基部。绳子在那里被系在锚定点处。绳子必须在运输期间被固定并被控制，而箍条的整个安装和拆卸过程也是复杂且耗时的。在场地处架设风力涡轮机塔期间，箍条也倾向于掉落，这是不希望的并且会导致塔开始振动。这些振动极大程度地复杂化了机舱在塔顶部上的安装。
发明内容
本发明的目标是提供一种改进的漩涡脱落布置结构，其能够非常容易地被安装和拆卸并且不需要在运输期间的广泛控制。
该目标通过权利要求1、6和12的特征来实现。通过相应的从属权利要求实现了优选构造。
贯穿本发明的说明书，短语"塔"指的是塔节段以及完整的塔，该完整的塔可以进而包括彼此连接的多个塔节段。由于当代风力涡轮机中的塔节段的长度的原因，因而节段会受到VIV的影响。
本发明涉及漩涡脱落布置结构，其被制备成被设置在风力涡轮机的塔上。本发明甚至涉及装备有漩涡脱落布置结构的塔以及使用漩涡脱落布置结构装备塔的方法。
根据本发明的漩涡脱落布置结构被设置且制备成被连接到塔的表面。漩涡脱落布置结构被制备成减少在塔运输或者塔安装期间作用在塔及其结构上的漩涡引起的振动（VIV）。漩涡脱落布置结构包括漩涡脱落元件和至少一个收缩箔。收缩箔被制备成通过施加到收缩箔的热而将漩涡脱落元件固定并定位在塔表面处的特定位置。
本发明尤其涉及具有比通常更低的刚性的风力涡轮机塔，其被暴露于由于风漩涡而导致的塔及其结构中的增加的振动。
本发明也将被应用到海上塔和岸上塔。
本发明不需要塔上的塔凸缘或固定点来在运输期间保持塔在其相应位置。
本发明优选地使用收缩箔（用作缠绕材料）的强度和围绕塔的圆形形状来保持就位。
本发明优选地使用塔的圆锥形状来保持就位。
要求保护的漩涡脱落布置结构能够在没有起重机的情况下被拆卸。仅需要降低机构。
本发明提供了一种临时安装的漩涡脱落解决方案，其能够非常容易地以较少劳力和较低成本被安装在任何塔上。
本发明能够被应用到任何风力涡轮机桅杆而不管摆动质量和频率如何。
附图说明
借助于附图更详细地示出本发明。附图示出了优选构造并且不限制本发明的范围。
图1示出具有附接的漩涡脱落布置结构的风力涡轮机塔，
图2示出参考图1的漩涡脱落布置结构的细节视图，并且
图3示出根据本发明的漩涡脱落布置结构的进一步细节。
具体实施方式
图1示出具有附接的漩涡脱落布置结构2的风力涡轮机塔1。
漩涡脱落布置结构2以使得减少在风力涡轮机塔的安装和运输期间的漩涡引起的振动（VIV）的方式被成形。
风力涡轮机塔1包括顶端3和底端4。漩涡脱落布置结构2从塔1的顶端3朝向塔4的底端4被附接到塔1。
优选地，塔1的长度的上部三分之一的部分装备有漩涡脱落布置结构2。
通过船舶从港口朝向风力涡轮机的安装场地以直立位置运输被用于海上风力涡轮机安装场地的风力涡轮机塔1。
如上所述，强风作用在风力涡轮机塔1上，这会开始振动。风沿着非层压结构的风力涡轮机塔1的侧面流动。因此，在风力涡轮机塔1的风影（wind shadow）内产生漩涡。
这种漩涡风结构产生了漩涡引起的振动，从而影响塔1及其结构。通过漩涡脱落布置结构2来减少漩涡引起的振动，该漩涡脱落布置结构2沿着塔1的表面设置和附接。
仅在风力涡轮机塔的运输和安装期间需要漩涡脱落布置结构2。在开始风力涡轮机的发电操作之前将它们从塔1上拆卸。
图2示出参考图1的关于塔1的漩涡脱落布置结构2的细节视图。
漩涡脱落布置结构2被附接到风力涡轮机塔1。漩涡脱落布置结构2由三个漩涡脱落元件VSE构成，它们以均匀分布的方式围绕风力涡轮机塔1缠绕。
在一种优选构造中，漩涡脱落布置结构2的每个漩涡脱落元件VSE均示出三角形横截面。
漩涡脱落元件VSE的纵向轴线相对于风力涡轮机塔的纵向轴线的倾斜角度处于10°和80°之间的范围内。
图3示出根据本发明的漩涡脱落布置结构的进一步细节。
塔1的塔区段TS装备有漩涡脱落布置结构2。在这种示例中，塔1被成形为类似圆锥体。
在第一优选构造中，漩涡脱落布置结构2包括两个收缩箔SF1、SF2以及三个细长漩涡脱落元件VSE。
漩涡脱落元件VSE优选地由"聚乙烯PE"制成。
在另一优选构造中，漩涡脱落元件VSE由泡沫、优选地由轻质泡沫制成。
漩涡脱落元件VSE被设置在这两个收缩箔SF1、SF2之间。收缩箔SF1、SF2被用作缠绕材料或者用作漩涡脱落元件VSE的封套（envelope）。收缩箔SF1、SF2被焊接在一起，因此漩涡脱落元件VSE被固定在其相应位置。
包括收缩箔SF1、SF2和漩涡脱落元件VSE的漩涡脱落布置结构2被放置在塔1处的适当位置。
漩涡脱落布置结构2通过靠近塔1的上部部分的第一带B1被固定，而漩涡脱落布置结构2通过靠近塔1的下部部分的第二带B2被固定。
之后，向收缩箔SF1、SF2施加热。因此，由于施加的热，整个漩涡脱落布置结构2成为根据塔1的表面的形状。
漩涡脱落布置结构2还通过收缩箔和施加的热被紧紧地固定在塔的周围。
为了从塔拆卸漩涡脱落布置结构2，可以通过使用设置在带B1和B2中的相应释放件R1和R2来移除两个带B1、B2。
最后，切割装置（如刀、割弦等）被用于沿着塔表面在竖直方向上切割，以使得漩涡脱落布置结构2裂开，即其圆形横截面通过竖直切口被打开，并且能够仅通过一个竖直切口从塔1容易地移除漩涡脱落布置结构2。
在另一优选构造中，漩涡脱落元件通过使用胶带或通过使用焊接被安装在收缩箔SF1上。

Claims (14)

1.一种漩涡脱落布置结构（2），
-所述漩涡脱落布置结构（2）被设置且制备成被连接到塔（1）的表面，
-所述漩涡脱落布置结构（2）被制备成减少作用在所述塔（1）及其结构上的漩涡引起的振动（VIV），其中，所述漩涡脱落布置结构（2）包括漩涡脱落元件（VSE）和至少一个收缩箔（SF1，SF2），
-其中，所述漩涡脱落元件（VSE）与所述收缩箔（SF1，SF2）连接，和
-其中，所述收缩箔（SF1，SF2）被制备成通过施加到所述收缩箔的热而将所述漩涡脱落元件（VSE）固定并定位在所述塔表面处的特定位置。
2.根据权利要求1所述的布置结构，
-其中，所述漩涡脱落布置结构（2）包括漩涡脱落元件（VSE）和两个收缩箔（SF1，SF2），
-其中，所述漩涡脱落元件（VSE）被设置且定位在所述两个收缩箔（SF1，SF2）之间，所述收缩箔被焊接在一起，因此所述漩涡脱落元件（VSE）被所述收缩箔（SF1，SF2）包封，
-其中，所述收缩箔（SF1，SF2）被制备成通过施加到所述收缩箔的热而将所述漩涡脱落元件（VSE）固定并定位在所述塔表面处的特定位置。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的布置结构，其中，所述漩涡脱落元件（VSE）具有三角形横截面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的布置结构，其中，所述漩涡脱落元件（VSE）的纵向轴线相对于所述塔（1）的纵向轴线的倾斜角度在10°和80°之间的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的布置结构，
其中，所述漩涡脱落元件（VSE）由聚乙烯制成，或者其中，所述漩涡脱落元件（VSE）由泡沫制成。
6. 一种塔，具有根据前述权利要求中任一项所述的漩涡脱落布置结构（2），
-其中，所述漩涡脱落布置结构（2）在预定位置处被连接到塔（1）的表面，并且
-其中，所述漩涡脱落布置结构（2）被制备且设置成减少在塔运输和/或安装期间作用在所述塔（1）及其结构上的漩涡引起的振动（VIV）。
7.根据权利要求6所述的塔，其中，所述漩涡脱落布置结构（2）在所述塔（1）的特定区段处被放置就位。
8.根据权利要求7所述的塔，其中，所述漩涡脱落布置结构（2）通过靠近所述塔（1）区段的上部部分的第一带（B1）被固定，并且/或者其中，所述漩涡脱落布置结构（2）通过靠近所述塔（1）区段的下部部分的第二带（B2）被固定。
9.根据权利要求6或权利要求7所述的塔，其中，所述漩涡脱落布置结构（2）在所述塔（1）的顶端（3）和所述塔（1）的底端（4）之间被附接到所述塔（1）表面。
10.根据权利要求6所述的塔，其中，所述塔（1）的长度的上部三分之一装备有所述漩涡脱落布置结构（2）。
11.根据权利要求6所述的塔，其中，所述塔是岸上或海上风力涡轮机的风力涡轮机塔（1），并且/或者其中，所述塔被成形为类似截台圆锥。
12.一种方法，使用根据权利要求1-5中任一项所述的漩涡脱落布置结构（2）来装备根据权利要求6-11中任一项所述的塔，
-其中，所述漩涡脱落布置结构（2）被暴露于被施加到所述收缩箔（SF1，SF2）的热，
-其中，由于在所述塔表面处的特定位置处施加的热，所述漩涡脱落布置结构（2）变成根据所述塔（1）的表面的形状，
-因此，所述漩涡脱落布置结构（2）被连接到所述塔（1）的所述表面并且因此减少了在运输期间作用在所述塔及其结构上的漩涡引起的振动（VIV）。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述塔（1）的运输或安装之后从所述塔（1）移除所述漩涡脱落布置结构（2）。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，通过船舶从港口朝向所述塔的安装场地以直立且竖直位置运输所述塔。
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