CN207315575U - 塔筒及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种塔筒及风力发电机组，所述塔筒包括安装在所述塔筒内的阻尼器，所述阻尼器包括：质量块；吊杆或绳索，所述吊杆或绳索的下端吊装所述质量块，使得所述质量块能够随着所述吊杆或绳索沿任意方向摆动；至少一个阻尼构件，所述阻尼构件的第一端连接到所述塔筒的内壁，所述阻尼构件的第二端固定到所述吊杆或所述质量块；调频装置，用于调节所述阻尼器的频率，所述调频装置包括弹性构件和固定到所述塔筒的内壁的调频平台，所述弹性构件的上端连接到所述质量块，所述弹性构件的下端连接到所述调频平台。根据本实用新型，可解决现有技术中出现的塔筒的实际频率与阻尼器的频率不匹配的问题。

Description

塔筒及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及一种塔筒及风力发电机组，更具体地讲，涉及一种安装有阻尼器的塔筒及包括该塔筒的风力发电机组。

背景技术

塔筒是风力发电机组的支撑结构，其结构安全性与稳定性关系到风力发电机组整机的安全和性能。随着风力发电机组容量的不断增加，塔筒高度不断增加，塔筒频率不断降低，塔筒振动问题会越来越突出。

为了保证塔筒及风力发电机组整机的安全、平稳运行，需要在塔筒上安装阻尼器，抑制塔筒的振动，保证风力发电机组的安全运行。

风力发电机组的激励除了风载之外，还有自身的激励载荷，因此与普通高耸建筑物相比，风力发电机组的激励更大。然而，塔筒一般采用很薄的钢板卷制而成，其结构阻尼很低，在较小激励下极易引起较大幅度的振动。因此，用于塔筒的阻尼器需要更大的摆动空间。然而，一般塔筒直径只有3-5m，而且内部还安装了会阻碍阻尼器的摆动的爬梯、线缆等部分。

图1是示出风力发电机组的塔筒1顶段的俯视图，图2是风力发电机组的塔筒1顶段的截面图。如图1和图2所示，在塔筒1的顶段，在马鞍平台4以上，线缆2位于塔筒1的中央，在马鞍平台4以下，线缆2贴附到塔筒1的内壁。

当将阻尼器设置在马鞍平台4以上的部分时，由于线缆2布置在塔筒1的中央，因此阻尼器在摆动时更易与塔筒1、线缆2和爬梯3等发生碰撞，使得阻尼器的摆动受阻，减振效果减弱。

此外，为了有效减振，用于塔筒的阻尼器的频率需要与塔筒的频率相匹配，然而，一般在设计阶段阻尼器与塔筒同时设计，并根据塔筒的预估频率来确定阻尼器的频率，导致阻尼器的频率与塔筒的实际频率不匹配。另外，风力发电机组的安装位置、环境条件等也会对塔筒的频率造成一定影响，这会进一步加剧阻尼器的频率与塔筒的实际频率的不匹配程度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有阻尼器的塔筒及包括该塔筒的风力发电机组，所述阻尼器能够调节其自身频率。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有阻尼器的塔筒及包括该塔筒的风力发电机组，所述阻尼器具有可控的摆动幅度。

根据本实用新型的一方面，提供一种塔筒，所述塔筒包括安装在所述塔筒内的阻尼器，所述阻尼器包括：质量块；吊杆或绳索，所述吊杆或绳索的下端吊装所述质量块，使得所述质量块能够随着所述吊杆或绳索沿任意方向摆动；至少一个阻尼构件，所述阻尼构件的第一端连接到所述塔筒的内壁，所述阻尼构件的第二端固定到所述吊杆或所述质量块；调频装置，用于调节所述阻尼器的频率，所述调频装置包括弹性构件和固定到所述塔筒的内壁的调频平台，所述弹性构件的上端连接到所述质量块，所述弹性构件的下端连接到所述调频平台。

可选地，所述吊杆或绳索的至少一部分可设置在所述塔筒的马鞍平台以下。

可选地，所述吊杆或绳索可与所述塔筒的中心偏心设置。

可选地，所述质量块的横截面的面积可由上至下逐渐减小，和/或所述质量块具有多层结构。

可选地，所述吊杆的上端可铰接到吊梁或者连接到设置在所述塔筒上的机舱，或者所述绳索的上端连接到所述吊梁或者连接到设置在所述塔筒上的所述机舱，所述吊梁固定在所述塔筒的预定高度处。

可选地，所述阻尼构件的第二端固定到所述吊杆，每根吊杆上固定有在竖直方向上错开布置的至少两个阻尼构件，或者所述阻尼构件的第二端固定到所述质量块，所述质量块上固定有在竖直方向上错开布置的至少两个阻尼构件。

可选地，所述阻尼器还可包括止回装置，所述止回装置包括：止回平台，固定到所述塔筒的内壁，所述止回平台具有用于使所述吊杆穿过的第一通孔，所述第一通孔的内壁设置有缓冲材料；止回盘，设置为围绕所述吊杆的外周，且所述止回盘的外周设置有缓冲材料。

可选地，所述止回平台还可具有使所述塔筒内的爬梯和线缆穿过的第二 通孔。

可选地，所述止回盘和所述止回平台的彼此对应的位置可分别设置有用于连接锁止构件的两端的连接孔，所述锁止构件被构造为在连接到所述止回盘和所述止回平台的所述连接孔时防止所述止回盘和所述止回平台之间发生相对运动。

可选地，所述阻尼构件可以为液压缸或电磁涡流装置。

根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的塔筒。

根据本实用新型，通过设置调频装置来对阻尼器的频率进行微调，可解决现有技术中出现的塔筒的实际频率与阻尼器的频率不匹配的问题。

另外，根据本实用新型，通过设置止回装置，可更好地控制吊杆和环形质量块的摆动幅度，使其不与塔筒内壁、线缆和爬梯发生碰撞。

附图说明

图1是风力发电机组的塔筒顶段的俯视图；

图2是风力发电机组的塔筒顶段的截面图；

图3是示出根据本实用新型的安装在塔筒中的阻尼器的截面图；

图4是示出图3中的阻尼器的吊梁和吊杆的布置方式的俯视图；

图5是示出图3中的阻尼器的吊梁和吊杆的结合状态的截面图；

图6是示出图3中的阻尼器的阻尼构件的布置方式的俯视图；

图7是示出图3中的调频装置的布置方式的俯视图；

图8是示出根据本实用新型的阻尼器中的止回装置的俯视图；

图9是示出根据本实用新型的阻尼器中的吊杆沿各个方向的摆动幅度的示意图；

图10是示出根据本实用新型的阻尼器的摆动过程的示意图；

图11是示出根据本实用新型的阻尼器中的锁止构件的示意图。

具体实施方式

以下参照附图详细说明本实用新型的塔筒和风力发电机组的实施例。

图3是示出根据本实用新型的安装在塔筒中的阻尼器的截面图。

如图3所示，根据本实用新型的实施例，风力发电机组可包括塔筒1000、 安装在塔筒顶端的机舱2000、安装在机舱2000的一端的轮毂3000以及安装在轮毂3000上的叶片4000。

根据本实用新型的实施例，塔筒1000可包括安装在塔筒1000内的阻尼器100，阻尼器100包括：质量块130；吊杆120或绳索，吊杆120或绳索的下端吊装质量块130，使得质量块130能够随着吊杆120或绳索沿任意方向摆动；至少一个阻尼构件140，阻尼构件140的第一端连接到塔筒1000的内壁，阻尼构件140的第二端固定到吊杆120或质量块130；调频装置150，用于调节阻尼器100的频率，包括弹性构件151和固定到塔筒1000的内壁的调频平台152，弹性构件151的上端连接到质量块130，弹性构件151的下端连接到调频平台152。

根据本实用新型的实施例，吊杆120可通过吊梁110悬吊在塔筒1000内。图4是示出图3中的阻尼器100的吊梁110和吊杆120的布置方式的俯视图，图5是示出图3中的阻尼器100的吊梁110和吊杆120的结合状态的截面图。

根据本实用新型的实施例，吊梁110可被设置为使得吊杆120的至少一部分设置在塔筒1000的马鞍平台4以下，通过这样设置，可增加吊杆120和悬吊在吊杆120下端的质量块130的摆动空间。

如图4所示，吊梁110可固定到塔筒1000的马鞍平台4之上的预定位置(例如，马鞍平台4以上1.5m-2m的位置处)，吊杆120悬吊在吊梁110上，使得吊杆120的一部分位于马鞍平台4以上，另一部分位于马鞍平台4以下。这样设置具有以下优势：一是可将马鞍平台4作为阻尼器100的维护平台；二是阻尼器越靠近塔筒1000的顶端，其减振效果越好。

然而，本实用新型不限于此，作为一个示例，吊梁110可固定到马鞍平台4以下的预定位置，使得吊杆120完全位于马鞍平台4以下；作为另一示例，吊梁110可设置在马鞍平台4以上，使得吊杆120完全位于马鞍平台4以上。或者，吊杆120的上端可连接到机舱2000。

根据本实用新型的实施例，吊梁110可与线缆2和爬梯3错开布置。例如，如图4所示，吊梁110可设置为偏离塔筒1000的中心以避开线缆2，并可设置到塔筒1000内的与设置有爬梯3的一侧相反的另一侧，以避开爬梯3。也就是说，悬吊在吊梁110上的吊杆120可与塔筒1000的中心偏心地设置，以与设置在塔筒1000内的一侧的线缆2和爬梯3分离开。

根据本实用新型的实施例，吊杆120的上端可例如通过铰接件铰接到吊梁110，以使得吊杆120能够沿任意方向摆动。

如图5所示，吊杆120可以为中空的杆件。吊杆120的上端可通过铰接件10铰接到吊梁110。具体地讲，铰接件10可包括固定端11和活动端12，固定端11固定到吊梁110，活动端12连接到吊杆120的顶端。活动端12可相对于固定端11沿任意方向摆动，从而吊杆120能够在塔筒1000内沿任意方向摆动。也就是说，吊杆120可按照球形铰接(十字铰)的方式连接到吊梁110。

应理解的是，虽然图5示出了铰接件10的结构的示例，但铰接件10的结构不限于此，吊杆120也可通过其它铰接件10铰接到吊梁110并能够沿任意方向摆动。

根据本实用新型的实施例，吊杆120的下端可连接有质量块130。质量块130的横截面可呈圆形，以更好地匹配塔筒1000的环形结构，但本实用新型不限于此。另外，质量块130的横截面的面积可由上至下逐渐减小，从而可增大质量块130的摆动幅度(如图10所示)。

另外，如图3所示，质量块130可具有多层结构。质量块130的层与层之间可通过螺栓等连接件彼此连接。这样设计可便于质量块130的安装和拆卸。

另外，应理解的是，在设置吊杆120和质量块130时，质量块130的重心距离吊杆120的顶端的铰接件10的转动中心(吊杆120以该转动中心为支点进行摆动)的距离L需要满足以下等式(1)。

在等式(1)中，g为重力加速度，f为阻尼器100的设计频率。

图6是示出图3中的阻尼器100的阻尼构件140的布置方式的俯视图。

如图3和图6所示，阻尼器100可包括阻尼构件140。阻尼构件140用于消耗吊杆120和质量块130摆动的机械能。具体地讲，塔筒1000振动的能量可转化为吊杆120和质量块130摆动的机械能，而该机械能可通过阻尼构件140被消耗，从而阻尼器100可起到减小塔筒1000的振动的作用。

可选地，阻尼构件140可以为液压缸，如图3和图6所示，液压缸可通过压缩粘性液体而将振动能量转化成热能。作为另一示例，阻尼构件140可 以为电磁涡流装置，塔筒的振动能量可通过电磁涡流装置而转化为热能。然而，本领域已知的其它阻尼构件也可用于本实用新型的阻尼器100中。

如图3和图6所示，阻尼构件140的第一端可连接到塔筒1000的内壁且能够沿任意方向摆动。阻尼构件140的第二端可连接到吊杆120(如图3所示)。由于阻尼构件140能够沿任意方向摆动，因此阻尼构件140可随着吊杆120的摆动而摆动。当阻尼构件140的第二端连接到吊杆120时，吊杆120上可仅连接一个阻尼构件140。此外，吊杆120上也可连接至少两个阻尼构件140，阻尼构件140可在吊杆120上沿竖直方向彼此错开布置，以防止阻尼构件140的相互干涉而导致吊杆120不能摆动。图6中示出了吊杆120上连接沿竖直方向彼此错开布置的两个阻尼构件140的情况，两个阻尼构件140可布置为呈预定角度(例如，90°)。

此外，阻尼构件140的第二端也可固定到质量块130，从而可随质量块130的摆动而摆动。当质量块130上连接至少两个阻尼构件140时，阻尼构件140可在质量块130上沿竖直方向彼此错开布置。

根据本实用新型的实施例，阻尼器100可包括调频装置150。图7是示出图3中的调频装置的布置方式的俯视图。如图3和图7所示，调频装置150可包括弹性构件151和固定到塔筒1000的内壁的调频平台152。弹性构件151的上端可连接到环形质量块130的下表面，弹性构件151的下端可连接到调频平台152。

图7中示出了19个弹性构件151的示例，但本实用新型不限于此，弹性构件151的数量可增多或减少，以调节阻尼器100的频率。

具体而言，阻尼器100的频率与吊杆120的长度有关，但仍可通过调节弹性构件151的数量和/或预紧力来对阻尼器100的频率进行微调。例如，当通过弹性构件151的数量和/或预紧力，使得弹性构件151对环形质量块130的总拉力增大时，阻尼器100的频率也会呈现增大的趋势。

因此，根据本实用新型的实施例，通过设置调频装置150来对阻尼器100的频率进行微调，可解决现有技术中出现的塔筒的实际频率与阻尼器的频率不匹配的问题。

根据本实用新型的实施例，阻尼器100还可包括止回装置160。图8是示出根据本实用新型的阻尼器中的止回装置的俯视图，图9是示出根据本实用新型的阻尼器中的吊杆沿各个方向的摆动幅度的示意图，图10是示出根据 本实用新型的阻尼器的摆动过程的示意图。

如图3和图8所示，止回装置160可包括：止回平台161，固定到塔筒1000的内壁，止回平台161具有用于使吊杆120穿过的第一通孔162，第一通孔162与塔筒1000内的爬梯3和线缆2间隔开，第一通孔162的内壁设置有缓冲材料；止回盘163，在对应于第一通孔162的位置设置为围绕吊杆120的外周，且止回盘163的外周设置有缓冲材料。止回平台161还可具有使塔筒1000内的爬梯3和线缆2穿过的第二通孔(未示出)。

止回装置160可用于在阻尼器100的摆幅过大时对阻尼器100进行限位。具体地讲，当吊杆120的摆幅过大时，吊杆120和随吊杆120一起摆动的质量块130可能会碰撞爬梯3、线缆2和塔筒1000的内壁。根据本实用新型，当吊杆120的摆幅过大时，沿吊杆120的外周设置的止回盘163的缓冲材料会与止回平台161的第一通孔162的内壁的缓冲材料接触，从而防止由于吊杆120的摆幅过大而造成的碰撞。

例如，图9中示出了通过止回装置160的限位作用，止回盘163通过止回平台161限位的示意图。通过将止回盘163限定在止回平台161内，质量块130可在不与塔筒1000的内壁以及线缆2和爬梯3碰撞的同时实现最大摆幅，如图10所示。

应理解的是，塔筒内的阻尼器与爬梯等距离较近，因此在某些情况下需要对阻尼器进行锁止(即，防止阻尼器发生摆动)，以保证操作人员的安全。另外，由于阻尼器需要在工厂安装到塔筒内，并与塔筒一起运输到现场进行吊装，这个过程也需要阻尼器处于锁止状态，同时，阻尼器在后期维护、检修时也需要处于锁止状态。

因此，根据本实用新型的实施例的阻尼器100，在需要对阻尼器100进行锁止时，可将锁止构件应用于阻尼器100。图11是示出根据本实用新型的阻尼器100中的锁止构件170的示意图。

如图11所示，在止回盘163和止回平台161的彼此对应的位置分别设置用于连接锁止构件170的两端的连接孔(未示出)。在需要对阻尼器100进行锁止时，可将锁止构件170的两端分别连接到止回盘163和止回平台161的连接孔，通过防止止回盘163和止回平台161之间发生相对运动来防止阻尼器100发生摆动。

上面以吊杆连接到吊梁为例说明了本实用新型的原理，但是吊杆可以由 绳索来代替。

如上所述，根据本实用新型的实施例，通过设置调频装置来对阻尼器的频率进行微调，可解决现有技术中出现的塔筒的实际频率与阻尼器的频率不匹配的问题。

另外，根据本实用新型的实施例，通过设置止回装置，可更好地控制吊杆和环形质量块的摆动幅度，使其不与塔筒内壁、线缆和爬梯发生碰撞。

虽然已表示和描述了本实用新型的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本实用新型的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。

Claims (11)

1.一种塔筒，所述塔筒(1000)包括安装在所述塔筒(1000)内的阻尼器(100)，其特征在于，所述阻尼器(100)包括：

质量块(130)；

吊杆(120)或绳索，所述吊杆(120)或绳索的下端吊装所述质量块(130)，使得所述质量块(130)能够随着所述吊杆(120)或绳索沿任意方向摆动；

至少一个阻尼构件(140)，所述阻尼构件(140)的第一端连接到所述塔筒(1000)的内壁，所述阻尼构件(140)的第二端固定到所述吊杆(120)或所述质量块(130)；

调频装置(150)，用于调节所述阻尼器(100)的频率，所述调频装置(150)包括弹性构件(151)和固定到所述塔筒(1000)的内壁的调频平台(152)，所述弹性构件(151)的上端连接到所述质量块(130)，所述弹性构件(151)的下端连接到所述调频平台(152)。

2.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述吊杆(120)或绳索的至少一部分设置在所述塔筒(1000)的马鞍平台(4)以下。

3.根据权利要求2所述的塔筒，其特征在于，所述吊杆(120)或绳索与所述塔筒(1000)的中心偏心设置。

4.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述质量块(130)的横截面的面积由上至下逐渐减小，和/或

所述质量块(130)具有多层结构。

5.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述吊杆(120)的上端铰接到吊梁(110)或者连接到设置在所述塔筒(1000)上的机舱(2000)，或者所述绳索的上端连接到所述吊梁(110)或者连接到设置在所述塔筒(1000)上的所述机舱(2000)，所述吊梁(110)固定在所述塔筒(1000)的预定高度处。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的塔筒，其特征在于，所述阻尼构件(140)的第二端固定到所述吊杆(120)，每根吊杆(120)上固定有在竖直方向上错开布置的至少两个阻尼构件(140)，或者

所述阻尼构件(140)的第二端固定到所述质量块(130)，所述质量块(130)上固定有在竖直方向上错开布置的至少两个阻尼构件(140)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的塔筒，其特征在于，所述阻尼器(100)还包括止回装置(160)，所述止回装置(160)包括：

止回平台(161)，固定到所述塔筒(1000)的内壁，所述止回平台(161)具有用于使所述吊杆(120)穿过的第一通孔(162)，所述第一通孔(162)的内壁设置有缓冲材料；

止回盘(163)，设置为围绕所述吊杆(120)的外周，且所述止回盘(163)的外周设置有缓冲材料。

8.根据权利要求7所述的塔筒，其特征在于，所述止回平台(161)还具有使所述塔筒(1000)内的爬梯(3)和线缆(2)穿过的第二通孔。

9.根据权利要求7所述的塔筒，其特征在于，所述止回盘(163)和所述止回平台(161)的彼此对应的位置分别设置有用于连接锁止构件(170)的两端的连接孔，所述锁止构件(170)被构造为在连接到所述止回盘(163)和所述止回平台(161)的所述连接孔时防止所述止回盘(163)和所述止回平台(161)之间发生相对运动。

10.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述阻尼构件(140)为液压缸或电磁涡流装置。

11.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求1-10中任一项所述的塔筒(1000)。