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浅析风电机组塔筒吊装时怎样抑制涡激振动

导读: 在风电场,风力发电机组吊装时有一个规定,顶段塔筒吊装完后,当天必须吊装完机舱,原因是什么呢?下面我给大家简单分析一下。

风电场,风力发电机组吊装时有一个规定,顶段塔筒吊装完后,当天必须吊装完机舱,原因是什么呢?下面我给大家简单分析一下。

从流体的角度来分析,任何非流线型物体,在恒定流速下,都会在物体两侧交替地产生脱离结构物表面的旋涡。这种交替发放的旋涡又会在柱体上生成顺流向及横流向周期性变化的脉动压力。如果此时柱体是弹性支撑的,或者柔性管体允许发生弹性变形,那么脉动流体力将引发柱体(管体)的周期性振动,这种规律性的柱振动反过来又会改变其尾流的旋涡发放形态。这种流体与结构物相互作用的问题被称作“涡激振动”。

假若塔筒的自振频率与漩涡的发放频率相接近,就会使塔筒发生共振破坏,因此这种涡激振动是极其有害的,需采取措施阻止它的发生。在我们风电行业内一般有五种方法来抑制涡激振动。

一、塔筒上安装扰流条可抑制涡激振动

其原理也比较简单,该方案主要是通过加施在塔筒上的扰流条打乱来风的轨迹,使其不能形成频率稳定的漩涡。扰流条大多由塑料泡沫制作的三角柱串联而成,三根扰流条等距缠绕在塔筒上段,底部由细绳牵引至地固定。

二、阻尼器法抑制涡激振动

从涡激振动的特点看,集中质量式摆锤方案既方便又有效:作为调谐质量块,摆锤利用反方向惯性力可显著抑制塔筒振动的响应幅值。需要说明的是,摆锤的质量和摆长取决于塔筒本身的质量和刚度,那么不恰当的设计不仅不能达到减振效果,而且可能会恶化振动情况。

三、缆风绳抑制涡激振动

简单说,该方案通过缆风绳施加外力,破坏塔筒两侧的气动受力情况,并限制塔筒初始晃动的位移幅度,从而无法产生刚体自由状态下的涡激从而抑制摆振,导致塔筒无法让涡激过程中晃动产生的振动能量产生累计。

四、安装机舱、发电机、叶轮抑制涡激振动

这里分两种情况,第一机舱、发电机安装后,不管风从哪个角度吹来,都会不同程度地受到机舱、发电机的影响,形成引起塔筒共振的稳定漩涡会打一些折扣。第二叶轮安装后,不管风从哪个角度吹来,都会受到风轮叶面的影响,进而迅速发生的流场变化就难以形成引起塔筒共振的稳定漩涡。

五、吊装时,塔筒门关闭,可使涡激振动不至于增大

当塔筒底部门关闭时,由于空气本身的流通性和不可压缩性,会在塔筒内部起到阻尼器的效果,从而会减小塔筒的振动幅度。但当塔筒底部门打开时,塔筒内部由空气构成的阻尼器就失去了效果,因而无法减小塔筒的振动幅度,而且内部流通的气流会和外部的涡流产生叠加效应,从而放大了塔筒的振动幅度。

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