[发明专利]风电机组塔筒的主动扰流装置和主动扰流方法

说明书

本发明公开一种风电机组塔筒的主动扰流装置和主动扰流方法，所述的风电机组塔筒的主动扰流装置包括扰流器和驱动设备，扰流器可旋转地设置在塔筒的外周面上，驱动设备与扰流器相连以驱动扰流器至少以预设转速rsubgt;1/subgt;转动，以改变作用于塔筒的卡门涡街现象产生的脱落涡的频率，从而避免塔筒发生涡激振动。本发明的风电机组塔筒的主动扰流装置具有结构简单、成本低廉、降低塔筒的疲劳损伤等优点。

技术领域

本申请设计风电技术领域，尤其是设计一种风电机组塔筒的主动扰流装置和主动扰流方法。

背景技术

随着风电机组的大型化发展和平价时代的来临，以及丰富的风能资源地区开发殆尽和机组价格逐渐下探的趋势日益明显，为捕获更高的风能和更优的成本优势，对应的风电机组塔筒逐渐向更高更柔的柔塔方向发展。

塔筒是用来支撑风电机组运行的关键支撑结构，其主要形式有圆锥式、桁架式钢制结构以及混凝土和钢塔组合的混塔结构。其中圆锥式钢制塔筒结构，由于其结构形式简单、安装方便等在我国应用最广泛。根据流体力学原理，当气流流经光滑圆柱形塔筒的表面时，会在塔筒的两侧交替产生脱落涡，即卡门涡街现象。当脱落涡频率与塔筒振动频率接近或一致时，风电塔筒将在涡激振动频率的激励下发生共振，从而造成塔筒的疲劳损伤，严重时甚至发生机组倒塔。特别是随着我国超过120m的柔塔应用越来越多，以及因涡激振动倒塔的事故不断发生，对塔筒一阶涡激、二阶涡激的抑制已成为目前行业研究的重点方向之一，因此控制风电塔筒的涡激振动对于提升风电整机的运行可靠性和安全性是非常必要的。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

目前通用的抑制一阶涡激振动的方法是在塔筒缠绕固定形状的扰流带，以改变塔筒外表面的形状来个改变尾流和脱落频率，但是对于二阶涡激振动的影响较弱。相关技术中对于二阶涡激振动的控制方法大都是采用在塔筒内部增加阻尼器的形式，改变塔筒本身的振动频率，但是该技术方案结构设计复杂、成本较高。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种结构简单、扰流效果好、成本低廉的的风电机组塔筒的主动扰流装置。

本发明实施例提出一种步骤简单、便于操作的风电机组塔筒的主动扰流方法。

本发明实施例的风电机组塔筒的主动扰流装置包括：扰流器，所述扰流器可旋转地设置在所述塔筒的外周面上；驱动设备，所述驱动设备与所述扰流器相连以驱动所述扰流器至少以预设转速r₁转动，以改变作用于所述塔筒的卡门涡街现象产生的脱落涡的频率，从而避免所述塔筒发生涡激振动。

本发明实施例的风电机组塔筒的主动扰流装置通过扰流器和驱动设备的设置，主动调节产生的涡流脱落频率，对一阶涡激振动和二阶涡激振动均具有良好的抑制效果，延长了塔筒的使用寿命。

在一些实施中，所述扰流器包括围绕其旋转中心线设置的多个叶片，且相邻叶片的延伸方向之间呈夹角。

在一些实施中，所述叶片具有扭角。

在一些实施中，所述扰流器的旋转中心线与所述塔筒的中心轴线相互平行。

在一些实施中，包括基座，所述基座与所述塔筒的外周面相连，所述扰流器和所述驱动设备设在所述基座上。

在一些实施中，所述扰流器和所述基座均为多个，多个所述扰流器一一对应地安装在多个所述基座上，多个所述基座在所述塔筒的外周面上间隔分布。

在一些实施中，多个所述基座通过绳索串联形成至少一个扰流带，所述扰流带以螺旋状缠绕在所述塔筒上。