[发明专利]一种双向调谐液柱阻尼器及应用该阻尼器的海上风力发电机组

说明书

一种双向调谐液柱阻尼器，包括阵列排布的阻尼组件和设置于阻尼组件中部的主筒体；所述阻尼组件包括相邻设置的两个振荡单元和相邻设置的两个连通单元，振荡单元和连通单元均与主筒体相连通，且主筒体、振荡单元和连通单元内均填充有液体；所述振荡单元和连通单元底部均设有与主筒体相连通的水平撑杆，且振荡单元和连通单元均设有与主筒体相连通的斜撑，斜撑设置于水平撑杆上方；与现有技术相比，结合导管架式海上风机结构自身的特点，利用导管架平台处的加强弦杆和水平撑杆组成的U型结构作为本阻尼器的主体结构，在实现双向高频调谐功能的同时，无需额外的安装空间。

技术领域

本发明涉及海洋工程振动控制技术领域，具体涉及一种双向调谐液柱阻尼器及应用该阻尼器的海上风力发电机组。

背景技术

海上风能作为可再生能源之一，对于改善能源系统结构，保护生态环境具有深远意义。

由于所受水动力载荷较小，导管架式基础成为我国近海地区海上风电场最适宜的基础结构。但是，随着海上风电场的建设趋势是选型逐渐倾向于超大尺寸和超高功率的风力发电机组，这意味导管架式海上风力发电机组也将面临更为复杂的环境条件，对其安全设计和正常运行提出了更高要求。

在现有技术中，被动减振装置可以显著降低海上风机结构响应，提高海上风力发电机组结构在风、浪、地震等随机荷载作用下的疲劳寿命和极限承载力，但现阶段，应用在导管架式海上风机结构的被动减振装置仍存在以下一些不足：

(1)由于导管架式海上风机特殊的结构形式，极大地限制了被动减振装置的安装空间，目前减振装置多布置于风力机组的机舱内，而这只能使一阶振型为主的运动响应得到有效控制，无法降低由高阶模态控制的运动响应。

(2)由于风浪荷载的随机性，海上风机结构的动力响应往往同时在多个水平方向上都比较明显，沿某一方向布置的被动减振装置的减振效果将被削弱。

(3)在海上风机结构服役期内，由于海洋生物生长、基础底部冲刷、地震作用下结构受损等因素会导致海上结构固有频率发生比较显著的改变。

这就要求被动减振装置必须具备调谐频带宽的特点，不能仅对某一固定频率进行调谐，被动减振装置还可以根据风力机组固有频率的改变而进行相应的调谐带宽，以达到对海上风机减振的作用。

中国专利号CN108952287A公开了一种自动调节阻尼的二维调谐液柱阻尼器，包括管状水箱，管状水箱包括第一U型管状水箱、第二U型管状水箱、第一直线型管状水箱和第二直线型管状水箱，第一U型管状水箱、第二U型管状水箱分别与第一直线型管状水箱、第二直线型管状水箱固定连接，第一U型管状水箱、第二U型管状水箱与第一直线型管状水箱、第二直线型管状水箱的连接处均开孔并保证第一U型管状水箱、第二U型管状水箱、第一直线型管状水箱和第二直线型管状水箱的内部贯通，管状水箱内有水和可调节大小的过水孔。

上述公开的这种调谐液柱阻尼器通过振动信号和阻尼系统对调谐液柱阻尼器的阻尼效果进行控制，而当需要对海上风机进行阻尼调控时，难以实现对调谐液柱阻尼器的通电和控制，不适用于海上风机的阻尼调控。

因此，开发一种可对导管架式海上风机进行高阶频率双向调谐、减振频带宽以及性价比高的被动减振装置具有十分重要的工程意义。

发明内容

本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种减震频率宽、不需要额外安装空间、性价比高的适用于海上风力发电机组的双向调谐液柱阻尼器。