[发明专利]基于分离式机舱的风机塔架降载方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电领域，具体涉及到一种降低风机塔架载荷、减小塔架振动的方法。

技术背景

目前广泛应用的风力发电机组在运行过程中，往往会由于自身结构和外部环境的影响引起塔架振动。随着风电机组单机容量的增加，塔架的高度也不断增加，大型风力发电机组的塔架已经超过100m；塔架高度的增加导致塔架载荷的交变性和随机性增加，从而加剧塔架的振动。

塔架是风力发电机组的重要组成部分，其对机舱、风轮等部件起支撑作用。塔架的振动会增加塔架和其他机械组件的机械载荷，降低材料机械强度，导致塔架和其他机械组件的疲劳损坏和使用寿命的减少，影响机组运行的稳定性和可靠性，严重时将对机组安全性造成影响。

其中以前后方向的一阶振动和左右方向的一阶振动为主，其固有频率受到塔架高度、塔架壁厚度、塔架材料、机舱和转子重量等因素的影响。目前减小塔架振动的方法大部分是通过在塔架中装设各种形式的降载装置来实现的，其中的一个方法通过在塔架或机舱内安装阻尼系统，同时主动控制质量块的位置、速度、加速度来改变机组相关部件的振动频率。目前还没有通过改变机舱结构来降低塔架载荷的方法。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于分离式机舱的风机塔架降载方法，可以有效减小塔架载荷，减小塔架前后方向的振动。

一种基于分离式机舱的风机塔架降载方法，包括：

设计由两质量块构成的分离式机舱，包括由转子、轮毂、传动系统、发电机构成的滑动质量块，和由机舱构成的固定质量块，滑动质量块通过滑轨在固定质量块上滑动，两部分通过弹性装置连接。

当塔架受到前后方向的作用力而发生振动时，滑动质量块的惯性载荷将引起两质量块间的弹性装置的拉伸或收缩，造成滑动质量块通过滑轨和固定质量块的相对运动，形成一个阻尼系统；阻尼系统的阻尼特性将削减塔架振动的动能，从而达到降低塔架载荷、减小塔架振动的目的。其中阻尼系统的弹性系数和阻尼比可以调节，进而降低塔架的振动固有频率和振动幅值。

附图说明

图1为用于降低塔架载荷的分离式机舱结构示意图。

图2为滑轨局部示意图。

附图标记说明：1-风轮转子；2-轮毂；3-滑动质量块；4-固定质量块；5-滑轨；6-弹性装置；7-塔架；8-低速轴；9-齿轮箱；10-高速轴；11-发电机；12-受力方向，13-滑轨滑块，14-滑轨底座。

具体实施方式

具体实施例将对本发明进行详细的阐述。

图1表示用于降低塔架载荷的分离式机舱结构示意图，表示了本发明的一个具体实施例。

所述分离式机舱由滑动质量块3和固定质量块4构成，滑动质量块3通过底部的滑轨5在固定质量块4上面滑动，底部滑轨定期润滑以减小摩擦；图2为滑轨局部示意图，其中滑轨的6个滑块如13连接到机舱滑动质量块3的底部，在滑轨底座14、15上滑动；滑动质量块部分3主要由风轮转子1、轮毂2、低速轴8、齿轮箱9、高速轴10、发电机11构成，固定质量块4由机舱构成；滑动质量块3和固定质量块4之间通过弹性装置6连接，构成阻尼系统，其中阻尼系统的弹性系数和阻尼比可以调节。

对于没有分离式机舱的普通风力发电机组，作用力将直接作用在机舱和塔架上，引起塔架振动。对于本发明所述的带有分离式机舱的风力发电机组，当塔架受到图1中方向12的作用力时，滑动质量块3受到作用力向前沿滑轨5滑动，引起弹性装置6收缩；当风机沿着方向12振动时，滑动质量块3的惯性载荷将引起两质量块3、4间的弹性装置6的拉伸或收缩，造成滑动质量块3通过滑轨5与固定质量块4间的相对运动，形成一个阻尼系统；阻尼系统的阻尼特性将削减塔架振动的动能，从而达到降低塔架载荷、减小塔架振动的目的。其中阻尼系统的弹性系数和阻尼比可以调节，进而降低塔架的振动固有频率和振动幅值。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同的替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。