[发明专利]用于将涡旋抑制设备附接到风力涡轮塔架的方法和系统

说明书

一种风力涡轮包括塔架和构造在塔架上的涡激振动(VIV)缓解系统。VIV缓解系统具有杆，该杆附接到塔架的外表面并沿着塔架的轴线纵向地延伸。多个箍条支撑引导件从杆横向地延伸并沿着杆间隔开，箍条支撑引导件包括长度和形状，以保持支撑在其上的箍条。箍条以螺旋型式缠绕在塔架周围，其中，该箍条的至少多个匝被铺设在箍条支撑引导件上并由箍条支撑引导件支撑。

技术领域

本发明大体上涉及风力涡轮塔架，并且更特别地，涉及用于将箍条型涡旋抑制设备附接到风力涡轮塔架的系统和方法。

背景技术

风力涡轮塔架和其它类型的大体上细长的塔架结构经受涡激振动(VIV)。在没有缓解的情况下，并且在合适的风力条件下，涡旋会从塔架的交替侧面连贯地脱落，从而导致波动的负载，并增加塔架垂直于风向的摇摆运动。对于现代风力涡轮塔架，该运动在现场可达到+/-2m以上的振幅，使得塔架和机器头部的连续安装基本上不可能，这可导致昂贵的起重机停机时间以及整体项目延迟。而且，如果振动持续，则可对下部塔架区段造成严重的疲劳损坏，这可能大大缩短塔架寿命。随着行业转向更高、更细长和/或更低刚性的塔架，这个问题将变得更受关注。

因此，VIV缓解是工业中持续关注的问题，并且VIV缓解通常被认为是高度超过100m的塔架所必需的。

工业中已经使用或建议了各种VIV缓解系统和方法。例如，为此目的，已经在风力涡轮塔架上使用了滚动质量吸收器、油阻尼器、摩擦阻尼器和涡旋发生器系统。另一种系统利用通常缠绕在风力涡轮塔架的最高1-3区段周围的呈管形式的螺旋形箍条。箍条用来破坏VIV形成所需的塔架周围的连贯涡旋脱落，从而在VIV发生之前阻止它。在箍条的螺旋节距、数量和尺寸方面针对螺旋形箍条的有效设计基于许多因素。然而，可能难以实现设计并随着时间的推移始终如一地维护/保持设计中的箍条。箍条及其相关联的安装线缆可能很长(例如，20-30m)且很重，并且往往会下垂。这导致不坚固或不可重复的安装的箍条构造。随着时间的推移，箍条将失去其安装型式(pattern)，这可能显著地降低其功能。另外，线缆中的拉伸载荷导致箍条自身横截面变形，并且相对于塔架直径变得太小而无效。

另外，箍条典型地由人员在现场手动安装，他们针对每个塔架区段而将箍条卷绕在塔架周围。这可能发生在塔架区段的水平构造中，在此塔架下的灰尘和碎屑成为问题，或发生在竖直构造中，在此，视角使得难以评估箍条缠绕型式的均匀性。一般来说，箍条安装困难、耗时，并且导致箍条的布置不一致。

因此，本公开针对用于在现场安装箍条的系统和方法，其克服了至少一些上文讨论的实际挑战。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中被部分地阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本发明的实践获知。

在一个方面，本公开针对一种包括塔架的风力涡轮，该塔架可由塔架区段形成。风力涡轮可为岸上安装设备或离岸安装设备。风力涡轮包括涡激振动(VIV)缓解系统，该系统构造在塔架上，例如在塔架的一个或多个区段上。VIV缓解系统包括连接到塔架的外表面的一个或多个杆，以沿着塔架的轴线纵向地延伸。杆可紧贴(flush against)塔架的外表面或与该外表面间隔开。多个箍条支撑引导件从杆横向地延伸并沿着杆间隔开，箍条支撑引导件具有长度和形状，以保持支撑在其上的箍条。VIV缓解系统包括以螺旋型式缠绕在塔架周围的一个或多个箍条，其中，该箍条的至少多个匝(wraps)被铺设在箍条支撑引导件上并由箍条支撑引导件支撑。箍条的使用在工业中是已知的，并且箍条可具有任何合适的常规构造，诸如具有中空轮廓的多面几何设计。线缆或绳索可延伸穿过箍条，以用于缠绕箍条并将箍条附接到塔架。

在某些实施例中，杆是刚性细长构件，诸如在一个或多个连接点处安装到塔架的轻质金属梁或条。在另一个实施例中，杆可为非刚性的柔软构件，诸如带，其被拉入纵向延伸构件中并至少在其端点处安装到塔架。

在特定实施例中，VIV缓解系统包括围绕塔架周向地间隔开的多个杆和多个箍条支撑引导件。