[发明专利]液位可调节的调谐液柱阻尼器和塔筒

说明书

本公开提供的液位可调节的调谐液柱阻尼器和塔筒，调谐液柱阻尼器包括：外壳，其内设有底板；内壳，其位于外壳内的底板上方，且与外壳同心设置，内壳远离底板的一端为敞口端，另一端为封闭端，在内壳与外壳之间以及内壳的封闭端与底板之间形成第一容纳腔，其内填充有工作液体，在内壳内形成第二容纳腔，其内填充有备用液体；均匀分布于外壳侧壁与内壳侧壁之间的若干隔板；布设在外壳侧壁上的振动传感器；连接于第一容纳腔和第二容纳腔之间，以调节两者液位差的液位调节单元；和用于控制振动传感器和液位调节单元的控制器。塔筒包括塔筒本体和调谐液柱阻尼器。受控结构的自振频率受环境因素和运行状况变化的影响，本公开可将阻尼器的自振频率实时调谐至受控结构的自振频率，实现多方向的调谐减振耗能。

技术领域

本公开属于振动控制技术领域，特别涉及一种液位可调节的调谐液柱阻尼器和具有该调谐液柱阻尼器的塔筒。

背景技术

深远海风力发电机组所处的环境具有海床地质条件特殊、水文气象环境、载荷情况和运行情况复杂多变的特点，其振动特性需要深入的理论分析、数值仿真和试验研究。气动载荷、波浪荷载、结构自重荷载的共同作用导致机组沿首尾方向和侧方向循环振动弯曲；台风作用、偏航情况下的机组振动很可能超过安全标准，以上因素显著影响着海上风电结构的工作状态和疲劳损伤，因此需要密切关注海上风机塔筒的结构安全。现有的风电振动控制技术基本为被动控制技术，即控制系统的参数不能实时调整。类似地，当通信塔、烟囱、导管架和高桩承台过渡段等处于复杂工作环境时也存在上述问题。

调谐液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper，TLCD)通常为U型的矩形水箱，水箱中盛满液体，通过调节液体长度使得TLCD频率接近受控对象的频率，振动时依靠液体运动和边界层中的粘性作用导致的液体水头损失而实现消能。一般的TLCD只能控制结构单一方向的振动响应，而对风力发电机组影响最主要的风荷载、浪荷载、地震荷载等荷载的输入方向具有不确定性，因此无法实现风力发电机组的多方向减振耗能。另外，一般的TLCD采用被动控制策略，不能根据风力发电机组自振特性的变化动态改变调谐频率，从而导致控制效率的降低。

发明内容

本公开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，本公开的一个目的在于提出一种具有半主动调节特性的调谐液柱阻尼器，可以随受控对象所处工作环境的不同，动态地调节液体阻尼器的自振频率。本公开第一方面实施例提供的液位可调节的调谐液柱阻尼器包括：

外壳，所述外壳内设有底板；

内壳，所述内壳位于所述外壳内的所述底板上方，且与所述外壳同心设置，所述内壳远离所述底板的一端为敞口端，所述内壳靠近所述底板的一端为封闭端，在所述内壳与所述外壳之间以及所述内壳的封闭端与所述底板之间形成第一容纳腔，所述第一容纳腔内填充有工作液体，在所述内壳内形成第二容纳腔，所述第二容纳腔内填充有备用液体；

若干隔板，若干所述隔板均匀分布于所述外壳的侧壁与所述内壳的侧壁之间，且所述隔板的两端分别与所述内壳的两端齐平；

振动传感器，所述振动传感器布设在所述外壳的侧壁上，用于获取受控结构的振动信号；

液位调节单元，所述液位调节单元连接于所述第一容纳腔和所述第二容纳腔之间，以调节两者的液位差；和

控制器，用于根据所述振动传感器获取的受控结构的振动信号识别受控结构的自振频率，以此控制所述液位调节单元，使所述第一容纳腔内工作液体的深度为相应值，从而改变所述调谐液柱阻尼器的调谐频率。

本公开第一方面实施例提供的液位可调节的调谐液柱阻尼器，具有以下特点及有益效果：