一种风电机组柔塔涡激振动的监测抑制系统的制作方法

1.本实用新型涉及风电机组技术领域，特别涉及一种风电机组柔塔涡激振动的监测抑制系统。


背景技术：

2.塔架作为风电机组的承载部件，支撑着整个机舱和风轮的重量，同时吸收着机组的振动能量。随着低风速地区风资源的开采，需找到提升机组发电量的方法，目前主要通过增高塔架来提升发电量，但传统塔架高度增高至120m后，其成本随着塔架高度的增加而呈指数级增加，此时，可通过减小塔壁厚度来降低成本，即采用所说的柔塔技术。但柔塔更容易产生弹性变形，在来流风作用下，塔架两侧会交替产生脱离塔壁表面的涡旋，这种涡旋会使塔架上产生顺风向及横向上周期变化的脉动压力，这种脉动压力容易触发柔塔的周期性振动，当脉动压力与塔架固有频率耦合时，就会产生共振，因此监测抑制涡激振动十分重要。
3.目前，针对涡激振动的抑制装置主要是应用于风电机组塔筒吊装阶段；但对于应用越来越多的柔塔，装机后的结构涡激振动也十分严重，需要进行监测并抑制，常规方式是对柔塔进行刚性加固，或者增大尺度以提高其刚度，改变塔筒的自振频率，避免它与漩涡发放频率相接近，但这又导致了成本增加的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术的上述不足和缺陷，本实用新型的目的在于提供一种风电机组柔塔涡激振动的监测抑制系统，通过改变塔架的尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性释放，减小脉动压力的产生，以解决上述问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现：
6.一种风电机组柔塔涡激振动的监测抑制系统，包括设置在塔架偏航平台的柔塔涡激振动检测装置1，用于检测柔塔的振动频率；与柔塔涡激振动检测装置1连接的布置在塔架平台内的数据处理分析装置2，数据处理分析装置2对柔塔涡激振动检测装置1测量的塔架振动经过算法计算，获得塔筒的振动量级数据，并判断柔塔是否产生涡激振动；与数据处理分析装置2通过以太网连接的服务器3；与服务器3信号连接的远程操作访问端4；与数据处理分析装置2连接的布置在塔架外表面的涡激振动抑制装置6，通过打断稳定频率的漩涡来破坏尾流场，抑制涡激振动。
7.所述柔塔涡激振动检测装置1包括安装在塔架偏航平台的双轴加速度传感器1.1和安装在塔架壁面的应变传感器1.2，双轴加速度传感器1.1和应变传感器1.2的数据传输段均与数据处理分析装置2连接。
8.所述的应变片传感器1.2数量为至少四个，应变传感器1.2长度方向和塔架的延伸方向一致，并且沿柔塔的周向均匀分布，安装在柔塔的塔壁上。
9.所述的服务器3还与报警装置5连接，当服务器3接收到双轴加速度传感器1.1所检
测到的塔筒一阶振动固有频率数据超过预设定值时，或者，当服务器3接收到应变片传感器1.2检测到的塔架应变数据超过预设定值时，报警装置5发出警报。
10.所述的涡激振动抑制装置6包括布置在塔架外表面的多组涡流发生器6.1，每组初始夹角设定为30
°
，可通过调整涡流发生器6.1的夹角来抑制涡激振动。
11.所述的涡激振动抑制装置6包括布置在塔架外表面的扰流条6.2，呈螺旋状分布，沿着塔架外表面收缩来抑制涡激振动，通过打断稳定频率的漩涡来破坏尾流场，尾流场漩涡的规律性释放被破坏。
12.所述的涡激振动抑制装置6为涡流发生器6.1或者扰流条6.2，通过打断稳定频率的漩涡来破坏尾流场，尾流场漩涡的规律性释放被破坏，从而达到抑制涡激振动的目的，当机组正常工作时，处于闭合状态的涡流发生器6.1或扰流条6.2不会影响机组的正常运行和发电。
13.本实用新型对涡激振动进行在线监测，当发现塔架发生涡激振动共振，触发涡激振动抑制装置，通过打断稳定频率的漩涡来抑制涡激振动，大大提高了柔塔的安全性，保证风力发电机组的正常运行，在降低扰流装置受风载疲劳损伤的同时解决了柔塔外载、噪音等问题。
附图说明
14.图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图对本实用新型进一步阐述。
16.参见图1，一种风电机组柔塔涡激振动的监测抑制系统，包括设置在塔架偏航平台的柔塔涡激振动检测装置1，用于检测柔塔的振动频率；与柔塔涡激振动检测装置1连接的布置在塔架平台内的数据处理分析装置2，数据处理分析装置2对柔塔涡激振动检测装置1测量的塔架振动经过算法计算，获得塔筒的振动量级数据，并判断柔塔是否产生涡激振动；与数据处理分析装置2通过以太网连接的服务器3；与服务器3信号连接的远程操作访问端4；与数据处理分析装置2连接的布置在塔架外表面的涡激振动抑制装置6，通过打断稳定频率的漩涡来破坏尾流场，抑制涡激振动。
17.所述柔塔涡激振动检测装置1包括安装在塔架偏航平台的双轴加速度传感器1.1和安装在塔架壁面的应变传感器1.2，双轴加速度传感器1.1和应变传感器1.2的数据传输段均与数据处理分析装置2连接。
18.所述的应变片传感器1.2数量为至少四个，应变传感器1.2长度方向和塔架的延伸方向一致，并且沿柔塔的周向均匀分布，安装在柔塔的塔壁上。
19.所述的服务器3还与报警装置5连接，当服务器3接收到双轴加速度传感器1.1所检测到的塔筒一阶振动固有频率数据超过预设定值时，或者，当服务器3接收到应变片传感器1.2检测到的塔架应变数据超过预设定值时，报警装置5发出警报。
20.所述的涡激振动抑制装置6包括布置在塔架外表面的多组涡流发生器6.1，每组初始夹角设定为30
°
，可通过调整涡流发生器6.1的夹角来抑制涡激振动。
21.所述的涡激振动抑制装置6包括布置在塔架外表面的扰流条6.2，呈螺旋状分布，
沿着塔架外表面收缩来抑制涡激振动，通过打断稳定频率的漩涡来破坏尾流场，尾流场漩涡的规律性释放被破坏，从而达到抑制涡激振动的目的。
22.所述的涡激振动抑制装置6为涡流发生器6.1或者扰流条6.2，通过打断稳定频率的漩涡来破坏尾流场，尾流场漩涡的规律性释放被破坏，从而达到抑制涡激振动的目的。当机组正常工作时，处于闭合状态的涡流发生器6.1或扰流条6.2不会影响机组的正常运行和发电。
23.本实用新型的工作原理为：
24.工作时，所述柔塔涡激振动检测装置(1)采集到塔筒的振动数据，所述数据处理分析装置(2)对所述柔塔涡激振动检测装置(1)测量的塔架振动数据经过算法计算，获得塔筒的振动量级数据，并将结果传输到服务器(3)中进行存储，远程操作访问端(4)可通过连接服务器(3)查看到相应的绘图信息。同时，数据处理分析装置(2)能够实时在线监测塔筒一阶固有频率，当塔筒发生涡激共振，数据处理分析装置(2)将发出指令至涡激振动抑制装置(6)，涡激振动抑制装置6)产生动作，通过打断稳定频率的漩涡来破坏尾流场，破坏尾流场漩涡的规律性释放来抑制涡激振动。
25.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。