一种抗涡激振动的风电塔筒的制作方法

1.本实用新型属于风力发电技术领域，特别涉及一种抗涡激振动的风电塔筒。


背景技术：

2.风电塔筒(简称塔筒)是风电机组的主体承重部分，大部分塔筒是外表面光滑且内部中空的圆柱形结构。根据流体力学原理，当风流经光滑圆柱形塔筒的表面时，会在塔筒的迎风面和背风面交替产生强度较大的风流旋涡，而这种风流旋涡又会在圆柱形塔筒的两侧产生周期性的涡激载荷。
3.由于涡激载荷的存在，塔筒整体会产生额外的应力和形变，又由于涡激载荷是周期性变化的，因此会在塔筒上产生明显的周期性振动响应，即为塔筒的涡激振动。而塔筒的振动又会反过来影响流体产生的旋涡。当流过塔筒表面的风速达到一定值时，风速的变化将不再影响涡街脱落的频率，此时涡街脱落的频率与塔筒的固有频率一致，这种现象即为涡激振动的“锁定"现象。若当前风速为临界风速，且发生"锁定"现象时，风电塔筒将在涡激振动频率的激励下发生共振，从而造成塔筒的疲劳损伤。剧烈的涡激振动将导致风电塔筒断裂甚至倒塌，因此控制风电塔筒的涡激振动对于提升风电整机的运行可靠性是非常必要的。


技术实现要素：

4.本实用新型意在针对现有技术中存在的问题，提供一种抗涡激振动的风电塔筒。
5.本方案中的一种抗涡激振动的风电塔筒，包括筒体，还包括多组设置在筒体外壁的扰流阻尼件，所述扰流阻尼件包括纵向设置的桶状管和横向设置的导流管，桶状管的开口朝上，导流管上设有与桶状管连通的通孔，所述桶状管内填装有液体。
6.本方案的工作原理是：一方面扰流阻尼件相对于筒体表面较为突出，改变筒体表面的形态，形成凹凸结构，其中的桶状管能够阻断气流，减少较大涡流的形成，破坏风流旋涡的结构。另一方面，部分气流穿过水平设置的导流管后引导进入到背风的一侧，使得筒体迎风面和背风面的压力大小趋近平衡，减少筒体迎风面和背风面之间的压力差，减轻筒体的涡激负载。
7.桶状管中盛装液体，液体可以就是普通的清水或雨水，筒体发生振动时，液体可吸收部分振动能量，增强风电塔筒的抗涡激振动效果。
8.本方案的有益技术效果是：由于在筒体上设置了多组相同的扰流组件，基于上述原理，筒体周围的风流旋涡被破碎成较小的涡流，又由于筒体迎风面和背风面的压力差降低，进而使得筒体两侧的涡激载荷大幅减小，从而降低涡激振动，达到较好的抗涡激振动的效果，有助于延长筒体的使用寿命。
9.进一步，所述导流管的内壁设有沿导流管延长方向设置的导流片。导流片平行于导流管的中心轴，具有更好的导流效果，能够更迅速的将穿过导流管的气流引导到筒体的背风侧，迅速使得筒体两侧的压力趋近于平衡，从而更短时间内使得筒体迎风面和背风面
之间的压力差降低。
10.进一步，多组所述扰流阻尼件沿筒体的高度方向排列。
11.进一步，多组所述扰流阻尼件螺旋设置在筒体外壁。有时候气流的方向有所变化，通过本方案的优化，可以对任意方向的气流导致的涡激振动进行减弱。
12.进一步，所述导流管的上表面设有进液孔，进液孔位于桶状管的开口的正上方。晴天时液体会有所挥发而减少，在导流管上设置进液孔，且进液孔位于桶状管开口的正上方，这样当遇到阴雨天时，可以收集雨水，补充液体。
13.进一步，所述进液孔上连接有收集斗，收集斗的顶部开口大于底部开口。更利于收集雨水。
14.进一步，所述导流管呈弯曲状且靠近筒体的一侧与筒体表面贴合。
15.进一步，所述筒体外壁固定设有供桶状管穿过的套管和供导流管卡入的卡槽。方便安装且能够将扰流阻尼件固定牢靠。
附图说明
16.图1为本实用新型一种抗涡激振动的风电塔筒实施例1的主视图；
17.图2为实施例1中扰流阻尼件的结果示意图；
18.图3为实施例2中扰流阻尼件与固定连接件结合的结构示意图。
具体实施方式
19.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
20.说明书附图中的附图标记包括：筒体1、扰流阻尼件2、收集斗21、导流管22、桶状管23、卡槽3、套管4。
21.实施例1基本如附图1及图2所示：一种抗涡激振动的风电塔筒，包括筒体1多组焊接在筒体1外壁的扰流阻尼件2，多组所述扰流阻尼件2沿筒体1的高度方向排列且螺旋设置在筒体1外壁，扰流阻尼件2为“t”形，扰流阻尼件2包括纵向设置的桶状管23和横向设置的导流管22，桶状管23的开口朝上，导流管22上设有与桶状管23连通的通孔，桶状管23内填装有液体。
22.导流管22呈弯曲状且靠近筒体1的一侧与筒体1表面贴合，导流管22的内壁设有沿导流管22延长方向设置的导流片。导流管22的上表面设有进液孔，进液孔位于桶状管23的开口的正上方，进液孔上连接有收集斗21，收集斗21的顶部开口大于底部开口。
23.实施例2，与实施例1的区别如图3所示：扰流组件与筒体1通过固定连接件进行可拆卸的连接，所述的固定连接件包括焊接在筒体1外壁用于使得桶状管23穿过的套管4和供导流管22卡入的卡槽3，套管4内壁设有胶皮与桶状管23的外壁贴合，卡槽3的截面为大割圆形(注释：一个圆切去一刀后分成两部分，其中大于半圆的叫大割圆，小于半圆的叫小割圆)，卡槽3的底部设有能够使得桶状管23穿过的孔。
24.以实施例2为例，具体实施过程如下：将一体成型的扰流阻尼件2中的桶状管23穿过卡槽3底部的孔后进入到套管4中，随后导流管22卡入卡槽3内，卡槽3包裹着导流管22的外壁，从而扰流组件受到卡槽3的限制而不会向下掉落，受到卡槽3和套管4的固定而不会被吹至歪斜而掉落。
25.扰流阻尼件2相对于筒体1表面较为突出，改变筒体1表面的形态，改变了现有技术中筒体1表面光滑的情况而变成凹凸结构，其中的桶状管23能够阻断气流，减少较大涡流的形成，破坏风流旋涡的结构。
26.部分气流穿过水平设置的导流管22后引导进入到背风的一侧，使得筒体1迎风面和背风面的压力大小趋近平衡，减少筒体1迎风面和背风面之间的压力差，减轻筒体1的涡激负载。
27.桶状管23中盛装液体，筒体1发生振动时，液体可吸收部分振动能量，增强风电塔筒的抗涡激振动效果。


技术特征：
1.一种抗涡激振动的风电塔筒，包括筒体，其特征在于：还包括多组设置在筒体外壁的扰流阻尼件，所述扰流阻尼件包括纵向设置的桶状管和横向设置的导流管，桶状管的开口朝上，导流管上设有与桶状管连通的通孔，所述桶状管内填装有液体。2.根据权利要求1所述的一种抗涡激振动的风电塔筒，其特征在于：所述导流管的内壁设有沿导流管延长方向设置的导流片。3.根据权利要求2所述的一种抗涡激振动的风电塔筒，其特征在于：多组所述扰流阻尼件沿筒体的高度方向排列。4.根据权利要求3所述的一种抗涡激振动的风电塔筒，其特征在于：多组所述扰流阻尼件螺旋设置在筒体外壁。5.根据权利要求4所述的一种抗涡激振动的风电塔筒，其特征在于：所述导流管的上表面设有进液孔，进液孔位于桶状管的开口的正上方。6.根据权利要求5所述的一种抗涡激振动的风电塔筒，其特征在于：所述进液孔上连接有收集斗，收集斗的顶部开口大于底部开口。7.根据权利要求1～6任一项所述的一种抗涡激振动的风电塔筒，其特征在于：所述导流管呈弯曲状且靠近筒体的一侧与筒体表面贴合。8.根据权利要求7所述的一种抗涡激振动的风电塔筒，其特征在于：所述筒体外壁固定设有供桶状管穿过的套管和供导流管卡入的卡槽。

技术总结
本方案公开了风力发电技术领域的一种抗涡激振动的风电塔筒，包括筒体，还包括多组设置在筒体外壁的扰流阻尼件，所述扰流阻尼件包括纵向设置的桶状管和横向设置的导流管，桶状管的开口朝上，导流管上设有与桶状管连通的通孔，所述桶状管内填装有液体。本方案中筒体周围的风流旋涡被扰流阻尼件破碎成较小的涡流，筒体迎风面和背风面的压力差降低，进而使得筒体两侧的涡激载荷大幅减小，从而降低涡激振动，达到较好的抗涡激振动的效果，有助于延长筒体的使用寿命。筒体的使用寿命。筒体的使用寿命。


技术研发人员：余登敏 邓任 洪成孝 鲁智 薛巨擘 吕逸旻 范圆成
受保护的技术使用者：中国电建集团贵州工程有限公司
技术研发日：2022.08.29
技术公布日：2022/12/27