安装于叶片内的调谐质量阻尼器、风力机叶片及风力机的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，特别是一种安装于叶片内的调谐质量阻尼器、风力机叶片及风力机。


背景技术：

2.保证风力发电机(以下简称风力机)安全运行是风电行业中的重中之重，随着风力发电技术不断发展，叶片不同形式的破坏也在演化，其中叶片折断、甩出的现象最为严重。目前叶片重量不断在大型化发展，叶尖的刚度退化严重，导致这些断裂事故出现了新特点，其中大型叶片剧烈振动导致风力机机停机瘫痪甚至塔筒倒塌、叶片断裂的实例屡见不鲜。对这些事故进行分析，当风速增大时，风力机叶片振动会不断加剧，随着各项振动耦合强弱变换，叶片平衡状态破坏，导致振动破坏，另外其自身质量增加导致旋转的离心力和惯性力增加，致使大量叶片出现失稳现象，加剧了叶片的振动破坏，这些都增加了风力发电的基础成本，还给国民经济带来了很大影响，减小大型叶片的振动显得尤为重要。
3.目前基于变桨距控制策略是叶片振动控制最为成熟的技术之一，其原理为叶片的浆距角随着不同风速产生不同角度的变化，以调节风载荷与叶片的接触角度，降低产能效率以保证叶片的安全运行，但由于其主要依赖于速度调节和最大功率跟踪，老化的变桨理论与新型工程困难无法有效对接，导致变桨控制在叶片振动控制重发挥的作用有限，仅能减少风力机底部的力矩。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种安装于叶片内的调谐质量阻尼器、风力机叶片及风力机，将电涡流调谐质量阻尼器安装于叶片型腔内，使得叶片的阻尼增大，降低叶片的振动幅值，提高抗风致振动能，降低叶片折断甩出的风险，提高叶片的疲劳寿命。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种安装于叶片内的调谐质量阻尼器，包括底座，所述底座包括底座顶板和底座底板，在所述底座顶板和所述底座底板之间安装有若干个加劲肋，在所述底座顶板的上方固定有两个端板，在两个所述端板之间设置有滑动副，所述滑动副包括导向杆和滑动块，所述滑动块固定连接有质量块，所述质量块的两端通过弹簧与所述端板相连接，所述质量块能够带动所述滑动块沿着所述导向杆滑动，所述质量块的底部固定安装有磁钢，所述底座顶板为导体板，所述调谐质量阻尼器安装于风力机叶片型腔内。
7.当风力发电机叶片振动时，本实用新型所述的调谐质量阻尼器发生被动谐振，质量块带动滑动块在导向杆上来回运动，此时底座顶板切割磁钢的磁感线，在底座上产生电涡流，使得叶片的振动能量转化为热能消耗掉，从而减少叶片振动的幅值。
8.作为本实用新型的优选方案，所述加劲肋的高度递增设置。
9.进一步的，由于本实用新型所述的调谐质量阻尼器安装于风力机叶片型腔内，为
了适应叶片结构(叶片的轮廓大多为曲线，叶片内腔存在坡度)，本实用新型还在底座设置了多个加劲肋，通过对加劲肋的高度进行递增/递减设置，使得底座顶板和底座底板形成一定的夹角，保证了调谐质量阻尼器主体部分接近于水平设置，从而发挥最佳的减振作用。
10.本实用新型结构简单耐用，良好利用了叶片内的空心型腔，使得风力机叶片在某方向的阻尼增大了四倍，减振率78％，降低了叶片振动的幅值，提高叶片的疲劳寿命。
11.作为本实用新型的优选方案，每个所述端板均固定连接有启动弹簧。在调谐质量阻尼器倾斜时，由于启动弹簧的存在，能够更好的启动调谐质量阻尼器。
12.作为本实用新型的优选方案，在两个所述端板之间设置有若干个弹簧隔板，所述弹簧隔板用于分隔所述弹簧，避免了压簧失稳现象。
13.作为本实用新型的优选方案，所述弹簧隔板、所述端板、所述质量块均安装有防撞块，能够有效防止刚性碰撞。
14.作为本实用新型的优选方案，所述防撞块为橡胶防撞块或pu防撞块。
15.作为本实用新型的优选方案，所述质量块还固定连接有附加质量块，方便调整质量块质量。
16.作为本实用新型的优选方案，所述底座顶板为铝板或铜板。
17.本实用新型还公开了一种风力机叶片，包括所述的一种安装于叶片内的调谐质量阻尼器，所述底座底板与所述叶片固定连接。
18.作为本实用新型的优选方案，所述底座底板通过胶水与所述叶片粘接，方便连接且连接牢固。此外，所述底座底板也可以采用螺栓连接或焊接与所述叶片粘接。
19.本实用新型还公开了一种风力机，包括所述的一种风力机叶片。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
21.当风力发电机叶片振动时，本实用新型所述的调谐质量阻尼器发生被动谐振，质量块带动滑动块在导向杆上来回运动，此时底座顶板切割磁钢的磁感线，在底座上产生电涡流，使得叶片的振动能量转化为热能消耗掉，从而减少叶片振动的幅值。
22.进一步的，由于本实用新型所述的调谐质量阻尼器安装于风力机叶片型腔内，为了适应叶片结构(叶片的轮廓大多为曲线，叶片内腔存在坡度)，本实用新型还在底座设置了多个加劲肋，通过对加劲肋的高度进行递增/递减设置，使得底座顶板和底座底板形成一定的夹角，保证了调谐质量阻尼器主体部分接近于水平设置，从而发挥最佳的减振作用。
23.本实用新型结构简单耐用，良好利用了叶片内的空心型腔，使得风力机叶片在某方向的阻尼增大了四倍，减振率78％，降低了叶片振动的幅值，提高叶片的疲劳寿命。
附图说明
24.图1是本实用新型所述的安装于叶片内的调谐质量阻尼的整体结构示意图。
25.图2是本实用新型所述的安装于叶片内的调谐质量阻尼的整体结构示意图(隐藏外壳)。
26.图3是图2的剖视图。
27.图4是本实用新型所述的风力机叶片的结构示意图。
28.图标：1-外壳，2-底座，21-底座顶板，22-底座底板，3-端板，4-加劲肋，5-附加质量块，6-质量块，7-弹簧隔板，8-防撞块一，9-启动弹簧，10-滑动副，101-导向杆，102-滑动块，
11-叶片，12-防撞块二，13-磁钢，14-防撞块三，15-弹簧。
具体实施方式
29.下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
30.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
31.实施例1
32.如图1所示，一种安装于叶片内的调谐质量阻尼器，包括外壳1和底座2。如图2所示，底座2包括底座顶板21和底座底板22，底座顶板21用于安装阻尼器主体结构，阻尼器主体结构罩设于外壳1内，底座底板22用于和风力机叶片11固定连接。在底座顶板21和底座底板22之间安装有若干个加劲肋4，且加劲肋4的高度递增/递减设置，通过设置加劲肋4使得底座顶板21和底座底板22之间形成一定的夹角。由于叶片11的轮廓大多为曲线，因此，底座底板22是倾斜设置的，而通过底座顶板21和底座底板22之间的夹角设置，使得底座顶板21能够保持水平，进而阻尼器主体结构能够保持水平，进而发挥调谐质量阻尼器的最佳阻尼减振作用。
33.阻尼器主体结构包括端板3、弹簧部分、质量部分、导向部分、阻尼部分、防撞部分。弹簧部分由弹簧15、启动弹簧9和弹簧隔板7组成；质量部分由质量块6和附加质量块5组成；导向部分主要由滑动副10组成；阻尼部分由磁钢13和底座顶板21组成，阻尼部分为磁阻尼，无工作流体，不会出现漏液情况，可靠性高，底座顶板21为导体板，底座顶板21优选为铝板或铜板；防撞部分由防撞块一8、防撞块二12和防撞块三14组成，优选为橡胶防撞块或pu防撞块。
34.如图3所示，两个端板3固定连接于底座顶板21的上方，在两个端板3之间设置有滑动副10，滑动副10包括导向杆101和滑动块102，导向杆101插入两个端板3的沉孔内用螺钉锁紧，滑动块102套入质量块6预留的轴承孔内并用螺钉锁紧。质量部分待频率测试后，再确定附加质量块5的数量，安装到质量块6上。弹簧部分中的四个弹簧15放置于端板3、弹簧隔板7和质量块6形成的凹槽内，启动弹簧9固定于端板3之上。防撞块一8安装于端板3上，防撞块二12安装于质量块6上，防撞块三14安装于弹簧隔板3上；阻尼部分磁钢13安装于质量块6底部。
35.弹簧部分中的弹簧15主要为调谐质量阻尼器提供刚度，在阻尼器倾斜时，由于启动弹簧9的存在，能够更好的启动阻尼器，弹簧隔板7把弹簧15分成了两段，避免了压簧失稳现象；质量部分是阻尼器的重要部分，其中附加质量块5主要作用是微调阻尼器的频率，使其频率偏差不超过1％；阻尼部分磁钢13在来回运动时切割磁感线，耗散主结构的能量；防撞块一8、防撞块二12和防撞块二14是由聚氨酯材料制造的，可以防止弹簧隔板7、质量块6和端板3三者之间的刚性碰撞。
36.调谐质量阻尼器安装于风力机叶片11型腔内，当风力发电机叶片11振动时，阻尼器发生被动谐振，使得阻尼器质量块6带动滑动块102在导向杆101上来回的运动，此时底座顶板21切割磁钢13的磁感线，在底座顶板21上产生电涡流，使得叶片11的振动能量转化为热能消耗掉，从而减少叶片11振动的幅值。
37.实施例2
38.如图4所示，一种风力机叶片，包括如实施例1所述的一种安装于叶片内的调谐质量阻尼器，底座底板22与叶片11固定连接。优选的，底座底板22通过胶水与叶片11粘接，使得调谐质量阻尼器能够牢固固定于叶片11。
39.实施例3
40.一种风力机，包括如实施例2所述的一种风力机叶片。
41.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。