智能減振型深海浮式風(fēng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用在深海上的浮式風(fēng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對(duì)能源需求的日益增長(zhǎng)，圍繞能源的爭(zhēng)端和矛盾日益突出。尋找新型能源替代化石能源，為人類今后的可持續(xù)發(fā)展提供無(wú)盡的動(dòng)力，是人類目前面臨的重大問(wèn)題。風(fēng)能作為無(wú)污染的新型綠色可再生能源，受到人類越來(lái)越廣泛的關(guān)注，許多陸上的風(fēng)電場(chǎng)陸續(xù)建立起來(lái)，但是僅靠陸上風(fēng)力發(fā)電是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，海上有著尚未被開(kāi)發(fā)的廣闊空間和豐富資源，如風(fēng)能，利用海上風(fēng)能發(fā)電可為人類提供大量可再生清潔能源，海上風(fēng)能發(fā)電已經(jīng)成為世界各國(guó)新能源開(kāi)發(fā)的重要方向。
[0003]目前海上風(fēng)能發(fā)電正在不斷向深海擴(kuò)展，深海風(fēng)機(jī)技術(shù)是國(guó)內(nèi)外研宄的熱點(diǎn)，而我國(guó)尚處于起步階段，隨著科研技術(shù)的不斷完善，海上風(fēng)能發(fā)電從淺海的粧柱型向深海的浮式發(fā)展是必然趨勢(shì)。對(duì)于深海浮式風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，支撐結(jié)構(gòu)是其重要組成部分，承受水動(dòng)力與空氣動(dòng)力的雙重交變載荷，在其全壽命期內(nèi)，疲勞載荷循環(huán)次數(shù)很高，再加上其結(jié)構(gòu)柔性大，工作環(huán)境惡劣，在極端海況下動(dòng)力響應(yīng)很大，其支撐結(jié)構(gòu)振動(dòng)尤為明顯，極易誘發(fā)疲勞破壞。因此，支撐結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度需要特別關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的技術(shù)目的是提供一種新型結(jié)構(gòu)的智能減振型深海浮式風(fēng)機(jī)，采用振動(dòng)控制技術(shù)減輕結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，有效降低風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和結(jié)構(gòu)中的極限應(yīng)力，提高風(fēng)機(jī)的使用壽命。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)方案為:
[0006]一種智能減振型深海浮式風(fēng)機(jī)，包括風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)電機(jī)組、塔架、浮式基礎(chǔ)和錨泊系統(tǒng)，其特征在于:
[0007]所述風(fēng)機(jī)葉片安裝在塔架頂部，塔架架設(shè)在與錨泊系統(tǒng)連接的浮式基礎(chǔ)上，所述塔架上安裝有環(huán)形減振裝置，所述環(huán)形減振裝置與塔架架體剛性連接；
[0008]所述環(huán)形減振裝置包括內(nèi)管、外管以及均勻分布在內(nèi)、外管壁之間的多個(gè)減振單元，所述減振單元設(shè)有加速度傳感器和磁流變阻尼裝置，所述磁流變阻尼裝置的阻尼筒與內(nèi)管外壁或外管內(nèi)壁連接，阻尼筒活塞桿頂端相應(yīng)地抵住外管內(nèi)壁或內(nèi)管外壁，所述加速度傳感器與磁流變阻尼裝置的電流控制器連接。
[0009]當(dāng)風(fēng)機(jī)塔架受到外界沖擊振動(dòng)或者塔架內(nèi)部設(shè)備自身產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，減振單元的加速度傳感器感受到由塔架振動(dòng)產(chǎn)生的加速度，并輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)到磁流變阻尼裝置的電流控制器，電流控制器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)信號(hào)，控制阻尼筒產(chǎn)生合適的阻尼力，快速消耗振動(dòng)能量，衰減振動(dòng)保護(hù)塔架不受破壞。
[0010]在上述技術(shù)內(nèi)容基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的改進(jìn)方案還包括:
[0011]相鄰減振單元之間的管腔內(nèi)填充有減振材料，優(yōu)選采用聚氨酯材料。
[0012]所述減振單元還設(shè)有伸縮器以及檢測(cè)伸縮器伸縮狀態(tài)的角度傳感器，所述伸縮器為交叉式伸縮架或具有波紋折邊的管式伸縮器。所述伸縮器兩端分別連接在環(huán)形減振裝置的內(nèi)管壁和外管壁上，所述角度傳感器與所述電流控制器連接。當(dāng)塔架振動(dòng)超過(guò)一定程度時(shí)，伸縮器構(gòu)件會(huì)隨著內(nèi)、外管壁做伸縮運(yùn)動(dòng)，其架桿或折邊等構(gòu)件之間會(huì)產(chǎn)生角度變化，這種角度的變化也能夠直觀的反應(yīng)振動(dòng)發(fā)生的程度，與加速度傳感器配合使用，全面的反應(yīng)振動(dòng)狀態(tài)。
[0013]上述的傳感器均通過(guò)信號(hào)放大器與磁流變阻尼裝置的電流控制器連接。
[0014]所述環(huán)形減振裝置的內(nèi)管中設(shè)有支撐鋼架。
[0015]所述塔架為管式架體，塔架管體內(nèi)部設(shè)有一層以上的設(shè)備平臺(tái)，所述平臺(tái)的下方以及塔架與浮式基礎(chǔ)連接的部位均設(shè)有所述環(huán)形減振裝置。
[0016]作為優(yōu)選方式，所述浮式基礎(chǔ)采用五角式結(jié)構(gòu)，包括位于塔架下方的浮箱以及等距間隔圍繞在所述浮箱外圍的五個(gè)浮柱，相鄰浮柱之間通過(guò)外部桁架連接，浮柱與浮箱之間通過(guò)內(nèi)部桁架連接，各浮柱頂部通過(guò)繩索連接在所述塔架上，在平面和空間上形成三角式的支撐結(jié)構(gòu)，提高了整個(gè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)性。
[0017]所述繩索優(yōu)選采用高分子聚乙烯材料，繩索中部可進(jìn)一步設(shè)置減振阻尼器。
[0018]所述錨泊系統(tǒng)為采用交叉型布鏈方式的多點(diǎn)散射系泊系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)風(fēng)機(jī)起到很好的固定作用。
[0019]本發(fā)明深海浮式風(fēng)機(jī)采用了一種智能控制的環(huán)形減振裝置，目的是改變傳統(tǒng)技術(shù)僅依靠材料和自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來(lái)提高塔架抗振性的設(shè)計(jì)思想，通過(guò)可調(diào)的阻尼緩沖來(lái)消耗和衰減風(fēng)機(jī)自身和受外部荷載作用產(chǎn)生的振動(dòng)能量，結(jié)構(gòu)新穎，且設(shè)計(jì)科學(xué)合理，有效提高風(fēng)機(jī)塔架及其支撐結(jié)構(gòu)的抗疲勞強(qiáng)度，提高風(fēng)機(jī)設(shè)備的安全性與使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為減振單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3為塔架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為環(huán)形減振裝置的橫截面示意圖；
[0024]圖5為環(huán)形減振裝置的剖面示意圖；
[0025]上圖中:
[0026]I風(fēng)機(jī)葉片，2塔架，3環(huán)形減振裝置，4浮柱，5浮柱頂座，6錨泊線，7內(nèi)部桁架，8配重塊，9外部桁架，10阻尼器，11浮柱底座，12浮箱，13環(huán)槽，14繩索，31減振材料，32減振單元，32-1伸縮器，32-2角度傳感器，32-3阻尼筒，32-4信號(hào)放大器，32-5加速度傳感器，32-6電流控制器，33支撐鋼架。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征與工作原理，下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的介紹。
[0028]如圖1至圖5所示的一種智能減振型深海浮式風(fēng)機(jī)，基于半潛式的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)浮式基礎(chǔ)漂浮在深海海面上，具體包括以下組成部分:
[0029]I)風(fēng)機(jī)葉片I與發(fā)電機(jī)組；
[0030]所述風(fēng)機(jī)葉片I安裝在塔架2頂部。風(fēng)機(jī)葉片I是將風(fēng)力轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的重要部件，發(fā)電機(jī)組將由風(fēng)機(jī)葉片I得到的轉(zhuǎn)速調(diào)整后傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0031]2)環(huán)形減振裝置3;
[0032]如圖2、圖4、圖5所示的一實(shí)施例，所述環(huán)形減振裝置3包括內(nèi)管、外管以及均勻分布在內(nèi)、外管壁之間的多個(gè)減振單元32。所述減振單元32設(shè)有加速度傳感器32-5、伸縮器32-1、角度傳感器32-2和磁流變阻尼裝置。
[0033]所述減振單元32的前后兩端各設(shè)有一座體，內(nèi)側(cè)座體固定在內(nèi)管外壁上，外側(cè)座體固定在外管內(nèi)壁上，加速度傳感器32-5安裝在所述座體上。所述磁流變阻尼裝置的阻尼筒32-3固定在內(nèi)座體上，阻尼筒伸出的活塞桿頂端抵在外座體上。所述伸縮器32-1的前后兩端也分別連接在內(nèi)座體和外座體上。所述角度傳感器32-2設(shè)置在伸縮器32-1上，用于監(jiān)測(cè)伸縮器32-1的伸縮狀態(tài)。
[0034]所述加速度傳感器32-5、角度傳感器32-2分別通過(guò)信號(hào)放大器32_4與磁流變阻尼裝置的電流控制器32-6連接。所述電流控制器32-6與電源設(shè)備連接，并設(shè)有處理模塊用于分析判斷上述傳感器采集的數(shù)據(jù)信號(hào)，所述處理模塊根據(jù)判斷結(jié)果向阻尼筒