淺析風電機組塔筒吊裝時怎樣抑制渦激振動

在風電場，風力發(fā)電機組吊裝時有一個規(guī)定，頂段塔筒吊裝完后，當天必須吊裝完機艙，原因是什么呢？下面我給大家簡單分析一下。

從流體的角度來分析，任何非流線型物體，在恒定流速下，都會在物體兩側(cè)交替地產(chǎn)生脫離結(jié)構(gòu)物表面的旋渦。這種交替發(fā)放的旋渦又會在柱體上生成順流向及橫流向周期性變化的脈動壓力。如果此時柱體是彈性支撐的，或者柔性管體允許發(fā)生彈性變形，那么脈動流體力將引發(fā)柱體(管體)的周期性振動，這種規(guī)律性的柱振動反過來又會改變其尾流的旋渦發(fā)放形態(tài)。這種流體與結(jié)構(gòu)物相互作用的問題被稱作“渦激振動”。

假若塔筒的自振頻率與漩渦的發(fā)放頻率相接近，就會使塔筒發(fā)生共振破壞，因此這種渦激振動是極其有害的，需采取措施阻止它的發(fā)生。在我們風電行業(yè)內(nèi)一般有五種方法來抑制渦激振動。

一、塔筒上安裝擾流條可抑制渦激振動

其原理也比較簡單，該方案主要是通過加施在塔筒上的擾流條打亂來風的軌跡，使其不能形成頻率穩(wěn)定的漩渦。擾流條大多由塑料泡沫制作的三角柱串聯(lián)而成，三根擾流條等距纏繞在塔筒上段，底部由細繩牽引至地固定。

二、阻尼器法抑制渦激振動

從渦激振動的特點看，集中質(zhì)量式擺錘方案既方便又有效作為調(diào)諧質(zhì)量塊，擺錘利用反方向慣性力可顯著抑制塔筒振動的響應幅值。需要說明的是，擺錘的質(zhì)量和擺長取決于塔筒本身的質(zhì)量和剛度，那么不恰當?shù)脑O(shè)計不僅不能達到減振效果，而且可能會惡化振動情況。

三、纜風繩抑制渦激振動

簡單說，該方案通過纜風繩施加外力，破壞塔筒兩側(cè)的氣動受力情況，并限制塔筒初始晃動的位移幅度,從而無法產(chǎn)生剛體自由狀態(tài)下的渦激從而抑制擺振，導致塔筒無法讓渦激過程中晃動產(chǎn)生的振動能量產(chǎn)生累計。

四、安裝機艙、發(fā)電機、葉輪抑制渦激振動

這里分兩種情況，第一機艙、發(fā)電機安裝后，不管風從哪個角度吹來，都會不同程度地受到機艙、發(fā)電機的影響，形成引起塔筒共振的穩(wěn)定漩渦會打一些折扣。第二葉輪安裝后，不管風從哪個角度吹來，都會受到風輪葉面的影響，進而迅速發(fā)生的流場變化就難以形成引起塔筒共振的穩(wěn)定漩渦。

五、吊裝時，塔筒門關(guān)閉，可使渦激振動不至于增大

當塔筒底部門關(guān)閉時，由于空氣本身的流通性和不可壓縮性，會在塔筒內(nèi)部起到阻尼器的效果，從而會減小塔筒的振動幅度。但當塔筒底部門打開時，塔筒內(nèi)部由空氣構(gòu)成的阻尼器就失去了效果，因而無法減小塔筒的振動幅度，而且內(nèi)部流通的氣流會和外部的渦流產(chǎn)生疊加效應，從而放大了塔筒的振動幅度。