在風電場和風力渦輪機中,有一個規則,即在(zài)頂部塔架吊裝後,機艙須在當天吊(diào)裝。為什麽?
從流體的角(jiǎo)度來看,任何非流線型(xíng)物體,在恒定的速度下,都會在物體的兩側交替產生漩渦(wō),這些漩渦離開物(wù)體的表麵。這種交替渦流將在氣缸(gāng)上產生脈動壓力,該壓力(lì)沿(yán)下遊方向和(hé)橫向方向周期性(xìng)變化。如果此時對圓柱體進行彈性(xìng)支撐,或者允許柔性管體(tǐ)發生彈性變形,則(zé)脈動流體(tǐ)力(lì)將引起圓柱體(tǐ)(管體)的周(zhōu)期性振(zhèn)動(dòng),進(jìn)而改變其尾流的渦流釋放形(xíng)式。這種流體與結構之間的(de)相互作用(yòng)問題(tí)被稱為“渦激振動”。
如果塔的固有振動頻率與渦流的頻率接近,塔將因共振(zhèn)而損壞,因此這種渦流引起的振動是有害的(de),應采取措施加以防止。在(zài)我(wǒ)國風電行業中,一般有五種控製渦激振動的方法。
1.在塔架上安裝擾流器可以控製渦激振動。
它的原理也比較簡單。該方案主要通過在塔架上(shàng)添加擾流器來擾亂來風的軌跡,使其(qí)無法形(xíng)成頻率穩定的渦流(liú)。大多數擾流(liú)杆由塑料泡沫製成的三角形柱串聯而成。三根擾(rǎo)流棒等距(jù)纏繞在(zài)塔(tǎ)的上段,底部用細繩(shéng)拉到地麵固定。
2.控製渦激振動的(de)阻尼器方法
從(cóng)渦激振動的特點來看,集中質量擺方案是方便有效的:作(zuò)為調諧質量(liàng),擺利用相反的慣(guàn)性力可以顯著控製塔架振動的響應幅值。需要(yào)注意的是,鍾擺的質量和擺動長度取決於塔(tǎ)架本身的(de)質量和剛度,因此設(shè)計不當不僅不能達到減(jiǎn)振效果,還可能使振動情況惡化。
第三,纜風繩控製渦流引起的振(zhèn)動
簡單來說(shuō)就是通過纜風繩施加外力,破壞了塔架兩側的氣動力,限製了塔架(jià)初始(shǐ)晃動的位移幅度,使自(zì)由狀態(tài)下的剛體不會產(chǎn)生渦激振動,從而控製(zhì)了擺振(zhèn),導致塔架在渦激過程中無法(fǎ)積累晃動(dòng)產生的振動能(néng)量。
4.安(ān)裝機艙、發電機和葉輪,以控製渦激振動。
這裏有兩種情況。一個機艙和發電機安裝後,無論風從哪個角度吹來,都會受到機艙和發電機不同程度(dù)的影響,引起塔架共振的穩定渦(wō)流會打折扣。安裝二個葉輪後,無論風從哪(nǎ)個角度吹來,都會受到轉子葉片表麵的影響(xiǎng),然後快速的流(liú)場(chǎng)變化將很難形成引起塔架共振的(de)穩定渦流。
五、吊裝時,塔門關閉,可使渦激振動不會增加。
當塔底門關閉(bì)時,由(yóu)於空氣本身的(de)流動性和不可壓(yā)縮性,它(tā)將在塔內起到阻尼器(qì)的作用,從而降(jiàng)低塔的振動幅度(dù)。然而,當塔的底部打開時,塔內部由空氣製成的阻尼器失去(qù)了作用,因此塔的振(zhèn)動幅度無(wú)法減小,內部循環的氣流將與外部渦流產生疊加效應,從而放大了塔的(de)振(zhèn)動幅度(dù)。
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