塔筒及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種塔筒及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。其中，在塔筒的至少部分內(nèi)表面上依次設(shè)置有粘彈性阻尼層和約束層。當(dāng)塔筒振動(dòng)時(shí)，設(shè)有約束層的粘彈性阻尼層為約束阻尼，粘彈性阻尼層受到剪切作用，粘彈性阻尼材料內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力，此時(shí)粘彈性阻尼材料會將有序的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為無序的分子內(nèi)能，轉(zhuǎn)換成熱量釋放到周圍環(huán)境中，從而吸收和消耗振動(dòng)能量，有效的降低塔筒振動(dòng)對塔筒的影響。
【專利說明】
塔筒及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種塔筒及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]塔筒是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中的關(guān)鍵設(shè)備，用以支撐機(jī)艙。在塔筒工作時(shí)，塔筒會吸收風(fēng)能，一部分風(fēng)能轉(zhuǎn)化為葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，另一部分風(fēng)能轉(zhuǎn)化為葉片和塔筒振動(dòng)的動(dòng)能。
[0003]其中，塔筒的振動(dòng)對塔筒本體結(jié)構(gòu)、變槳軸承、葉輪輪轂、葉輪主軸軸承、定子、轉(zhuǎn)子的焊接結(jié)構(gòu)、主軸承、偏航系統(tǒng)、塔架、基礎(chǔ)等一系列結(jié)構(gòu)均會造成一定的損壞，引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)，影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行，引起經(jīng)濟(jì)損失。
[0004]因此，如何設(shè)計(jì)一種塔筒，能夠有效的減少塔筒的振動(dòng)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員目前亟需解決的技術(shù)問題。
[0005]另外，如何設(shè)計(jì)一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，能夠有效地減少塔筒的振動(dòng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員目前亟需解決的技術(shù)問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的實(shí)施例的一個(gè)目的是提供一種能夠有效減少塔筒振動(dòng)的塔筒。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0008]本實(shí)用新型的實(shí)施例一方面提供一種塔筒，在所述塔筒的至少部分內(nèi)表面上依次設(shè)置有粘彈性阻尼層和約束層。
[0009]優(yōu)選地，在前述的塔筒中，所述粘彈性阻尼層由發(fā)泡式粘彈性阻尼材料形成。
[0010]優(yōu)選地，在前述的塔筒中，所述粘彈性阻尼層由多個(gè)粘彈性阻尼單元連接組成，所述粘彈性阻尼單元為顆粒狀、線狀或者片狀。
[0011]優(yōu)選地，在前述的塔筒中，所述約束層覆蓋所述粘彈性阻尼層的部分內(nèi)表面或者全部內(nèi)表面。
[0012]優(yōu)選地，在前述的塔筒中，所述塔筒包括至少兩個(gè)塔筒分段;在所述塔筒分段中的至少一個(gè)的內(nèi)表面上設(shè)置有所述粘彈性阻尼層和約束層。
[0013]優(yōu)選地，在前述的塔筒中，在所述設(shè)置有所述粘彈性阻尼層和所述約束層的所述塔筒分段中，所述粘彈性阻尼層覆蓋所述塔筒分段的部分內(nèi)表面或全部內(nèi)表面。
[0014]優(yōu)選地，在前述的塔筒中，在所述設(shè)置有所述粘彈性阻尼層和所述約束層的所述塔筒分段中，所述約束層覆蓋所述粘彈性阻尼層的部分內(nèi)表面或者全部內(nèi)表面。
[0015]優(yōu)選地，在前述的塔筒中，在所述至少兩個(gè)塔筒分段的層設(shè)置面積比率當(dāng)中，至少一個(gè)所述塔筒分段的層設(shè)置面積比率與其他所述塔筒分段的層設(shè)置面積比率不同，其中，所述層設(shè)置面積比率分別為各所述塔筒分段的所述約束層的面積與所述粘彈性阻尼層的面積的比率。
[0016]優(yōu)選地，在前述的塔筒中，沿所述塔筒由下至上的方向，所述至少兩個(gè)塔筒分段的層設(shè)置面積比率依次減小。
[0017]本實(shí)用新型的實(shí)施例的另一個(gè)目的是提供一種能夠有效減少塔筒振動(dòng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組影響的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
[0018]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例還提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，具有前述的塔筒。
[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的塔筒，在塔筒的至少部分內(nèi)表面上由外向內(nèi)依次設(shè)置有粘彈性阻尼層和約束層。當(dāng)塔筒振動(dòng)時(shí)，設(shè)有約束層的粘彈性阻尼層為約束阻尼，粘彈性阻尼層受到剪切作用，粘彈性阻尼材料內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力，此時(shí)粘彈性阻尼材料會將有序的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為無序的分子內(nèi)能，轉(zhuǎn)換成熱量釋放到周圍環(huán)境中，從而吸收和消耗振動(dòng)能量，有效的降低塔筒振動(dòng)對塔筒的影響。
[0020]在此基礎(chǔ)上，粘彈性阻尼層由發(fā)泡狀彈性阻尼材料形成，可以使用噴涂、刷涂、填充或者灌注等方式在塔筒的內(nèi)表面形成粘彈性阻尼層，粘彈性阻尼層的制作工藝簡單，耗時(shí)短。
[0021 ] 在此基礎(chǔ)上，粘彈性阻尼層由多個(gè)粘彈性阻尼單元連接組成，粘彈性阻尼單元為顆粒狀、線狀或者片狀。這樣可以通過涂膠粘貼或者熱融化粘彈性阻尼單元的方式將多個(gè)粘彈性阻尼單元固定至塔筒內(nèi)表面以形成粘彈性阻尼層，粘彈性阻尼層的加工和制作工藝簡單。
[0022]在此基礎(chǔ)上，在塔筒分段中的至少一個(gè)上設(shè)置有粘彈性阻尼層和約束層，在其余的塔筒分段中可以僅設(shè)有粘彈性阻尼層。在沒有設(shè)置約束層的塔筒分段中，粘彈性阻尼層為自由阻尼，當(dāng)塔筒分段振動(dòng)時(shí)，依靠粘彈性材料分子鏈之間的粘性內(nèi)摩擦消耗部分振動(dòng)；在設(shè)置有約束層的塔筒分段中，粘彈性阻尼層為約束阻尼，依靠粘彈性材料受的剪切作用將振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。約束阻尼的吸收振動(dòng)的效果好于自由阻尼。可以根據(jù)不同位置的塔筒分段的振動(dòng)情況選擇約束阻尼或者自由阻尼或者兩種方式的組合，可減少約束層的使用。
[0023]在此基礎(chǔ)上，粘彈性阻尼層覆蓋塔筒分段的部分內(nèi)表面。通過有選擇性的在塔筒分段的內(nèi)表面的部分區(qū)域設(shè)置粘彈性阻尼層，例如在振動(dòng)最強(qiáng)的區(qū)域設(shè)置粘彈性阻尼層，在振動(dòng)較小的區(qū)域不設(shè)置粘彈性阻尼層，可以在降低塔筒振動(dòng)對塔筒分段的影響的同時(shí)，減少粘彈性阻尼層的使用，減輕塔筒分段的重量，同時(shí)減少塔筒分段的生產(chǎn)成本。
[0024]在此基礎(chǔ)上，約束層覆蓋粘彈性阻尼層的部分內(nèi)表面。這樣，在一個(gè)塔筒分段中振動(dòng)較強(qiáng)的位置設(shè)置粘彈性阻尼層和約束層，在振動(dòng)較弱的地方僅設(shè)置粘彈性阻尼層，將自由阻尼和約束阻尼相結(jié)合，可在有效吸收振動(dòng)的同時(shí)，減少約束層的使用，降低塔筒分段的重量和生產(chǎn)成本。
[0025]本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，能夠有效減少塔筒產(chǎn)生的振動(dòng)，降低塔筒振動(dòng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的影響。
【附圖說明】
[0026]圖1為設(shè)置有粘彈性阻尼層和約束層的塔筒的橫截面示意圖；
[0027]圖2為圖1中的A區(qū)域的局部放大圖；
[0028]圖3為僅設(shè)有粘彈性阻尼層，沒有設(shè)置約束層的塔筒的橫截面示意圖；
[0029]圖4為圖3中B區(qū)域的局部放大圖；
[0030]圖5是由多個(gè)塔筒分段組成的塔筒的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6是在一個(gè)塔筒分段中，部分區(qū)域設(shè)有約束層，部分區(qū)域沒有設(shè)置約束層3的一種實(shí)施方式的示意圖；
[0032]圖7是在一個(gè)塔筒分段中，部分區(qū)域設(shè)有約束層，部分區(qū)域沒有設(shè)置約束層3的另一種實(shí)施方式的不意圖。
[0033]附圖標(biāo)號說明:
[0034]1、塔筒;2、粘彈性阻尼層;3、約束層;10、塔筒分段。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型實(shí)施方式的塔筒及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0036]本文的上下以風(fēng)力發(fā)電機(jī)組為參照，通常以塔筒的延伸方向?yàn)樯舷路较?，指向地心的方向?yàn)橄拢c下相反的方向?yàn)樯?如無特殊說明，本文的內(nèi)外是以塔筒的軸線為參照進(jìn)行定義的，靠近塔筒的軸線的方向?yàn)閮?nèi)，遠(yuǎn)離塔筒的軸線的方向?yàn)橥狻?br>[0037]實(shí)施例一
[0038]下面以圖1至圖7為例對本實(shí)施例的塔筒I的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0039]本實(shí)施例在塔筒I的至少部分內(nèi)表面上依次設(shè)置有粘彈性阻尼層2和約束層3。圖1和圖2中示出了設(shè)置有粘彈性阻尼層2和約束層3的塔筒I的橫截面示意圖。
[0040]本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的塔筒I，在塔筒I的至少部分內(nèi)表面上由外向內(nèi)依次設(shè)置有粘彈性阻尼層2和約束層3。當(dāng)塔筒I振動(dòng)時(shí)，粘彈性阻尼層2受到剪切作用，粘彈性阻尼材料內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力，此時(shí)粘彈性阻尼材料會將有序的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為無序的分子內(nèi)能，轉(zhuǎn)換成熱量釋放到周圍環(huán)境中，從而吸收和消耗振動(dòng)能量，有效的降低塔筒I振動(dòng)對塔筒I的影響。
[0041]在此基礎(chǔ)上，粘彈性阻尼層2由發(fā)泡式粘彈性阻尼材料形成。發(fā)泡式彈性阻尼材料可以使用噴涂、刷涂、填充或者灌注等方式在塔筒I的內(nèi)表面形成粘彈性阻尼層2，粘彈性阻尼層2的制作工藝簡單，耗時(shí)短。
[0042]在此基礎(chǔ)上，粘彈性阻尼層2由多個(gè)粘彈性阻尼單元連接組成，粘彈性阻尼單元為顆粒狀、線狀或者片狀。可以通過涂膠粘貼或者熱融化粘彈性阻尼單元的方式將顆粒狀、線狀或者片狀的粘彈性阻尼單元連接成粘彈性阻尼層2，粘彈性阻尼層2的加工和制作工藝簡單。粘彈性阻尼單元可以是但不限于是顆粒狀、線狀或者片狀，其他任意形狀均在本實(shí)用新型的限制范圍內(nèi)。
[0043]可選地，約束層3采用塑性的金屬片或者非金屬片或其組合，或者塑性的金屬網(wǎng)或者非金屬網(wǎng)或者其組合，或者采用塑性材料的其他結(jié)構(gòu)也均在本實(shí)施例的限制范圍內(nèi)。
[0044]可選的，在塔筒I的全部內(nèi)表面上設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3。
[0045]在另一種替代方式中，在塔筒I的部分內(nèi)表面上設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3;在另一部分內(nèi)表面上僅設(shè)置粘彈性阻尼層2。僅設(shè)置粘彈性阻尼層2的塔筒I的橫截面示意圖參見圖3和圖4。在沒有設(shè)置約束層3的塔筒I中，粘彈性阻尼層2為自由阻尼，當(dāng)塔筒I振動(dòng)時(shí)，依靠粘彈性材料分子鏈之間的粘性內(nèi)摩擦消耗部分振動(dòng)。這種方式采用約束阻尼和自由阻尼相結(jié)合的方式降低塔筒I振動(dòng)。
[0046]可選地，在塔筒I內(nèi)的部分區(qū)域可不設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3。例如，在塔筒I的內(nèi)表面上設(shè)有凸出部(例如凸緣)的位置可以不設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3;并且/或者，在塔筒I的中段或下段中，電纜鋪設(shè)在塔筒I的內(nèi)壁上，在鋪設(shè)有電纜的區(qū)域可以不設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3的組合。以上這些位置粘彈性阻尼層2和約束層3的鋪設(shè)存在障礙，為了提高鋪設(shè)的效率，可以在這些位置不設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3。
[0047]下面以分段式塔筒I為例對本實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0048]如圖5中所示，塔筒I包括至少兩個(gè)塔筒分段10。圖5中塔筒分段10的數(shù)量為3段，但并不限于3段。在塔筒分段10中的至少一個(gè)的內(nèi)表面上設(shè)置有粘彈性阻尼層2和約束層3。
[0049]具體地，可以在全部的塔筒分段10中均設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3;或者在部分塔筒分段10中設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3，在其他塔筒分段10中僅設(shè)置粘彈性阻尼層2或者不設(shè)置減振材料。這樣可以減少粘彈性阻尼層2和約束層3的使用量，降低塔筒分段10的生產(chǎn)成本，減輕塔筒分段10的重量。
[0050]可選地，在設(shè)置有粘彈性阻尼層2和約束層3的塔筒分段10中，粘彈性阻尼層2覆蓋塔筒分段10的部分內(nèi)表面或全部內(nèi)表面。
[0051]可選地，在設(shè)置有粘彈性阻尼層2和約束層3的塔筒分段10中，約束層3覆蓋粘彈性阻尼層2的部分內(nèi)表面或者全部內(nèi)表面。
[0052]其中，圖6和圖7分別示出了約束層3覆蓋粘彈性阻尼層2的部分內(nèi)表面的兩種實(shí)施方式的示意圖。
[0053]如圖6所示，在一個(gè)塔筒分段10中，約束層3包括兩條沿周向延伸的約束層帶，兩個(gè)約束層帶沿上下方向間隔的設(shè)置，在沒有設(shè)置約束層帶的塔筒分段10的內(nèi)表面上僅設(shè)有粘彈性阻尼層2。約束層帶的數(shù)量并不限于圖中的數(shù)量，可以為任意數(shù)量，約束層帶的寬度可以相同，也可以不同。
[0054]如圖7所示，在一個(gè)塔筒分段10中，約束層3包括多條沿上下方向延伸的約束層條，兩個(gè)約束層條沿周向間隔的設(shè)置，在沒有設(shè)置約束層條的塔筒分段10的內(nèi)表面上僅設(shè)有粘彈性阻尼層2。約束層條的數(shù)量并不限于圖中的數(shù)量，可以為任意數(shù)量，約束層條的寬度可以相同，也可以不同。
[0055]但需要說明的是，約束層3覆蓋粘彈性阻尼層2的部分內(nèi)表面并不限于圖6和圖7兩種方式，任何約束層3的面積小于粘彈性阻尼層2面積的結(jié)構(gòu)均在本實(shí)施例的限制范圍內(nèi)。
[0056]可選地，在至少兩個(gè)塔筒分段10的層設(shè)置面積比率當(dāng)中，至少一個(gè)塔筒分段10的層設(shè)置面積比率與其他塔筒分段10的層設(shè)置面積比率不同，其中，層設(shè)置面積比率分別為各塔筒分段10的約束層3的面積與粘彈性阻尼層2的面積的比率。具體地，在至少兩個(gè)塔筒分段10中，可以有部分塔筒分段10的層設(shè)置面積比率相同，并且與其余的塔筒分段10的層設(shè)置面積比率不相同；或者每個(gè)塔筒分段10的層設(shè)置面積比率均不相同。
[0057]具體地，層設(shè)置面積比率的大小可以根據(jù)塔筒分段10的振動(dòng)強(qiáng)度來選擇。振動(dòng)強(qiáng)度大的塔筒分段10中可以采用較大的比率，這樣約束層的使用面積較大，約束阻尼所起的作用更大，可以有效的降低塔筒分段10的振動(dòng)。振動(dòng)強(qiáng)度較小的塔筒分段10可以采用較小的比率，這樣約束層的使用面積較小，可以減少約束層3的使用，降低塔筒分段10的生產(chǎn)成本，減輕塔筒分段10的重量。具體的比率范圍可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。
[0058]具體地，對于塔筒I而言，塔筒I的振動(dòng)強(qiáng)度由下方至上方逐漸減弱，下方的塔筒分段10的振動(dòng)強(qiáng)度最強(qiáng)。為了適應(yīng)不同位置的塔筒分段10的振動(dòng)情況，可選地，沿塔筒由下至上的方向，至少兩個(gè)塔筒分段10的層設(shè)置面積比率依次減小。這樣在下方的塔筒分段10具有較大的層設(shè)置面積比率，盡可能多的采用約束阻尼，以充分減少下方塔筒分段10的振動(dòng)強(qiáng)度;對于位于上方的振動(dòng)強(qiáng)度較弱的塔筒分段10具有較小的層設(shè)置面積比率，自由阻尼或者自由阻尼與約束阻尼的組合即可滿足要求，這樣可以適當(dāng)?shù)臏p少約束層3的使用。
[0059]本實(shí)施例的塔筒I，通過在塔筒I的至少部分內(nèi)表面上設(shè)置粘彈性阻尼層2和約束層3，利用約束阻尼良好的減振效果，有效降低塔筒I的振動(dòng)。
[0060]實(shí)施例二
[0061]本實(shí)用新型的實(shí)施例二提供了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其采用了實(shí)施例一的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組用塔筒I。本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組能夠有效的減少塔筒I產(chǎn)生的振動(dòng)，降低塔筒I振動(dòng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的影響。
[0062]以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種塔筒(I)，其特征在于:在所述塔筒(I)的至少部分內(nèi)表面上依次設(shè)置有粘彈性阻尼層(2)和約束層(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔筒(I)，其特征在于，所述粘彈性阻尼層(2)由發(fā)泡式粘彈性阻尼材料形成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔筒(I)，其特征在于，所述粘彈性阻尼層(2)由多個(gè)粘彈性阻尼單元連接組成，所述粘彈性阻尼單元為顆粒狀、線狀或者片狀。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的塔筒(I)，其特征在于，所述約束層(3)覆蓋所述粘彈性阻尼層(2)的部分內(nèi)表面或者全部內(nèi)表面。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的塔筒(I)，其特征在于，所述塔筒(I)包括至少兩個(gè)塔筒分段(10);在所述塔筒分段(10)中的至少一個(gè)的內(nèi)表面上設(shè)置有所述粘彈性阻尼層(2)和約束層(3)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的塔筒(I)，其特征在于，在所述設(shè)置有所述粘彈性阻尼層(2)和所述約束層(3)的所述塔筒分段(10)中，所述粘彈性阻尼層(2)覆蓋所述塔筒分段(10)的部分內(nèi)表面或全部內(nèi)表面。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的塔筒(I)，其特征在于，在所述設(shè)置有所述粘彈性阻尼層(2)和所述約束層(3)的所述塔筒分段(10)中，所述約束層(3)覆蓋所述粘彈性阻尼層(2)的部分內(nèi)表面或者全部內(nèi)表面。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的塔筒(I)，其特征在于，在所述至少兩個(gè)塔筒分段(10)的層設(shè)置面積比率當(dāng)中，至少一個(gè)所述塔筒分段(10)的層設(shè)置面積比率與其他所述塔筒分段(10)的層設(shè)置面積比率不同， 其中，所述層設(shè)置面積比率分別為各所述塔筒分段(10)的所述約束層(3)的面積與所述粘彈性阻尼層(2)的面積的比率。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的塔筒(I)，其特征在于，沿所述塔筒(I)由下至上的方向，所述至少兩個(gè)塔筒分段(10)的層設(shè)置面積比率依次減小。10.一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:具有如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的塔筒(I)。
【文檔編號】F03D13/20GK205677766SQ201620583453
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月15日 公開號201620583453.6, CN 201620583453, CN 205677766 U, CN 205677766U, CN-U-205677766, CN201620583453, CN201620583453.6, CN205677766 U, CN205677766U
【發(fā)明人】張勇
【申請人】北京金風(fēng)科創(chuàng)風(fēng)電設(shè)備有限公司