[实用新型]用于风力发电机的减振系统及风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，特别涉及一种用于风力发电机的调谐质量阻尼减振系统。此外，本实用新型还涉及包括上述调谐质量阻尼减振系统的风力发电机。

背景技术

风力发电机的支撑结构（即，塔筒）竖直设置，在支撑结构的上方设置有发电机组。支撑结构的尺寸较高大，大多为细长形结构，其柔度较大。当风力发电机受到横向载荷（多为风载荷）或瞬态冲击载荷（多为阵风或者机组紧急停机）的情况下，风力发电机会产生幅度较大的振动，这有可能对发电机组内部的机械和电气结构造成一定的安全威胁和破坏，从而加速发电机组的疲劳破坏。因此，风力发电机上都设置有减振系统，以减小风力发电机的振动，提高风机整体的使用寿命。

风力发电机主要采用结构振动机理进行减振，目前，应用较为广泛、技术较为成熟的减振控制系统为TMD系统（调谐质量阻尼减振系统）。TMD系统的主要包括质量总成装置、与塔筒筒壁和质量总成装置连接的阻尼器以及支撑装置，其中，支撑装置通过导轨支撑质量总成装置并且通过驱动电机的驱动而旋转，驱动电机与控制系统连接，控制系统根据风力发电机的偏航信号对驱动电机的动作进行控制，以使导轨的延伸方向以及质量总成装置的运动方向与风力发电机的振动方向保持一致，从而实现对风力发动机的减振。

由于驱动电机在对导轨的方向进行调节时，需要利用检测装置实时检测风力发电机的偏航方向，通过该检测信号对质量总成装置的运动进行控制。然而，风力发电机通常都安装在恶劣的野外环境中，且风力发电机所承受的风载多为交变载荷，振动频率较高，导致质量总成装置的运动相对于风向的改变和风力发电机的振动之间存在一定的滞后性，这样不能准确地保证质量总成装置的运动方向与风向和风机的振动方向之间保持一致，影响了减振系统的减振性能；此外，若检测装置出现故障，不能对风向进行正常检测时，减振系统接收不到任何信号，将完全失效。同时，TMD减振系统需要利用驱动电机对质量总成装置的运动方向进行实时调节，若风力发电机无法为驱动电机提供外部电源时，减振系统也会失效，无法起到减振的作用，将严重影响风力发电机的使用寿命，加速各个部件的疲劳损坏。

因此，如何使质量总成装置的运动方向时时与风力发电机的振动方向一致，提高调谐质量阻尼减振系统的减振性能和风力发电机的使用寿命是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

将在接下来的描述中部分阐述本实用新型总体构思另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本实用新型总体构思的实施而得知。

本实用新型的目的在于提供一种用于能够显著提高减振性能和风力发电机部件的使用寿命的用于风力发电机的减振系统。此外，本实用新型的目的还在于提供一种包括上述减振系统的风力发电机。

为实现上述目的，本实用新型提供一种用于风力发电机的减振系统，所述减振系统包括支撑装置和设置在所述支撑装置上的质量总成装置，在所述质量总成装置和所述风力发电机的塔筒内壁之间连接有阻尼器，在所述质量总成装置和支撑装置之间设置有滚动装置，以使所述质量总成装置能够沿其所在平面的任意方向运动。

优选地，所述滚动装置可以为滚球，在所述质量总成装置的底部或所述支撑装置的上表面上设置有与容纳所述滚球的一部分的凹槽，所述滚球设置在所述凹槽中。

优选地，所述滚动装置可以包括至少六个所述滚球。

优选地，所述滚动装置可以为安装在所述质量总成装置底部的万向滚轮。

优选地，所述滚动装置可以包括至少六个所述万向滚轮。

优选地，所述支撑装置可以为固定地安装在风力发电机的塔筒内的平板。

优选地，所述减振系统可以进一步包括设置在所述质量总成装置外围的限位装置，以对所述质量总成装置的运动范围进行限定。

优选地，所述限位装置可以为固定连接在所述支撑装置上的环形挡板。

优选地，所述质量总成装置与所述风力发电机的塔筒之间设置有至少六个阻尼器。

本实用新型还提供一种风力发电机，包括塔筒，所述塔筒内上部设置有上述减振系统。

本实用新型所提供的减振系统的所述质量总成装置在所述滚动装置的支撑下能够在所述支撑装置上沿任意方向滚动，而滚动摩擦系数相对较小，使得所述质量总成装置对振动的敏感度较高；在所述风力发电机的振动方向随着风向或其他交变横向载荷发生改变时，所述质量总成装置能够自动响应振动方向的变化，同时调节自身运动方向，使自身运动方向时时与振动方向保持一致，并在所述支撑装置上通过滚动装置的滚动沿振动方向进行控振，实现最佳减振效果。