風電機組吊裝過程中有這樣一個規定:頂端塔筒吊裝完后,當天必須完成機艙吊裝。
這是為什么呢?
原因就在于“渦激振動”的存在。
風機塔筒的渦激振動,是大跨度的塔筒在低風速下出現的一種風致振動現象。從流體的角度來分析,任何非流線型物體,在一定的恒定流速下,都會在物體兩側交替地產生脫離結構物表面的旋渦。
假若塔筒的自振頻率與漩渦的發放頻率相接近,就會使塔筒發生共振破壞,因此這種渦激振動是極其有害的,而風機設備高昂的造價使其無法承受一次這種類型的破壞,因此,最大限度地避免被渦激振動破壞,要求風機塔筒安裝過程一步到位。
一般來說,防止渦激振動可采取兩方面措施:一是對于構件進行剛性加固,或者增大尺度提高其剛度,改變構件的自振頻率,避免它與漩渦發放頻率相接近;二是想辦法改變構件后的尾流場,破壞尾流場漩渦的規律性泄放,如在結構上安裝螺旋線立板和改變結構截面形狀等。
在風電行業,有以下五種方法來抑制塔筒的渦激振動。
一、安裝擾流條
在塔筒上安裝擾流條,用于打亂風的軌跡,使其不能形成頻率穩定的漩渦,以此避免與塔筒自身頻率相匹配而造成的破壞性的渦激振動。
二、利用阻尼器
阻尼器,是以提供運動的阻力,耗減運動能量的裝置,對于補償拾振器擺系統中很小的摩擦和空氣阻力,改善頻率響應等具有重要作用。阻尼器利用擺錘的反方向慣性力可顯著抑制塔筒振動的響應幅度。
三、安裝纜風繩
通過安裝纜風繩施加外力,破壞塔筒兩側的氣動受力情況,限制塔筒初始晃動的位移幅度,從而無法產生剛體自由狀態下的渦激,抑制擺振,導致塔筒無法讓渦激過程中晃動產生的振動能量產生累計。
四、安裝機艙和葉輪
安裝機艙后,不管風從哪個角度吹來,都會受到機艙的影響,從而使得塔筒共振的穩定漩渦受到影響;安裝葉輪后,不管風從那個角度吹來,都會受到葉輪的影響,從而產生流場的變化,使得塔筒共振難以形成穩定漩渦。
五、吊裝時關閉塔筒門
當塔筒底部門關閉時,由于空氣本身的流通性和不可壓縮性,會在塔筒內部起到阻尼器的效果,從而會減小塔筒的振動幅度。
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原文標題:風電機組如何避免渦激振動
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