[發(fā)明專利]一種海上浮式風力機減振裝置及連接方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011215679.8
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112178117A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設計）人: 李萬潤;趙文海;潘梓鴻;李剛剛;吳王浩;李家富;杜永峰
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: F16F15/04
• 分類號: F16F15/04;F03D13/25
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 董斌

一種海上浮式風力機減振裝置及連接方法，包括阻尼系統(tǒng)、可滑動柔性板系統(tǒng)、附屬結構、風力機塔筒3、耐腐蝕性輕質(zhì)高強浮式外壁10及彈性支撐系統(tǒng)14，阻尼器通過尾部和承壓桿端頭處的多向轉(zhuǎn)動支座將結構連接成一個整體。當波浪荷載作用于耐腐蝕性輕質(zhì)高強浮式外壁時，風力機側(cè)壁柔性可彎曲鋼板沿軌道向上滑動，耐腐蝕性輕質(zhì)高強浮式外壁發(fā)生朝風力機塔筒方向的水平位移，此時力通過耐腐蝕性輕質(zhì)高強浮式外壁傳遞到液壓同性磁鐵阻尼器，使阻尼器發(fā)生壓縮耗散能量。由于海上復雜的環(huán)境，結構還會產(chǎn)生隨波浪上下起伏的振動，此時風力機塔筒底部設置的彈性支撐系統(tǒng)能夠通過套筒內(nèi)部的彈簧，逐漸耗散風力機由于慣性力產(chǎn)生的能量。

技術領域

本發(fā)明涉及風力機結構減振控制技術領域，具體涉及的是海上浮式風力機減振技術。

背景技術

海上風電通常靠近能源消耗中心且風資源情況優(yōu)于陸上風電，風電的利用開發(fā)正逐漸從陸地轉(zhuǎn)向海洋，正呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢，但由于近海空間資源有限，海上風電的發(fā)展也必然像過去油氣工業(yè)那樣，不斷地從淺近海走向深遠海。相應的，海上風力機支撐結構形式也伴隨水深變化，從固定式支撐結構到漂浮式支撐結構演變。雖然現(xiàn)在浮式支撐結構成為了風力機領域的主流，但是，浮式支撐結構的本身也存在著一些問題。浮式支撐結構不同于固定式的支撐結構，它缺乏一定的穩(wěn)定性。當工作于海上時，由于海水復雜的情況，浮式支撐結構會發(fā)生多向振動，導致支撐結構上的風力機發(fā)生搖晃，由于風力機的重量較大，搖晃會使結構整體的重心發(fā)生偏移，從而會導致結構傾覆破壞，造成嚴重的經(jīng)濟損失。為了防止這樣的現(xiàn)象發(fā)生，降低浮式支撐結構在海水所產(chǎn)生的各種荷載作用下的多向振動，是解決這類問題的方法之一。

在浮式風力機的減振裝置設計時，對材料的要求很高，不僅需要具有高強度、高抗腐蝕性以及耐疲勞等性能，還需具有一定的浮力，在提高浮式平臺減振性能的同時，還需要控制風力機的平衡，使浮式平臺的減振性能和平衡性能均達到最恰當?shù)脑O計效果。

風電浮式平臺工作于復雜多變的海洋環(huán)境中，由于受海水波浪載荷和海水侵蝕的影響較為嚴重，普通的材料難以勝任如此苛刻的工作環(huán)境，而超高性能水泥基復合材料具有抗剪抗拉強度大、抗腐蝕抗?jié)B和有較高耐久性等優(yōu)點，特別適合于海洋環(huán)境等嚴酷工況條件下的特種結構。聚苯乙烯泡沫材料具有較低的密度和較高的憎水能力，將超高性能水泥基復合材料和聚苯乙烯泡沫材料復合，將形成具有可較高漂浮可靠性的新型浮式模塊，具有可持續(xù)特征的新型浮式結構平臺設計概念。浮式平臺外壁受到的海水波浪的作用是不穩(wěn)定的，其沖擊力隨時間不斷發(fā)生改變，液壓式同性磁鐵阻尼器，其通過同性磁鐵與粘滯性液體結合使用，能夠達到抗壓抗震的功能，此阻尼器在外力作用下能夠發(fā)生壓縮，并產(chǎn)生阻尼力，當外力作用撤銷，通過內(nèi)部彈簧和磁鐵能夠恢復原來的狀態(tài)。

故將上述的幾種材料的優(yōu)勢引入風力機浮式平臺減振中來，通過設計使用合理的連接，配合恰當?shù)淖枘嵯到y(tǒng)，不僅能夠有效的防止平臺在海水作用下被腐蝕破壞，而且能夠降低平臺在復雜荷載作用下的多向振動，更多耗散海水能量，提高穩(wěn)定性，減少經(jīng)濟損失。因此，為了有效的降低在各種荷載作用下浮式平臺的多向振動，提高風電的安全系數(shù)和使用壽命，提出了一種新型海上浮式風力機減振裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種海上浮式風力機減振裝置及連接方法。