[發明專利]一種風機葉片減振系統

在審

• 申請號: 202210948822.7
• 申請日: 2022-08-09
• 公開（公告）號: CN115539560A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 張居正
• 申請（專利權）人: 明陽智慧能源集團股份公司
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;F16F15/03;F16F15/04;F03D1/06
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 劉暢

本發明公開了一種風機葉片減振系統，包括多個減震裝置，多個減震裝置沿垂直于葉片弦向的方向均勻布置于葉片內部；每個減震裝置包括兩個電磁阻尼單元、兩個傳動單元和一個調諧質量阻尼器單元，其中一個電磁阻尼單元設于葉片葉尖的前緣位置處，另一個設于葉片葉尖的PS面或SS面位置處，兩個傳動單元的一端分別與兩個電磁阻尼單元連接，所述調諧質量阻尼器單元設于葉片葉中位置處，并位于葉片的兩腹板之間，其包括雙層阻尼結構，該雙層阻尼結構分別與兩個傳動單元的另一端連接。本發明能夠有效解決風機葉片擺振和揮舞方向振幅大的問題。

技術領域

本發明涉及可再生新能源風力發電機葉片的技術領域，尤其是指一種風機葉片減振系統。

背景技術

隨著風電機組日益大型化，其面臨的問題也越來越多，特別是展長比較大的葉片，當在來流風的作用下，由于葉片存在較大的柔性，特別是擺振和揮舞方向會出現大幅振動。在實際風場中，如果葉片長時間處于大幅振動狀態，很可能會產生屈曲變形而遭受疲勞破壞，這就是所說的氣彈失穩。氣彈失穩往往是我們所說的經典顫振和失速顫振。經典顫振往往是在扭轉和揮舞的共同作用下產生的一種發散、自激不穩定的振動形式。這種情況的振動流體屬于附著狀態，并不會產生流動分離。它的發生往往是由于流體力與葉片的變形位移之間存在相位差導致的，從而進一步從流體中汲取更多能量，導致葉片振動發散。而失速顫振發生時往往會產生嚴重的氣流分離并伴隨著強烈的漩渦波動，通常情況下失速顫振的發生往往是由于風力機葉片升力系統處于失速攻角附近，從而引發嚴重的氣彈失穩現象。與失速顫振相比，經典顫振表現的振動響應會更加強烈，它的發生通常與葉片的彎扭耦合效應息息相關，是由于觸發了葉片的一階擺振頻率而導致的擺振、揮舞、扭轉的耦合作用。因此，無論從何種意義上來說，氣彈失穩都會導致風力機葉片產生嚴重的問題，故如何解決振動發散成為了人們研究的熱點問題。

在實際生活中，通常我們采取的減振方法分為主動和被動兩種控制策略。主動控制通常包括所說的氣動剪裁、調整葉片氣動外形等來減小葉片振動。氣動剪裁即利用復合材料改變葉片的固有振動特性以及利用葉片的變形改變葉片的氣動特性，從而實現葉片抑振。而氣動外形的改變通常是通過調整合適的扭角、相對厚度、弦長分布來實現在大迎角下葉片的失速延遲。被動控制則是通過在風力氣動外形上做出修改，包括增加渦流發生器、尾緣襟翼等實現延遲流動分離的效果，可以在某種程度上減小振動。無論主動控制還是被動控制，都需要較長的研發和實驗周期，比如氣動外形的改變就需要通過仿真、風洞實驗等的驗證，而相比這些方法，還可以通過動力學減振系統實現更加高效快速的降載。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種風機葉片減振系統，能夠有效解決風機葉片擺振和揮舞方向振幅大的問題，通過在葉片內部增加多個減振裝置，有效減小葉尖擺振和揮舞方向的振幅。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：一種風機葉片減振系統，包括多個減震裝置，多個減震裝置沿垂直于葉片弦向的方向均勻布置于葉片內部；每個減震裝置包括兩個電磁阻尼單元、兩個傳動單元和一個調諧質量阻尼器單元，兩個電磁阻尼單元分別為第一電磁阻尼單元和第二電磁阻尼單元，所述第一電磁阻尼單元設于葉片葉尖的前緣位置處，所述第二電磁阻尼單元設于葉片葉尖的PS面或SS面位置處，通過兩個電磁阻尼單元內的金屬滑塊在慣性力作用下滑動，并帶動其內的金屬線圈在磁場中作切割磁感線運動，使得一部分來自葉尖擺振、揮舞的振動能量以熱能形式耗散，兩個傳動單元分別為第一傳動單元和第二傳動單元，所述第一傳動單元和第二傳動單元的一端分別與第一電磁阻尼單元和第二電磁阻尼單元連接，所述調諧質量阻尼器單元設于葉片葉中位置處，并位于葉片的兩腹板之間，其包括雙層阻尼結構，該雙層阻尼結構分別與第一傳動單元和第二傳動單元的另一端連接，通過兩個傳動單元分別將另一部分來自葉尖擺振的振動能量和來自葉尖揮舞的振動能量傳遞至雙層阻尼結構上并消散，從而實現減小葉片振動的目的。