一种摇摆自复位风电塔架及摇摆自复位方法技术

一种摇摆自复位风电塔架及摇摆自复位方法，摇摆自复位风电塔架，包括至少一个摇摆自复位装置，摇摆自复位装置嵌入在风电塔架的内部；摇摆自复位装置包括底座、球铰、张拉件、筒体；底座、筒体之间通过球铰连接，且底座、筒体相对摆动而不干涉，底座、筒体的端面之间通过张拉件连接，张拉件环形阵列设置；摇摆自复位方法，风电塔架的中部设置球铰，且球铰连接的两部分之间设置复位构件，复位构件的张拉力使两部分在风电塔架无外力时轴心重合，即风电塔架和球铰的轴心重合。架和球铰的轴心重合。架和球铰的轴心重合。

【技术实现步骤摘要】
一种摇摆自复位风电塔架及摇摆自复位方法


[0001]本专利技术涉及风电塔架
，具体涉及一种摇摆自复位风电塔架及摇摆自复位方法。

技术介绍

[0002]风能是一种清洁能源，具有储量大、分布广、可再生、易获取等优势；近年来，风电新增装机容量逐年递增；伴随着风能捕获技术的不断发展，为了更有效地利用风能、提高发电效率，风电结构正朝着大型化的方向迅速演进；然而，功率提升导致风电塔架高度不断提升，使得结构更加“高柔”，在面对风浪荷载和地震作用时，更易产生动力问题，且结构变形累积易导致上部变形过大，引发一系列使用和安全性问题，不仅会增加风力发电机组的运营和维护成本，同时也会降低结构的使用寿命，甚至可能导致倒塌和破坏；
[0003]风电塔架作为高耸结构，海上风电塔架的高度通常在80米到140米之间；当前风电塔架减振多采用各种类型的阻尼器，并不具备自复位功能，一旦结构在极端荷载作用下产生了较大残余变形，很难对其进行修复，进而影响结构使用寿命；目前风电塔架等高耸结构中，尚无应用自复位摇摆装置；
[0004]申请公布号CN116085207A，公开了一种摇摆式风力发电机组，当摇摆式风力发电机组受到风的推力而倾斜的时候，位于支架末端的立柱的重量将产生复原力矩，从而使风电机组始终趋于竖直状态，可接受的摆动角度有限，而且是在根部需要利用自重复位，使用范围和摆动范围均有限，也无法有效耗散结构振动过程中产生的能量，无法适应高耸结构的风电塔架抗摇摆的要求；
[0005]申请公布号CN113428310B，公开了一种基于悬挂式减振装置的漂浮式风机平台，通过独立运动的浮筒、上双叉臂、下双叉臂、弹簧阻尼装置，增强漂浮式平台的运动性能，减小浮式风机在风和波浪作用下的运动响应；减小浮筒之间的相互影响，在波浪作用下减小漂浮式风机平台对塔架的冲击，湍流风作用下减小塔架的摇摆；该专利依然是在根部通过利用自重和阻尼特性减缓塔架摆动，因此其可摆动的角度和范围有限，依赖于增加自重，自复位的作用有限；
[0006]上述现有技术，无法克服上述技术缺陷，因此需要进行技术改进，以解决上述困难。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，面对现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种摇摆自复位风电塔架，解决风电塔架侧向变形难控制，震后变形难恢复，维护成本高的问题。
[0008]自复位摇摆结构作为一种新型可恢复变形结构，利用预应力钢绞线及自重等方式提供自复位能力，通过耗能减振装置提高结构的耗能；将自复位摇摆装置应用于风电塔架等高耸结构中，一方面能够有效降低结构在风浪荷载作用下的变形及动力响应，另一方面由于其自复位能力，能够降低结构在遭受强震时的残余变形，降低结构维护成本，提高结构
使用寿命；
[0009]一种摇摆自复位风电塔架，包括至少一个摇摆自复位装置，摇摆自复位装置嵌入在风电塔架的内部；摇摆自复位装置包括底座、球铰、张拉件、筒体；底座、筒体之间通过球铰连接，且底座、筒体相对摆动而不干涉，底座、筒体的端面之间通过张拉件连接，张拉件环形阵列设置。
[0010]本申请提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：
[0011]优选的，筒体和风电塔架之间为非刚性连接，即筒体和风电塔架允许两者有相对运动的空间，允许两者相对有活动间隙，而且非刚性连接对于二者有牵制作用，这种牵制使风电塔架的刚度得到增加；这种牵制性的非刚性连接，可采用连杆或弹簧，或者其它的弹性张拉件，或者其它连杆的两端连接给与足够的活动间隙，利用连接位置的孔隙，
[0012]优选的，底座、筒体相对摆动而不干涉的角度范围为正负30
°
，正负30
°
是底座、筒体的轴心所在任意平面内，相对底座、筒体的轴心的夹角的30
°
内。
[0013]优选的，球铰设置在底座的中部。
[0014]优选的，筒体通过斜向支撑杆系统连接球铰。
[0015]优选的，摇摆自复位装置为间隔设置或者连续设置。
[0016]优选的，底座包括环向约束杆、水平支撑杆、中心单元，环向约束杆用于和风电塔架固定，中心单元用于连接球铰的碗状单元，中心单元和环向约束杆之间设置水平支撑杆。
[0017]优选的，球铰包括碗状单元、球体单元和托板，托板用于连接球铰连接板。
[0018]优选的，斜向支撑杆系统包括球铰连接板和斜向支撑杆，斜向支撑杆一端连接球铰连接板，斜向支撑杆的另一端连接筒体的下部法兰盘。
[0019]优选的，筒体上均匀设置有摩擦阻尼器，摩擦阻尼器用于随筒体摆动时耗散能量。
[0020]优选的，筒体包括下部法兰盘、中间圆形筒、上部环形约束、加劲肋，中间圆形筒的两端分别设置下部法兰盘、上部环形约束，中间圆形筒的内壁设置加劲肋。
[0021]优选的，摩擦阻尼器包括端板、中间板、螺栓、摩擦片，端板的外端用于连接筒体的外壁，端板的另一端的两侧面夹持有中间板，中间板的外端与筒体外侧设置的连接环相连，端板和中间板之间设置摩擦片，端板、中间板、摩擦片通过螺栓固定。
[0022]优选的，张拉件为钢绞线。
[0023]优选的，张拉件连接下部法兰盘和水平支撑杆，张拉件上施加有预紧力。
[0024]优选的，斜向支撑杆和下部法兰盘之间为铰接，斜向支撑杆和球铰连接板之间为铰接。
[0025]一种风电塔架的抗摇摆方法，风电塔架的中部设置球铰，且球铰连接的两部分之间设置复位构件，复位构件的张拉力使两部分在风电塔架无外力时轴心重合，即风电塔架和球铰的轴心重合。
[0026]本申请的有益效果包括以下几点：
[0027]1、本申请将摇摆结构用于风电塔架中，实现了风电塔架在水平任意方向的变形控制，能够有效降低结构在风浪荷载和地震作用时的变形，具体的讲是：风电塔架增设摇摆自复位装置后，不同于传统的风电塔架变形，本申请的风电塔架由于设置了摇摆自复位装置，本申请的风电塔架的变形是逐段发生的，风电塔架整体变形减小；设置的筒体增加了风电塔架的刚性，风电塔架的抗变形能力增加；
[0028]筒体和风电塔架之间为非刚性连接，这种连接允许两者之间有间隙，用于相对运动的活动空间，而且这种非刚性连接还有一种牵制作用，筒体增加了风电塔架的刚度；
[0029]如果两者之间的非刚性连接为空连接，由于在筒体的下部法兰盘连接有张拉件，张拉件的下端连接底座，底座连接风电塔架，相当于张拉件在筒体和风电塔架之间形成一种张拉复位结构，也起到了增加的风电塔架刚性和自重的作用；
[0030]2、本申请通过设置摩擦阻尼器，实现能量的有效耗散，降低风电塔架在风浪荷载和地震作用时的动力响应；
[0031]3、本申请通过设置预拉张拉件，实现了风电塔架自复位，有效降低结构在遭受极端荷载时的残余变形，降低结构维护成本，提高结构使用寿命；具体的讲是：筒体在增加风电塔架刚度、以及风电塔架逐段发生变形减小整体变形的基础上，通过设置施加有预拉力的张拉件，使变形后的风电塔架，在摇摆自复位装置的张拉件的拉力下，获得恢复变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种摇摆自复位风电塔架，其特征在于，包括至少一个摇摆自复位装置（2），摇摆自复位装置（2）嵌入在风电塔架（1）的内部；摇摆自复位装置（2）包括底座（3）、球铰（4）、张拉件（6）、筒体（7）；底座（3）、筒体（7）之间通过球铰（4）连接，且底座（3）、筒体（7）相对摆动而不干涉，底座（3）、筒体（7）的端面之间通过张拉件（6）连接，张拉件（6）环形阵列设置；张拉件（6）连接下部法兰盘（17）和水平支撑杆（10），张拉件（6）上施加有预紧力；筒体（7）包括下部法兰盘（17）、中间圆形筒（18）、上部环形约束（19）、加劲肋（20），中间圆形筒（18）的两端分别设置下部法兰盘（17）、上部环形约束（19），中间圆形筒（18）的内壁设置加劲肋（20）；筒体（7）和风电塔架（1）之间为非刚性连接。2.如权利要求1所述的一种摇摆自复位风电塔架，其特征在于，底座（3）、筒体（7）相对摆动而不干涉的角度范围为正负30
°
，正负30
°
是底座（3）、筒体（7）的轴心所在任意平面内，相对底座（3）、筒体（7）的轴心的夹角的30
°
内。3.如权利要求1所述的一种摇摆自复位风电塔架，其特征在于，摇摆自复位装置（2）为间隔设置或者连续设置。4.如权利要求1所述的一种摇摆自复位风电塔架，其特征在于，球铰（4）设置在底座（3）的中部；筒体（7）通过斜向支撑杆系统（5）连接球铰（4）。5.如权利要求4所述的一种摇摆自复位风电塔架，其特征在于，球铰（4）包括碗状单元（12）、球体单元（13）和托板（14），托板（14）用于连接球铰连接板（15）；斜向支撑杆系统（5）包括球铰连接板（15）和...

【专利技术属性】
技术研发人员：田会元，乐治济，陈立，徐明强，陈旭，王秀艳，陈鑫，刘聪，
申请(专利权)人：上海勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：