一种风力发电塔筒的制作方法

本实用新型涉及风力发电塔振动控制技术领域，更具体的说是涉及一种带有减振装置的风力发电塔筒。

背景技术：

风力发电是风能利用的主要方式，发电机组大型化是其发展趋势。风力发电塔一般为单管塔筒结构，大型发电机组要求更粗、更高的塔筒承受上部偏心质量和荷载。偏心质量及荷载作用在风力发电塔顶部，引起横向和扭转振动，容易引发共振和发电机损耗。

为了解决这一问题，越来越多的防振阻尼装置被安装在风力发电机的塔筒上。如授权公告号为cn202689230u，名称为风力发电塔环式减振器的实用新型专利，公开了由质量环、螺栓、防撞橡胶圈、钢丝绳、连接耳板组成的减振器。其中，质量环和防撞橡胶圈通过螺栓连接；连接耳板连接在风力发电塔塔筒和质量环上，钢丝绳上下端分别风力发电塔塔筒和质量环上的连接耳板，用钢丝绳将质量环悬挂于风力发电塔塔筒顶部外侧。本实用新型可在不增加风力发电塔结构材料用量、不增加结构刚度的条件下，通过振动控制技术减小风力发电塔的横向振动和扭转振动，节约大功率风机的结构造价。

但是在实际使用中发现，将质量环布置在塔筒外侧虽然易于安装，但是很容易造成腐蚀和损坏；而且对于质量环的位置调整和质量增加等控制操作，在实际使用中并不容易实现，其控制效果也受到极大的影响。

因此，如何提供一种具有减振功能，且易于控制调节的风力发电塔筒，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种风力发电塔筒，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种风力发电塔筒，包括塔筒本体；还包括：步进电机、丝杠、导向杆、丝母安装盘、质量环、钢丝绳、储水箱和水泵；

所述塔筒本体的内侧壁在同一水平面上周向均匀固定有多个限位环；所述塔筒本体的内侧壁水平固定有下支撑架和上支撑架，所述下支撑架位于多个所述限位环的上方，所述上支撑架位于所述下支撑架的上方；

所述步进电机固定在所述下支撑架的顶面中央，且其动力输出轴朝上；

所述丝杠竖向布置；所述丝杠底端与所述步进电机的动力输出轴固定连接，顶端与所述上支撑架的底面转动连接；

所述导向杆的数量为多个，且竖向环绕布置在所述丝杠的四周；所述导向杆的两端分别与所述下支撑架和上支撑架固定连接；

所述丝母安装盘的中部具有与所述丝杠螺纹连接的螺纹孔，且与所述丝杠螺纹连接，所述丝母安装盘上开设有与所述导向杆滑动连接的导向孔；

所述质量环水平布置在多个所述限位环的下方；所述质量环的外圈固定套设有橡胶圈，内圈固定安装有环形的调节水箱；

所述钢丝绳的数量与所述限位环的数量相同；所述钢丝绳一端与所述质量环固定，绳体穿过所述限位环，另一端与所述丝母安装盘的边沿固定；

所述储水箱固定在所述下支撑架的中部底面上；所述储水箱底部通过输水管路与所述调节水箱的顶面连通；所述输水管路上安装有电磁阀；

所述水泵固定在所述下支撑架的顶面，所述水泵的进水口通过第一回水管路与所述调节水箱的底面连通，出水口通过第二回水管路与所述储水箱的侧壁上方连通。

通过上述技术方案，本实用新型提供的塔筒在内部设置抗振阻尼装置，防止外部环境的侵蚀，通过丝杠和丝母固定盘的配合，对钢丝绳的有效长度进行收放调节，通过储水箱、水泵的配合，对调节水箱内部进行灌水和排水，实现对质量环重量的调节控制，根据实测结果调整质量环的质量和钢丝绳的有效长度，确定抗振阻尼装置的频率和阻尼，通过振动控制技术减小了风力发电塔的横向振动和扭转振动，节约大功率风机的结构造价。

在本实用新型的技术方案中，为了实现所述储水箱和所述调节水箱之间的补水抽水，可以在所述调节水箱的顶面开设排气孔。同时，可以在所述储水箱上安装与外界水源补给装置连接的水管。由于所述储水箱和所述调节水箱基本处于封闭状态，水分蒸发较少，也可以通过人工拆卸进行补水。在设计时，调节水箱的容积小于储水箱的容积，即使水量不断蒸发，也能够满足调节水箱长时间的使用。此处均为现有技术中的常规操作手段，在此不再赘述。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述限位环和所述钢丝绳的数量均为4个。能够保证质量环正常状态和运动状态的结构稳定性。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述质量环的顶沿固定有用于与所述钢丝绳固定连接的第一耳板；所述丝母安装盘的边沿固定有用于与所述钢丝绳固定连接的第二耳板。便于钢丝绳的连接固定。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述质量环的顶沿和底沿具有径向凸出的限位凸环，两个所述限位凸环形成固定所述橡胶圈的安装槽。便于橡胶圈的固定安装，橡胶环能够防止磕碰损伤。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述下支撑架包括水平布置的下支撑板，以及固定在所述下支撑板边沿与所述塔筒本体内壁的多根下支撑梁；所述步进电机、所述水泵和所述导向杆的底端固定在所述下支撑板的顶面，所述储水箱固定在所述下支撑板的底面。下支撑架的结构特点既能够保证各部件的固定安装以及自身的固定，同时又不会对钢丝绳和管路的连接造成位置干涉。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述储水箱通过法兰盘固定在所述下支撑板的底面。连接方便，稳定性强。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述上支撑架包括水平布置的上支撑板，以及固定在所述上支撑板边沿与所述塔筒本体内壁的多根上支撑梁；所述丝杠通过轴承与所述上支撑板转动连接，所述导向杆的顶端与所述上支撑板固定连接。下支撑架的结构特点既能够保证各部件的固定安装，又能保证自身的固定。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述储水箱为圆柱体结构，且所述储水箱底面与所述限位环的安装面平齐。保证储水箱不会干扰质量环的上下移动和晃动。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述导向杆的数量为4根。提高丝母安装盘移动的稳定性。

优选的，在上述一种风力发电塔筒中，所述第一回水管路位于所述质量环的外侧。防止第一回水管路对运动的干扰。

需要说明的是，本实用新型的塔筒上安装有用于检测振动的加速度传感器，根据检测结构进行调节，此处均为现有技术中的常规结构，本实用新型的重点在于质量环的布置和调节结构，在此不再赘述。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种风力发电塔筒，具有以下有益效果：

1、本实用新型根据实测结果调整质量环的质量和钢丝绳的有效长度，确定抗振阻尼装置的频率和阻尼，通过振动控制技术减小了风力发电塔的横向振动和扭转振动，节约大功率风机的结构造价。

2、本实用新型提供的塔筒在内部设置抗振阻尼装置，防止外部环境的侵蚀。

3、本实用新型通过丝杠和丝母固定盘的配合，对钢丝绳的有效长度进行收放调节，通过储水箱、水泵的配合，对调节水箱内部进行灌水和排水，实现对质量环重量的调节控制，自动化控制程度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型提供的风力发电塔筒的结构示意图；

图2附图为本实用新型提供的风力发电塔筒的主视图；

图3附图为本实用新型提供的质量环的结构示意图；

图4附图为本实用新型提供的质量环的剖视图；

图5附图为本实用新型提供的丝母安装盘的结构示意图；

图6附图为本实用新型提供的下支撑架的结构示意图；

图7附图为本实用新型提供的上支撑架的结构示意图。

其中：

1-塔筒本体；

11-限位环；12-下支撑架；121-下支撑板；122-下支撑梁；13-上支撑架；

131-上支撑板；132-上支撑梁；

2-步进电机；

3-丝杠；

4-导向杆；

5-丝母安装盘；

51-螺纹孔；52-导向孔；53-第二耳板

6-质量环；

61-橡胶圈；62-调节水箱；63-第一耳板；64-限位凸环；

7-钢丝绳；

8-储水箱；

81-输水管路；

9-水泵；

91-第一回水管路；92-第二回水管路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见附图1至附图7，本实用新型实施例公开了一种风力发电塔筒，包括塔筒本体1；还包括：步进电机2、丝杠3、导向杆4、丝母安装盘5、质量环6、钢丝绳7、储水箱8和水泵9；

塔筒本体1的内侧壁在同一水平面上周向均匀固定有多个限位环11；塔筒本体1的内侧壁水平固定有下支撑架12和上支撑架13，下支撑架12位于多个限位环11的上方，上支撑架13位于下支撑架12的上方；

步进电机2固定在下支撑架12的顶面中央，且其动力输出轴朝上；

丝杠3竖向布置；丝杠3底端与步进电机2的动力输出轴固定连接，顶端与上支撑架13的底面转动连接；

导向杆4的数量为多个，且竖向环绕布置在丝杠3的四周；导向杆4的两端分别与下支撑架12和上支撑架13固定连接；

丝母安装盘5的中部具有与丝杠3螺纹连接的螺纹孔51，且与丝杠3螺纹连接，丝母安装盘5上开设有与导向杆4滑动连接的导向孔52；

质量环6水平布置在多个限位环11的下方；质量环6的外圈固定套设有橡胶圈61，内圈固定安装有环形的调节水箱62；

钢丝绳7的数量与限位环11的数量相同；钢丝绳7一端与质量环6固定，绳体穿过限位环11，另一端与丝母安装盘5的边沿固定；

储水箱8固定在下支撑架12的中部底面上；储水箱8底部通过输水管路81与调节水箱62的顶面连通；输水管路81上安装有电磁阀；

水泵9固定在下支撑架12的顶面，水泵9的进水口通过第一回水管路91与调节水箱62的底面连通，出水口通过第二回水管路92与储水箱8的侧壁上方连通。

为了进一步优化上述技术方案，限位环11和钢丝绳7的数量均为4个。

为了进一步优化上述技术方案，质量环6的顶沿固定有用于与钢丝绳7固定连接的第一耳板63；丝母安装盘5的边沿固定有用于与钢丝绳7固定连接的第二耳板53。

为了进一步优化上述技术方案，质量环6的顶沿和底沿具有径向凸出的限位凸环64，两个限位凸环64形成固定橡胶圈61的安装槽。

为了进一步优化上述技术方案，下支撑架12包括水平布置的下支撑板121，以及固定在下支撑板121边沿与塔筒本体1内壁的多根下支撑梁122；步进电机2、水泵9和导向杆4的底端固定在下支撑板121的顶面，储水箱8固定在下支撑板121的底面。

为了进一步优化上述技术方案，储水箱8通过法兰盘固定在下支撑板131的底面。

为了进一步优化上述技术方案，上支撑架13包括水平布置的上支撑板131，以及固定在上支撑板131边沿与塔筒本体1内壁的多根上支撑梁132；丝杠3通过轴承与上支撑板131转动连接，导向杆4的顶端与上支撑板131固定连接。

为了进一步优化上述技术方案，储水箱8为圆柱体结构，且储水箱8底面与限位环11的安装面平齐。

为了进一步优化上述技术方案，导向杆4的数量为4根。

为了进一步优化上述技术方案，第一回水管路91位于质量环6的外侧。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型的原理是根据实测结果调整质量环6的质量和钢丝绳7的有效长度，确定抗振阻尼装置的频率和阻尼，通过振动控制技术减小了风力发电塔的横向振动和扭转振动，节约大功率风机的结构造价。

驱动步进电机2向不同的方向转动，即可带动丝母安装盘5沿着丝杠3上下移动，进而带动钢丝绳7上下移动，这样，限位环11和质量环6之间的钢丝绳7的有效长度即会发生长短变化。

打开电磁阀，将储水箱8内部的水通过输水管路81灌入调节水箱62中，为了进一步加强对灌水量的监控，也可以在调节水箱62内加入水位传感器。启动水泵9，即可将调节水箱62内的水抽回至储水箱8中，即完成调节水箱62的水量调整，改变质量环6的重量。

本实用新型中提供的步进电机2、水泵9、电磁阀能够通过外界的远程电路进行操控，均为现有技术中的常规结构，并非本实用新型的重点，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。