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战略上藐视战术上重视 防好涡激振动 柔塔高枕无忧

国际新能源网  来源:风电头条(微信号:wind-2005s )  日期:2019-03-21
  上篇文章阐述了涡激振动产生的机理和对风电机组的危害
 
不少盆友表示“涡激振动”介么厉害,
 
柔塔的安全性还有保障吗?

 
Yes!Yes!Yes!
 
规规矩矩、认认真真做事,就Ok
 
规矩、认真做事,就OK
 
规矩、认真,OK

 
套用伟人的话,就是要:
 
战略上藐视它
,战术上重视它
 
让我们回顾塔科马海峡大桥坍塌事件
 
它引发了全世界对风振问题的研究
 
通过深入的研究和试验,“涡激振动”被视为罪魁祸首

 
人们发现涡激振动有两个必要条件:
 
持续稳定的卡门涡街(Karman Vortex Street)+漩涡脱落频率与物体固有频率相近形成共振
 
据此,规避涡激振动的措施陆续诞生

 
如:建造桥梁时常修改结构断面形状或安装空气稳定装置,通过改善绕过断面的气流防止产生稳定的卡门涡街

 
或者通过安装阻尼器等方式减小桥梁的涡激振动

 
柔塔的涡激振动风险
 
“防治原理”也与桥梁类似,行业的研究同样是比较成熟的

 
吊装期间,卡门涡街的脱落频率和塔架的一阶频率接近容易发生一阶涡激振动
 
加装扰流条可以有效破坏塔筒表面的旋涡,避免卡门涡街稳定产生

 
直接在塔顶附近增加可拆卸塔架阻尼(如沙袋),亦可有效减小涡激振动
 
对于不同的柔塔,需要经过审慎计算和评估,确定扰流条或者阻尼器的安装方式

 
吊装完成,风电机组在正常运行期间有木有涡激振动的风险呢?
 
答案是风险较小,介个是因为: 
 
涡激振动需要稳定的风,而运行期间,机组正常偏航对风的情况下
 
每个叶片通过塔筒时都会影响风的流动,破坏了稳定漩涡的形成
 
抑制了涡激振动的产生

 
然鹅,吊装完成后长时间不并网
 
或者机组并网后,出现断网停机
 
由于机组在失电的情况下无法正常偏航对风
 
叶片破坏旋涡的作用消失,气动阻尼减小
 
在十几到二十几米的风速附近
 
卡门涡街的脱落频率与塔架的二阶频率接近就容易发生二阶涡激振动
 
剧烈消耗塔架的疲劳寿命,甚至直接破坏塔架

 
该阶段可以采用外接电源让机组正常偏航对风,
 
通过增加气动阻尼,并破坏稳定漩涡的形成,
 
抑制涡激振动的效果

图14-柴油发电机
 
二阶涡激振动主要是塔架中部晃动厉害
 
也可在此处增加硬件阻尼
 
如:摆锤加阻——塔筒晃动时,摆锤将反方向晃动,从而抑制塔架振动
 
又如:水箱加阻——塔筒晃动时,液体将反方向晃动,从而有效抑制塔架振动




 
(小编找不到实物图,只好拿大楼水箱加阻的示意图说明)

 
再者可以调整叶片姿态来防涡
 
亦可根据塔架的设计来定制二阶阻尼器,
 
这些的效果是否能达到预期需要通过相应的测试来检验

 
总而言之言而总之
 
对涡激振动的充分认识,以及成熟规避措施的应用
 
使得人类近几十年来得以不断突破桥梁的跨度记录

 
塔科马海峡大桥的倒塌,
 
成了后世桥梁建造的基石
 
指引着一代代工程师在经验教训中不断前行
 
此后几十年,桥梁再未发生过因涡激振动而坍塌的事件
 
同样的,只要我们充分意识到柔塔所存在的涡激振动风险,
 
施以充分的应对措施

 
并通过评估和检测试验,认真瞅一瞅
 
柔塔涡激振动风险完全可以避免!
 
供稿:(CGC)李煌、李鹏、符鹏程
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