阻尼装置的制作方法

本发明涉及一种构造成可安装在塔架的上部开口上的阻尼装置以及一种包括这样的阻尼装置的塔架。其还涉及一种提供阻尼装置的方法以及一种利用提升装置使塔架移位的方法。

背景技术：

1、由于对再生能源的需求上升，因此安装的再生能源的数量持续增加。然而，在风力涡轮机、尤其是离岸风力涡轮机的情况下，此类系统的安装是技术上复杂的过程。离岸风力涡轮机塔架可具有80-100m及以上的高度。塔架由附接到彼此的较小塔架节段预组装。预组装的塔架随后暂时以竖直或直立定向存储。接下来，其被装载到安装船上，以被运输到离岸安装场所。风力涡轮机的其他元件，例如机舱或转子，在安装场所处安装。由于塔架的高度及其基本上为长中空圆柱的几何设计，塔架暴露于由空气动力效应引起的潜在有害振动。所述空气动力效应的至少一部分是由于在塔架的竖直存储和运输期间作用在塔架上的环境影响(例如，风)，例如涡流引起的振动。空气动力效应可能造成振动，该振动可能机械地损伤塔架。文件ep 3 889 457 a1涉及一种暂时阻尼组件，其安装在预组装的塔架上。文件ep 3 889 457 a1中所示的方法考虑到减少涡流引起的振动。依循该文件的方法，非涡流引起的振动仍可能在塔架的存储和/或运输期间作用在塔架上。此外，当塔架要被重新定位或移位时，例如当塔架被提升到安装船上或从安装船提升时，所公开的方法需要相当大量的提升操作。然而，相当大量的提升操作导致长安装持续时间，并且因此，导致塔架的安装所需的大量金钱投入。

2、在文件ep 3 889 457 a1中，塔架的移位之前需要安装或拆卸阻尼组件。于是，在所产生的塔架未配备有阻尼器组件的短时间段期间，塔架可能会暴露于有害振动，并且因此，仍然有机械故障的风险。此外，在一组此类预组装的塔架的布置结构中，其中这些塔架彼此紧密地定位，可能发生这些紧密定位的塔架之间的空气动力相互作用。

3、文件wo 2019/042516 a1涉及一种风力涡轮机塔架，其包括塔架振动阻尼器，该塔架振动阻尼器具有调谐质量阻尼器以及一个或多个冲击阻尼单元。该调谐质量阻尼器包括在腔室中的摆锤结构，并且冲击阻尼单元位于该摆锤结构与该腔室的外边界之间，使得该摆锤结构可经由冲击阻尼单元而与该边界碰撞。

4、文件de 10 2015 000787a1涉及一种用于风力涡轮机的塔架或塔架部段的负载搬运装置，以及一种使用该负载搬运装置来竖立风力涡轮机的方法。

技术实现思路

1、因此，需要缓解至少某些上面提到的缺点，并且提供一种存储和/或运输直立塔架的改进方式。

2、该需要通过独立权利要求的特征来满足。从属权利要求描述了本发明的实施例。

3、根据本发明的实施例，提供了一种阻尼装置，其构造成可安装在塔架的上部开口上，并且构造成在该塔架的竖直存储和/或竖直运输期间提供振动阻尼。该阻尼装置包括：液体阻尼器，其包括单一液体罐；安装接口，其构造成将该液体阻尼器安装在该塔架的该上部开口上。该安装接口包括一个或多个负载转移元件，其构造成在该塔架与该液体阻尼器之间转移振动。该液体阻尼器被构造成在可通过该液体阻尼器的一个或多个阻尼参数调谐的预定频率下提供振动阻尼。该一个或多个阻尼参数构造成使得该液体阻尼器阻尼至少第一频率下和第二频率下的振动，该第二频率不同于该第一频率。

4、这是有利的，因此该阻尼装置可允许对与不同频率或频率区域相关的并且可能由于不同空气动力效应而在塔架中引起的塔架的潜在有害振动的阻尼。该阻尼装置因此允许宽范围的振动防护。例如，如与相当低频率振动相关的涡流引起的振动的塔架的有害振动可被充分阻尼，就像如与相当高频率振动相关的干扰驰振引起的振动的有害振动。因此，保护塔架免于来自宽广频率范围上的振动的损伤。因此，该阻尼装置可使得例如离岸风力涡轮机塔架的塔架的竖立更安全且风险较小。此外，其可有助于竖立过程。由于该液体阻尼器仅包括经调谐以便阻尼多个频率的单一液体罐，因此制造和维护阻尼装置的工作量被保持在最低限度。此外，仅具有单一液体罐的阻尼装置可具有缩减的尺寸和重量，并且因此，可有助于该阻尼装置的搬运，例如有助于借助于例如起重机的提升装置或者相应抓持装置的搬运。

5、所述振动可被阻尼，使得所述振动被完全补偿或者至少降低至该塔架受到保护以免于来自这些振动的损伤的水平。

6、该塔架可为风力涡轮机的塔架。特别地，该风力涡轮机塔架可为预组装塔架和/或离岸风力涡轮机的塔架。

7、风力涡轮机的塔架通常具有具备基本上圆形剖面的窄且长的锥体的形式。塔架的最宽部分可处于其基部处。

8、阻尼装置的轴向方向可沿竖直方向定向。

9、应当清楚的是，关于塔架所述的本文描述的方面、实施例和示例可对应地应用于风力涡轮机塔架，并且特别是离岸风力涡轮机塔架。

10、该阻尼装置可使用任何类型的安装接口来安装或装设到塔架的上部开口。例如，该阻尼装置可被栓接到该塔架和/或借助于该负载转移元件来夹持到该塔架的内部中。

11、该液体阻尼器可为具有粘性液体的(调谐)晃动阻尼器、(调谐)液柱阻尼器或(调谐)摆锤阻尼器。

12、该阻尼装置可为暂时阻尼装置。该暂时阻尼装置可在该塔架的运输和/或存储期间安装到该塔架。

13、根据一个实施例，该第一频率下的振动对应于该塔架的涡流引起的振动，和/或该第二频率下的振动对应于干扰驰振引起的振动。

14、以如下方式调谐该阻尼装置，即使得其可降低该塔架的损伤风险。干扰驰振(interference galloping)为当至少两个塔架彼此紧密地定位时发生的现象。使用该阻尼装置现在可允许在布置场所上紧密地布置多个塔架，而没有塔架损伤的风险。例如，可允许在安装船上紧密地布置风力涡轮机塔架。因此，可在有限空间中存储/运输更多塔架。这使得塔架的存储和/或运输更高效。

15、应当清楚的是，该第一和第二频率可与优选地由于其他空气动力效应的振动相对应。还可能的是，该液体阻尼器被构造成附加地在其他频率下，例如在第三频率下或甚至第四频率下，提供振动阻尼。此类液体阻尼器还可降低在存储和/或运输期间损伤塔架的风险。

16、在一个实施例中，该一个或多个阻尼参数被调谐，使得该阻尼装置构造成在第三频率附近的频率范围中的频率下提供振动阻尼，其中，该频率范围包括第一频率和第二频率两者。

17、在一个实施例中，该一个或多个阻尼参数被调谐，使得该阻尼装置构造成在布置在该第一频率与该第二频率之间的第三频率下阻尼振动。

18、在一个实施例中，该一个或多个阻尼参数被调谐，使得在该第一频率下的第一阻尼大小高于第一预定阈值，和/或在该第二频率下的第二阻尼大小高于第二预定阈值。

19、该第一和第二阻尼大小可足够大，以阻尼至少该第一频率下和该第二频率下的振动，使得该塔架受保护而免于损伤，并且特别是免于与涡流引起的振动和/或干扰驰振引起的振动相关的损伤。

20、换言之，该阻尼装置被构造成涵盖在包括该第一频率和该第二频率的频率范围上的振动阻尼，其中，该振动阻尼在该第一频率和第二频率下足够有效，以保护塔架免受由于所述频率下的所述振动引起的损伤，或者避免由于所述频率下的所述振动引起的塔架的损伤。

21、如已提到的，该第一频率与该第二频率可彼此不同。这些频率之间的差异例如可取决于塔架设计和/或风速。因此，该差异可根据操作状况而变化。然而，仅作为示例，该第一频率与该第二频率可具有(相差)该第二频率的至少20％、40％、60％或甚至80％的距离。

22、这样将该阻尼装置调谐至第三频率作为该第一频率与该第二频率之间的折衷允许该阻尼装置使用单一液体罐的简单设计。结果，该阻尼装置可设定成较小尺寸，并且可安装成布置在塔架内。尽管如此，可保证在宽频率范围上保护塔架免受振动影响。

23、根据一个实施例，所述阻尼参数包括该液体罐的几何形状、该液体罐的尺寸、该液体罐中的液体的类型、该液体罐中的液体的体积以及该液体罐中的液体的重量中的至少一者。

24、该阻尼装置可通过这些阻尼参数调谐，以充分地阻尼预定频率下的振动，即阻尼成使得保护该塔架免受损伤。阻尼参数的修改可导致该罐中的液体的动态行为改变，并且因此，导致振动能量的耗散的动态改变。振动能量例如由于该罐中液体的流动而耗散，例如由于该罐的内壁与液体之间的摩擦损失而耗散。该液体罐的几何形状可包括该罐的特定容积或主体和/或该罐的内侧上的特定结构元件，例如肋。液体的类型可构造成在该阻尼装置的操作期间不冻结。该液体的类型可包括例如处于1.1和2.5千克/升之间的范围中的特定密度，和/或特定粘度。该液体罐中的液体的体积可部分地填充该液体罐的总内部容积，例如该液体可填充该内部容积至少多达50％、60％、70％、80％或甚至90％。优选地，该罐中的容积介于3500升与4500升之间。

25、根据一个实施例，该液体罐为包括竖直通孔的容积。该容积包括围绕该通孔的内壁和围绕该内壁的外壁。该容积被限定在该内壁与该外壁之间。优选地，该内壁和该外壁中的至少一者为圆形或圆柱形。

26、该液体罐可(基本上)成形为环或中空圆柱体。该环或中空圆柱体的轴向方向可沿竖直方向定向。

27、该液体罐的外部尺寸可构造成使得该液体罐可布置在该塔架的上部开口内。因此，该液体罐的外部尺寸可小于该塔架的上部开口的内部尺寸。

28、该液体罐的外部尺寸可包括至少2.0米到3.0米的外径，和/或可包括至少1.5米到2.0米的高度。该液体罐还可包括通孔，该通孔包括至少0.8米到1.2米的直径。

29、除了充分阻尼之外，该液体罐的这种几何形状可允许当该阻尼装置安装到该塔架上时，阻止在该液体罐的通孔下方的区域中与位于该塔架内的物体的任何碰撞。在风力涡轮机塔架的情况下，该几何形状例如可阻止与进入处于安装的阻尼装置下方的顶部塔架平台的hv、lv和aux缆线的任何碰撞。

30、根据一个实施例，面向该液体罐中的液体体积的该液体罐的壁的表面包括一个或多个长形肋。优选地，这些长形肋具有三角形剖面，和/或这些长形肋的纵向延伸沿竖直方向定向。

31、根据一个实施例，该一个或多个肋包括设置在该外壁的内表面上的多个肋，并且包括设置在该内壁的外表面上的多个肋。该外壁上的肋优选地与该内壁上的肋沿周向方向移位。

32、这些肋的布置结构可由于该液体罐中的液体的受影响流动而增加阻尼大小。这些肋例如可布置在该罐中，使得该罐中的流阻可增加。此外，这些肋可由于该液体与该罐之间的摩擦而造成增加的摩擦损失。这是有利的，因为该塔架的振动可被更有效地阻尼。

33、根据一个实施例，该安装接口被构造成将该液体阻尼装置安装到该塔架的该上部开口上，使得该液体阻尼器布置在该塔架内。

34、该液体阻尼器布置在该塔架内有助于随后的塔架搬运，在此期间该阻尼装置被安装在该塔架上。其甚至可允许借助于例如起重机的提升装置来连同该阻尼装置一起移置该塔架。由于无需在移置该塔架之前移除阻尼器，因此搬运该塔架所需的升降机数量减少。在竖立离岸风力涡轮机的情况下，竖立该离岸风力涡轮机所需的时间将相应地减少。此外，该液体阻尼器在该塔架内受保护而免受例如天气的环境影响。

35、在一个实施例中，仅单一(暂时)阻尼装置被设置在该塔架的上半部/三分之一部中。

36、应当清楚的是，其他永久阻尼器仍可布置在该塔架内。此种永久阻尼器可被调谐，以当该塔架在操作场所处投入操作之后，例如在其产生电功率的操作期间，阻尼该塔架的振动。此外，此类永久阻尼器例如可被调谐成考虑到完全竖立的风力涡轮机的参数，例如该风力涡轮机的重量，包括其转子和/或机舱。

37、在一个实施例中，该阻尼装置具有单一液体阻尼器。

38、在一个实施例中，单一液体罐为布置在该塔架的上半部/三分之一部中的仅单一液体罐。

39、在一个实施例中，该阻尼装置的所有阻尼元件可由该单一液体罐构成。

40、注意，包括多个液体罐且其中每一个调谐成阻尼特定频率区域的阻尼装置在多个液体罐尺寸设定成提供足够大以阻尼上面提到的有害振动的阻尼大小时，可不容纳在该塔架内(尤其在具有非常有限的自由空间的风力涡轮机塔架的情况下)。相反，如本文描述的调谐成作为折衷操作使得所述有害频率在宽范围上得到充分阻尼的单一罐仍允许尺寸设定成布置在塔架内。因此，本文描述的解决方案结合了以上概述的塔架保护的优点以及阻尼装置的紧凑尺寸。

41、根据一个实施例，该一个或多个负载转移元件包括多个调整螺栓。调整螺栓在该安装接口与该塔架的内部之间延伸。

42、该阻尼装置可被支撑在该塔架的上部开口处的塔架凸缘上或者在该塔架的上部开口下方布置在该塔架中的平台(例如，顶部塔架平台)上。因此，例如所述有害振动的作用在塔架上的负载可至少经由因该阻尼装置与该凸缘或该平台之间的摩擦力引起的机械耦合而转移到该阻尼装置。该一个或多个负载转移装置可借助于调整螺栓而将该阻尼装置夹持在该塔架内，并且可因此改进有害振动从该塔架到该阻尼装置的传递。这可改进该阻尼装置的效率，并且可降低作用在该塔架上的负载。

43、在一个实施例中，调整螺栓被构造成长度可调整。这可确保该阻尼装置可安装在包括具有不同直径的上部开口的多个塔架上。

44、在一个实施例中，调整螺栓可被构造成可响应于控制信号而由致动器调整，例如由马达调整。这可因无需通过手安装/拆卸该阻尼装置而加速在该塔架上安装/拆卸该阻尼装置的过程。该控制信号例如可从相应控制器(远程地)发送。优选地，该控制信号可包括由相应的力/扭矩控制器生成的力/扭矩控制信号，使得这些调整螺栓根据该力/扭矩控制信号来调整。这可确保该阻尼装置根据预定的压力或力夹持在该塔架内。

45、根据一个实施例，该阻尼装置包括引导系统，其构造成使该阻尼装置相对于该塔架的该上部开口居中。

46、根据一个实施例，该引导系统包括多个引导臂，每个臂沿竖直方向向下延伸并且优选地在该臂的底端处渐缩。

47、在一个实施例中，多个引导臂中的一个或多个包括上端和下端，该上端布置在该下端的竖直上方，并且该多个引导臂中的一个或多个的下端朝向该阻尼装置的中心弯曲。

48、在一个实施例中，该多个引导臂围绕该液体罐沿周向方向均匀地分布。

49、该多个引导臂可包括至少三个引导臂。例如，当该多个引导臂包括三个引导臂时，该三个引导臂可优选地围绕该液体罐以120°步长分布。

50、这样的引导系统可允许引导该阻尼装置插入到该塔架的上部开口中。由于该引导系统，当该引导系统接触该上部开口的外缘时，例如当该阻尼装置例如通过提升装置从该塔架上方降下时，该阻尼装置可居中并可滑入到该塔架的该上部开口中。因此，可有助于且可加速该阻尼装置在该塔架上的安装。

51、在一个实施例中，该多个引导臂中的一个或多个包括从该引导臂延伸到该液体罐的第二臂。

52、该第二臂增加相应引导臂的刚性和/或坚固性。

53、在另一实施例中，该多个引导臂中的一个或多个包括线性或斜角接头，其构造成使得该多个引导臂中的该一个或多个具有预定的机械阻力或刚性或者机械阻抗。优选地，该预定的机械阻力或刚度或者机械阻抗例如可通过包括在该线性或斜角接头中的可调整的弹簧–质量阻尼器系统来调整。该线性或斜角接头可被致动器驱动，例如被马达驱动，并且该机械阻力或者机械阻抗或刚性可由相应的阻抗控制生成。

54、这类软化或者刚度降低/受控的引导臂可能是有利的，因为作用在单一引导臂上的自发负载当其撞击该塔架时可降低和/或缓和。

55、根据一个实施例，该阻尼装置包括塔架盖，其被构造成覆盖该塔架的上部开口。该塔架盖被固定或附接到该液体阻尼器。例如，该塔架盖可栓接到该液体阻尼器。

56、在一个实施例中，该塔架盖包括多个加强肋。优选地，这些加强肋被布置在该塔架盖方面向该液体阻尼器的一侧上。

57、在一个实施例中，该阻尼装置包括多个支撑臂，这些支撑臂从该液体罐径向地延伸，并且这些支撑臂被构造成支撑该塔架盖。

58、根据一个实施例，处于该塔架的内壁与该液体阻尼器的外部尺寸之间的间隙当该阻尼装置安装在该塔架的该上部开口上时产生。该液体阻尼器的该外部尺寸构造成使得该间隙允许提升装置的抓持装置通过该塔架盖所包括的两个或更多个舱口来抓持该塔架的内壁，以便连同安装在该塔架上的该阻尼装置来提升该塔架。

59、该两个或更多个舱口可沿该塔架盖的周向区域布置。这些舱口可优选地沿该周向区域均匀地分布。

60、该两个或更多个舱口可至少部分地布置在该间隙上和/或尺寸设定成允许该抓持装置通过该两个或更多个舱口抓持。

61、在一个实施例中，两个或更多个舱口的至少一部分包括舱口盖，并且该舱口盖响应于控制信号而打开和/或关闭。优选地，该舱口盖为致动器驱动，例如马达驱动。

62、这样的塔架盖可包护该塔架的内部免受环境影响，例如湿度、风或者其他气象影响。由于该塔架盖被固定或附接到该液体阻尼器，因此该塔架盖的刚性和相应地坚固性可增加。此外，此类“一体式”(固定或附接)的塔架盖仍可允许减少当搬运塔架(例如，移置塔架)时所需的升降机数量。其可允许通过该盖的舱口抓持塔架，并且因此，其可允许连同安装在该塔架上的该阻尼装置一起提升该塔架。可能无需借助于分开的提升操作来添加或移除该塔架盖，还可能无需在提升该塔架之前移除该阻尼装置。可能甚至允许借助于与用于搬运该塔架的相同的抓持装置将该阻尼装置插入到该塔架中。因此，此类塔架盖允许加速与该塔架和阻尼装置相关的搬运操作。

63、在另一实施例中，该阻尼装置被构造成使得其可支撑在用于搬运或移置该塔架的抓持装置上或可附接到该抓持装置。

64、如上面提到的，当该阻尼装置允许被支撑在构造成搬运或移置该塔架的抓持装置上或被附接到该抓持装置时，可在为了搬运或移置该塔架而需要执行的提升装置和相应的抓持装置的此类运动期间，并行地将该阻尼装置添加到该塔架或从该塔架移除。结果，搬运该塔架和阻尼装置所需的升降机数量减少，并且节省了时间。

65、根据本发明的一个实施例，提供了一种塔架。该塔架包括本文描述的阻尼装置中的任何一种。该阻尼装置被安装在该塔架的上部开口上，使得在该塔架的竖直存储和/或竖直运输期间，该塔架的至少第一频率下和第二频率下的振动被阻尼，该第二频率不同于该第一频率。

66、根据本发明的一个实施例，提供了一种风力涡轮机塔架。该风力涡轮机塔架包括本文描述的阻尼装置中的任何一种。该阻尼装置被安装在该风力涡轮机塔架的上部开口上，使得在该风力涡轮机塔架的竖直存储和/或竖直运输期间，该风力涡轮机塔架的至少第一频率下和第二频率下的振动被阻尼，该第二频率不同于该第一频率。

67、如所概述的，此类配备阻尼装置的塔架或(离岸)风力涡轮机塔架受保护以免受有害振动，例如涡流引起的振动和干扰驰振引起的振动。它进一步受保护以免受例如天气的环境影响。此外，确保了例如借助于提升装置和相应的抓持装置的该塔架的搬运不受影响或被复杂化，但得到便利。

68、根据本发明的实施例，提供了一种提供阻尼装置的方法，该阻尼装置构造成可安装在塔架的上部开口上，并且构造成在该塔架的竖直存储和/或竖直运输期间提供振动阻尼。该阻尼装置包括液体阻尼器，该液体阻尼器包括单一液体罐。该方法包括确定该液体阻尼器的可调谐的一个或多个阻尼参数，以提供预定频率下的振动阻尼，使得该液体阻尼器阻尼至少第一频率下和第二频率下的振动，该第二频率不同于该第一频率，并且该方法根据一个或多个所确定的参数来提供该液体阻尼器。

69、应当清楚的是，所提供的阻尼装置可为本文描述的阻尼装置中的任何一种。还应当清楚的是，提供阻尼装置的所述方法可相应地包括提供本文描述的阻尼装置中的任何一种的特征所需的任何步骤。

70、确定该一个或多个阻尼参数的步骤例如可基于该阻尼装置和阻尼装置所安装到的塔架的软件模型，以及借助于所述软件模型的仿真和/或优化过程。

71、在一个实施例中，提供阻尼装置的方法可包括调谐或设定该一个或多个阻尼参数，使得该液体阻尼器阻尼至少该第一频率下和该第二频率下的振动。

72、如上面提到的，这些阻尼参数可包括该液体罐的几何形状、该液体罐的尺寸、该液体罐中的液体的类型、该液体罐中的液体的体积以及该液体罐中的液体的重量中的至少一者。

73、在一个实施例中，提供阻尼装置的方法可为提供安装在塔架上的阻尼装置的方法。

74、在这样的实施例中，该方法还可包括借助于安装接口将该阻尼装置安装在该塔架的上部开口上。

75、在另一实施例，该方法包括竖直地存储和/或运输该塔架，该塔架带有安装在该塔架上的阻尼装置。

76、根据本发明的一个实施例，提供了一种利用提升装置使塔架移位的方法。优选地为本文描述的阻尼装置中的任何一种的阻尼装置被安装在该塔架的上部开口上。该方法包括以下至少一者：在该阻尼装置安装在该塔架上时，通过抓持器装置抓持该塔架；在该阻尼装置安装在该塔架上时，通过该提升装置提升被抓持的塔架；在该阻尼装置安装在该塔架上时，将被抓持的塔架移动至目标位置；以及在该阻尼装置安装在该塔架上时，将该塔架放置在该目标位置处。

77、在一个实施例中，该方法还包括当该抓持器装置从该目的地位置处的放置返回时，从该塔架移除该阻尼装置。

78、在一个实施例中，该方法还包括将该阻尼装置支撑在搬运或移置该塔架的抓持器装置上或将该阻尼装置附接到该抓持器装置，以便从该抓持器移除该阻尼装置，和/或将该阻尼装置放置到塔架上(该阻尼装置安装在该塔架上之前)。

79、当该阻尼装置被支撑在用于搬运该塔架的抓持器装置上或附接到该抓持器装置时，可不再需要变更抓持器。此外，除了由提升装置执行以移置该塔架的那些操作之外，可无需提升操作。因此，这样的方法可允许减少移置该塔架所需的升降机。因此，用于搬运该塔架的时间以及因此的工作量减少，同时仍保护塔架免受因环境影响引起的损伤，并且尤其是免受有害振动。

80、要理解的是，上面提到的特征和下面将要解释的特征不仅能够以所指出的相应组合使用，而且还能够以其他组合使用或单独使用，而不脱离本发明的范围。特别地，本发明的不同方面和实施例的特征可彼此组合，除非有相反的说明。

81、此外，任何本文描述的本发明的方面和实施例可包括上面引用的文件ep 3 889457 a1中描述的任何特征。