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风电塔阻尼器

调谐质量阻尼器-Tuned Mass Damper, 又叫动力吸振器是结构被动控制措施的一种,主要应用于抗风和提高人体舒适性。通过在主结构上增加一个辅助机构,在主结构受到外界动态力作用是,提供一个频率几乎相等,与结构运动方向相反的力,来部分抵消外界激励引起的结构响应。
通过合理设计质量、刚度与阻尼系数,调节辅助机构的固有频率接近(微大于)主系统的控制频率。
风电塔阻尼器
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一、项目背景

5G基站

随着5G通讯技术建设需求的迅猛发展,通信铁塔上负载的通讯设备种类和数量越来越多,因此需要采取有效的措施提升铁塔的负载能力,提升的铁塔的应用效率。


 

减振的必要性:

提高安全性:大幅减小风塔的振动加速度和振动幅值,减小构件受力,保证塔体结构安全;

提高使用功能:大幅减小塔体在风荷载下的位移幅值,减小结构疲劳幅度,提升风机运行效率;

安装、维护简便:针对既有风电塔和新建风电塔均能快速、便捷安装调试,免维护,减振效果易于监测;

 

应用现状:

国外:针对高塔已有成熟的解决方案,减振效果明显;

国内:已实现国内多个厂商的装机、验证;

完全自主知识产权、性能优于国外产品,价格低于进口;

 

风电塔减振的必要性

120m以上的高塔迅速发展,最高可达175m;塔筒的风振幅值逐渐增大:风振幅值的增大不仅会影响风塔的使用性,降低发电效率,还会大幅减小塔筒的疲劳寿命;塔筒的结构频率逐渐降低:随着塔筒高度的增加,塔筒结构频率逐渐降低,存在二阶共振风险;塔筒的风致倒塌事故时有发生:国内外均出现有风致塔筒倒塌事故的发生(2018年,江苏);


 

风塔减振的优势:

提高安全性:大幅减小风塔的振动加速度和振动幅值,减小构件受力,保证塔体结构安全;

提高使用功能:大幅减小塔体在风荷载下的位移幅值,减小结构疲劳幅度,提升风机运行效率;

安装、维护简便:针对既有风电塔和新建风电塔均能快速、便捷安装调试,免维护,减振效果易于监测;

 

二、产品介绍

TMD简介

调谐质量阻尼器-Tuned Mass Damper, 又叫动力吸振器是结构被动控制措施的一种,主要应用于抗风和提高人体舒适性。通过在主结构上增加一个辅助机构,在主结构受到外界动态力作用是,提供一个频率几乎相等,与结构运动方向相反的力,来部分抵消外界激励引起的结构响应。

通过合理设计质量、刚度与阻尼系数,调节辅助机构的固有频率接近(微大于)主系统的控制频率。


 


 

TLD简介

调谐液体阻尼器TLD 是一种固定在结构楼层或顶层上的刚性容器,当结构受到外界荷载作用(诸如风荷载、地震作用)产生振动时,使得TLD中的液体发生振荡晃动。液体振荡晃动产生的动水压力作用于刚性容器壁并传递到结构上,从而对结构运动产生影响,这个作用是惯性力和耗能作用的组合,利用其阻尼的耗能作用和惯性的吸振作用,达到减小结构反应的目的。


 


构造组成

调谐质量阻尼器(TMD)主要部件有质量块、支承橡胶(或支承导轨)、弹簧或吊索、阻尼器、过载缓冲器、支座等部件组成,见图一所示,可在无侵蚀室内环境中基本实现永久性使用。其产品实物图见图二所示。



建顾TMD阻尼器特点及优势

布置位置灵活,安拆方便;

安装方便:塔顶单个TMD的质量为15- 30kg;

调解目标灵活,依据负载的增加结果灵活调整TMD的数量和频率;

耐久性好:金属结构,免维护;

已经申请了各类专利80余项。

   


 

三、减振分析



现场阻尼器

测试方法:分别测量在环境激励下和初始力作用的结构加速度响应

测试工况:TMD开和TMD关

测试环境:天气晴朗,微风



25m塔TMD安装前后的对比:环境激励



25m塔TMD安装前后的对比:初始力



 

四、高耸结构减振设计流程

产品型号表



工作流程

1、单位依据铁塔自身结构及负载目标,提出附加阻尼比要求,并选择适宜的产品型号;

2、发货、现场调试、安装,提供验收报告;

3、天线;

 





五、部分项目案例