别为“涡激振动”这点事儿担心

weixin

　　也许，你已听说120米钢柔塔筒吊装过程中出现晃动的事儿了，还看了一个“塔晃”的视频桥段，有那么片刻心就不安了：只是立个塔筒就这么晃动，那装上风机运行起来还不晃倒?这个“涡激振动”究竟是个什么鬼?!

　　其实，“涡激振动”算不上什么鬼，它与后来风机的运行也没有什么关系。

　　举个例子，把一根芦苇杆插入水流，水流经过它之后会产生涡旋，苇杆随之晃动，而且苇杆越高晃动越厉害，这种自然现象就是“涡激振动”。

　　这是为什么呢?学术点解释，一定条件下的稳定来流绕过规则物体时，物体两侧会周期性地产生脱离其表面的涡旋，也就是所谓的边界层脱离，这种流体与物体相互作用的现象被称作“涡激振动”。换句话说，只要发生边界层脱离，就可能出现“涡激振动”，只是流体绕流圆柱体这类规则物体时产生的“涡激振动”现象会更明显。

　　具体到塔筒上，其实低塔筒也有“涡激振动”，只不过同样的来流情景下没有高塔筒明显而已，但风速条件一旦具备，它肯定会振动给你看的。为什么有经验的师傅在实施普通塔筒吊装作业过程中，一旦遇到空塔筒过夜情况，总是将吊车的吊钩钩住塔筒，就是避免夜里很长时间内可能的大风和塔筒产生“涡激振动”。

　　为什么“涡激振动”在高低塔筒上的表现会有那么大反差呢?

　　原因在于低塔筒频率高，来流所产生的脉动推力和塔筒产生共振的几率比较低，所以在一般允许吊装条件的风速下，这种振动完全可以忽略不计，但高塔筒的情景就不同了，由于塔筒增高而其频率降低了，同样来流的脉动推力和高塔筒产生共振的几率变高，所以高塔筒的“晃动”就惹人眼球了。

　　善意提醒的是，“涡激共振”的现象仅会出现在机舱风轮没有安装的阶段，因为在风轮安装后，就没有“涡激振动”产生的前提条件了。当然，在吊装阶段消除“涡激共振”并不是问题，国内外早有成熟的解决方案。为让你别担心“涡激振动”这件事，介绍几种消除涡激共振的方案。

　　圆形塔筒壁在CFD分析中的“涡流激荡”

　　根据涡流激振产生的原理，扰乱涡流便可有效抑制塔筒振动。在塔筒壁上加装扰流器，这就明显抑制了塔筒顶部的振幅。

　　加装扰流装置后，涡流漩涡因被打乱而消失。

　　塔筒顶段加装扰流条，影响了塔筒表面风的流动，抑制了涡流产生。

　　为防止“涡激振动”，欧洲某知名制造商海上运输塔筒时加装了扰流装置。

　　扰流条由泡沫制作，质轻易操作，吊装前在顶段塔筒缠绕，待吊装完成后，拉动顶部固定绳自然拆除，非常方便。

　　在机舱内悬挂质量阻尼的方案是行业内解决涡激共振的普遍做法，质量块可以是沙袋或者金属块，下图为欧洲一种常规的阻尼方案，由多个沙袋组合工作，沙袋质量跟塔架系统整体频率相关。

　　下图为120米钢柔塔筒所使用的阻尼块方案，在第五段塔筒的偏航平台上，通过支撑架将配重块 (600KG) 悬挂在电缆孔下方。

　　缆在塔筒吊装到位后，用缆风绳拉紧塔筒可有效避免涡激共振。在欧洲，缆风绳方案使用较为普遍，比如西门子就是采用缆风绳方案解决涡激共振。下图为在120米塔筒吊装过程中使用的缆风绳方案，效果也很不错。

　　到此，你不再担心120米钢柔塔筒在吊装过程中的“涡激振动”了吧!再重复一次，“高塔”在吊装过程中的晃动与风机后来的运行没有关系。

　　来源：HSE学习交流微信公众号