今天我們來聊一聊風電機組的渦激振動。

渦激振動定義：當風流流過塔架時，在其尾部將產生漩渦，漩渦從塔架的兩側交替脫落，這種交替產生的漩渦又會在塔筒上生成順流向和橫流向周期性變化的壓力，這些周期性變化的壓力作用于塔筒時會引起塔筒的周期性振動。這種振動稱為渦激振動。

渦激振動對風機的影響：

一般情況下，尾流漩渦脫落引起的結構響應不會很大，但是當漩渦脫落頻率接近塔筒的固有頻率時，將會引起塔筒較大幅度的振動。

一階渦激振動會引起機組如下形式的搖擺，塔頂搖晃就會影響到吊裝，而且還會影響風電機組的極限強度；

二階渦激振動，會影響塔筒的疲勞強度，對塔架造成損傷。特殊情況有可能產生超大的極限載荷，對機組形成無法挽回的破壞。

如何有效防范渦激振動？

渦激振動產生的兩個必備條件：1、持續穩定的脫落渦；2、漩渦脫落頻率與塔筒固有頻率相近。

針對這兩個條件，目前有多種可行的防范措施：

第一類：源頭抑制，防止風流產生有規律的漩渦。比如說吊裝時采用的擾流條；通過加施在塔筒上的擾流條打亂來風的軌跡，使其不能形成頻率穩定的漩渦。

第二類：振動過程抑制：采用攬風繩和塔筒內部阻尼裝置，通過纜風繩施加外力，破壞塔筒兩側的氣動受力情況，并限制塔筒的初始晃動的位移幅度，從而無法產生剛體自由狀態下的自我激勵從而抑制擺振，導致塔筒無法讓渦激過程中晃動產生的振動能量產生累計。塔筒內部阻尼裝置利用反方向慣性力可顯著抑制塔筒振動的響應幅值。阻尼器的設計取決于塔筒本身的質量和剛度，不恰當的設計不僅不能達到減振效果，而且可能會惡化振動情況。

第三類：帶電狀態下的控制干預：比如說葉片變槳、偏航對風等，這種方式可以阻止漩渦的規律性脫落，還可以增加整機受影響方向上的阻尼，抑制塔筒發生渦激振動。

風機的大功率趨勢已經確定，葉輪直徑越來越大，塔筒高度也會隨之增加。在成本驅動下，鋼制塔筒剛度變柔是必然的結果。由此帶來的渦激振動風險必須引起我們的重視。但我們也應該看到，行業內已經對渦激振動做了大量的研究工作和實驗驗證。隨著理論研究和工程應用經驗的積累，渦激振動的風險已經被有效控制。未來，高塔筒一定會被應用到越來越多的場景。