涡激振动定义：当风流流过塔架时，在其尾部将产生漩涡，漩涡从塔架的两侧交替脱落，这种交替产生的漩涡又会在塔筒上生成顺流向和横流向周期性变化的压力，这些周期性变化的压力作用于塔筒时会引起塔筒的周期性振动。这种振动称为涡激振动。

 

涡激振动对风机的影响：

 

一般情况下，尾流漩涡脱落引起的结构响应不会很大，但是当漩涡脱落频率接近塔筒的固有频率时，将会引起塔筒较大幅度的振动。

 

一阶涡激振动会引起机组如下形式的摇摆，塔顶摇晃就会影响到吊装，而且还会影响风电机组的极限强度；

 

二阶涡激振动，会影响塔筒的疲劳强度，对塔架造成损伤。特殊情况有可能产生超大的极限载荷，对机组形成无法挽回的破坏。

 

如何有效防范涡激振动？

 

涡激振动产生的两个必备条件：1、持续稳定的脱落涡；2、漩涡脱落频率与塔筒固有频率相近。

 

针对这两个条件，目前有多种可行的防范措施：

 

第一类：源头抑制，防止风流产生有规律的漩涡。比如说吊装时采用的扰流条；通过加施在塔筒上的扰流条打乱来风的轨迹，使其不能形成频率稳定的漩涡。

 

第二类：振动过程抑制：采用揽风绳和塔筒内部阻尼装置，通过缆风绳施加外力，破坏塔筒两侧的气动受力情况，并限制塔筒的初始晃动的位移幅度，从而无法产生刚体自由状态下的自我激励从而抑制摆振，导致塔筒无法让涡激过程中晃动产生的振动能量产生累计。塔筒内部阻尼装置利用反方向惯性力可显著抑制塔筒振动的响应幅值。阻尼器的设计取决于塔筒本身的质量和刚度，不恰当的设计不仅不能达到减振效果，而且可能会恶化振动情况。

 

第三类：带电状态下的控制干预：比如说叶片变桨、偏航对风等，这种方式可以阻止漩涡的规律性脱落，还可以增加整机受影响方向上的阻尼，抑制塔筒发生涡激振动。

 

风机的大功率趋势已经确定，叶轮直径越来越大，塔筒高度也会随之增加。在成本驱动下，钢制塔筒刚度变柔是必然的结果。由此带来的涡激振动风险必须引起我们的重视。但我们也应该看到，行业内已经对涡激振动做了大量的研究工作和实验验证。随着理论研究和工程应用经验的积累，涡激振动的风险已经被有效控制。未来，高塔筒一定会被应用到越来越多的场景。