一种海上风力发电系统自适应调谐减振系统的制作方法

1.本发明涉及海上风力发电系统振动控制技术领域，具体涉及一种海上风力发电系统自适应调谐减振系统。


背景技术：

2.随着海上风力发电技术的快速发展，海上风电已成为能源转型的重要支撑。随着海上风电场从近海走向深远海以及风力发电机组容量呈现跃升式增加，风力发电机组的支撑结构的高度不断增大，由机组-塔筒-基础-地基构成的风力发电系统频率逐渐降低，越来越接近波浪频率，从而引起风力发电系统与波浪发生共振，影响风力发电系统安全稳定运行。同时，海上风电场机组支撑结构(塔筒和基础)在运行过程中，不仅承受着巨大的风荷载，还承受着波浪、海流、地震等环境荷载，在风、浪、流等荷载的循环作用，机组支撑结构自身易产生疲劳损伤，且循环作用会降低基础结构外围土体刚度，导致机组-塔筒-基础-地基构成的整机结构振动频率的变化。此外，海上风电基础结构周围海床冲刷也会导致机组支撑结构频率的降低，研究学者指出当冲刷深度达到1.3倍桩身直径时，自然频率(当阻尼比较小时，在不考虑的情况下，自然频率等于固有频率)降低5％。在塔筒上安装调谐阻尼减振装置能够有效抑制机组和塔筒的共振发生时的疲劳损失，保障机组和塔筒的安全，且当阻尼减振装置调谐至结构固有频率时，减振效果最优。常用的调谐阻尼减振装置包括调谐质量阻尼器(tmd)、调谐液体阻尼器(tld)、调谐液柱阻尼器(tlcd)等。传统的调谐阻尼减振装置往往只能使阻尼减振装置调谐至某一固定频率，无法适应风力发电系统多种运行工况、海床土体弱化、海床冲刷导致的风力发电系统固有频率的改变。
3.传统的调谐阻尼减振装置往往只能使阻尼减振装置调谐至某一固定频率，无法适应风力发电系统的多种运行工况以及海床土体弱化、海床冲刷导致的风力发电系统固有频率改变的情况。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中传统的调谐阻尼减振装置无法适应风力发电系统固有频率改变的缺陷，从而提供一种海上风力发电系统自适应调谐减振系统。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.第一方面，本发明实施例提供海上风力发电系统自适应调谐减振系统，包括：振动监测系统、数据处理系统及调谐减振系统，其中：
7.所述振动监测系统包括多套加速度计和数据采集仪，用于采集海上风力发电系统的加速度数据并发送给数据处理系统；
8.数据处理系统用于对加速度数据的时间序列预处理，对预处理后的加速度数据进行时域和频域以及模态分析，并基于分析结果生成调谐减振系统的参数调整指令；
9.调谐减振系统包括多向调谐液柱阻尼器，根据所述参数调整指令改变多向调谐液
柱阻尼器中的液体深度；
10.所述振动监测系统安装于机组支撑结构的基础与塔筒的过渡段顶部和塔筒侧壁，调谐减振系统安装在塔筒中部至顶部范围内。
11.在一实施例中，所述调谐减振系统包括多向调谐液柱阻尼器、储液箱和气压调节装置，所述气压调节装置包括气压调节阀与气泵装置，储液箱底部与多向调谐液柱阻尼器相连，储液箱上部通过气压调节阀与气泵装置相连，通过气泵装置调整储液箱内部压力，进而调整多向调谐液柱阻尼器的液柱的液体高度；多向调谐液柱阻尼器每个液柱上部均是敞口结构，保持大气压；储液箱上部是密封结构，当多向调谐液柱阻尼器随着机组支撑结构发生振荡时，储液箱上部空腔内的压力始终保持恒定，在运行过程中，多向调谐液柱阻尼器内部液体的高度加上大气压计算出的压力始终等于储液箱内部液体的高度加上空腔气压。
12.在一实施例中，所述气压调节阀内置高灵敏度的气压监测器，监测储水箱内部气压，所述气泵装置根据数据处理系统的参数调整指令进行启停，调整过程中，气压监测器将监测储水箱内部气压值实时反馈至气泵装置，气泵装置具备增压与负压两个功能，当气泵装置处于增压状态时，向储液箱中充气进行增压，当气泵装置处于负压状态时，从储液箱中抽气进行减压。
13.在一实施例中，所述调谐减振系统还包括多向调谐液柱阻尼器、储液箱和升降机构，所述升降机构包括电机与步进式螺杆和密封环，储液箱底部与多向调谐液柱阻尼器相连，所述密封环位于储液箱内部并与储液箱中液体上表面接触，所述电机驱动螺杆，使密封环在储液箱中上下移动，调整储液箱内部液体体积，从而调整多向调谐液柱阻尼器的液柱的液体高度；多向调谐液柱阻尼器中的每个液柱上部均是敞口结构，保持大气压；当多向调谐液柱阻尼器随着机组支撑结构发生振荡时，储液箱中的液体由于密封环的限制，不发生振荡和晃动。
14.在一实施例中，多向调谐液柱阻尼器包括4对竖直段液柱，所述液柱形状为弯曲状，根据主风向改变每对液柱弯曲度。
15.在一实施例中，所述加速度计为三向加速度计，数据采集仪的有效采样频率不低于50hz。
16.所述加速度时间序列预处理包括去趋势项、去均值、以5hz-20hz的采样频率重新采样。
17.在一实施例中，所述数据处理系统中模态分析采用连续运行模态分析方法对机组支撑结构进行模态识别，采用随机子空间方法和基于密度的噪声应用空间聚类方法两个方法，将时域信号先转化为稳定图，再通过聚类得到机组支撑结构模态参数。
18.在一实施例中，数据处理系统基于机组支撑结构模态参数，计算出多向调谐液柱阻尼器调谐至机组支撑结构自振频率时对应的阻尼器中的液体深度，并根据液体体积，计算出储液箱内部气压，并给出储液箱的水位参数，给出启动密封阀的指令，调整储液箱内部气压，当多向调谐液柱阻尼器的频率高于机组支撑结构自振频率，则提高储液箱空腔的气压，使储液箱中的液体流向环形调谐液柱阻尼器，增加多向调谐液柱阻尼器中的液体深度；当多向调谐液柱阻尼器的频率低于机组支撑结构自振频率，则降低储液箱空腔的气压，使多向调谐液柱阻尼器中的液体流向储液箱，从而减小多向调谐液柱阻尼器中的液体深度。
19.在一实施例中，多向调谐液柱阻尼器中的液体参数通过以下步骤计算得到：
20.根据机组支撑结构的一阶自振频率fs，通过式(1)计算出多向调谐液柱阻尼器的初始调谐频率ff；
[0021][0022]
根据多向调谐液柱阻尼器结构参数，通过式(2)至式(7)计算出多向调谐液柱阻尼器的初始液体深度h0；
[0023][0024][0025][0026][0027]
式中，k为液柱弯曲系数，垂直液柱取值为1；χ表示频率修正系数，预设χ＝1，η表示横截面积比，预设η＝1，h1表示所述第一水平长度，第一水平长度为第一对竖直段液柱之间的水平距离，所述第一对竖直段液柱是多向调谐液柱阻尼器沿激励方向在外壳直径上相对的液柱，h2表示所述第二水平长度，第二水平长度为第二对竖直段液柱之间的水平距离,所述第二对竖直段液柱是多向调谐液柱阻尼器中与所述第一对竖直段液柱相邻且在同一侧的相对液柱，ff表示调谐频率，g表示重力加速度，av表示某个条形液柱的横截面积，ah代表对应的等效多向调谐液柱阻尼器水平段液柱的横截面积。
[0028]
通过数值计算进一步修正多向调谐液柱阻尼器的初始液体深度h0，基于有限体积法按多向调谐液柱阻尼器的结构参数建立三维计算流体动力学模型，并采用模型的液体深度h略大于初始液体深度h0进行自由衰减振动模拟，提取液体的动力响应进行傅里叶频谱分析，找到液体频率设计值ff对应的液体深度h0′
，根据液体深度h0′
，计算储液箱的水位参数及内部气压。
[0029]
本发明技术方案，具有如下优点：
[0030]
1、本发明提供的海上风力发电系统自适应调谐减振系统，充分考虑机组支撑结构因海床冲刷、土体刚度弱化、结构疲劳损伤等因素导致的机组支撑结构固有频率随运行时间逐渐发生改变的情况，利用减振系统的自适应性，保持多向调谐液柱阻尼器始终调谐至机组支撑结构固有频率附近，即多向调谐液柱阻尼器的频率始终接近于机组支撑结构的自振频率，实现最优的减振效果，进而降低结构的疲劳荷载，延长结构的使用寿命。
[0031]
2、本发明提供的海上风力发电系统自适应调谐减振系统中的调谐减振系统利用气压原理和液体的不可压缩性，储液箱中的液位在多向调谐液柱阻尼器的振荡过程中并不发生显著变化，即不参与多向调谐液柱阻尼器的减振作用，避免储液箱中的液体振荡对多向调谐液柱阻尼器的减振作用产生不可控的影响，同时保证多向调谐液柱阻尼器的频率能够利用理论公式快速计算，利用数值仿真精准计算，保证多向调谐液柱阻尼器能够调谐至机组支撑结构的自振频率；通过气压的变化，快速改变多向调谐液柱阻尼器中的液体深度，
进而调整多向调谐液柱阻尼器的调谐频率，在调整过程中，利用理论计算和数值仿真相结合的方式快速、精准调整多向调谐液柱阻尼器中的液体深度。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]
图1为本发明实施例中海上风力发电系统自适应调谐减振系统的示意图；
[0034]
图2为本发明实施例中调谐减振系统结构的示意图；
[0035]
图3为本发明实施例中调谐减振系统增压状态时的示意图；
[0036]
图4为本发明实施例中调谐减振系统负压状态时的示意图；
[0037]
图5为本发明实施例中另一种调谐减振系统结构的示意图。
[0038]
附图标记
[0039]
1-机组支撑结构；2-数据处理系统；3-振动监测系统；31-加速度计
[0040]
4-调谐减振系统；41-多向调谐液柱阻尼器；42-储液箱；43-气压调节阀；44-气泵装置；46-密封环；47-步进式螺杆；48-电机。
具体实施方式
[0041]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0043]
实施例1
[0044]
本发明实施例提供一种海上风力发电系统自适应调谐减振系统，如图1所示，包括：振动监测系统、数据处理系统及调谐减振系统，其中：
[0045]
振动监测系统包括多套加速度计和数据采集仪，用于采集海上风力发电系统的加速度数据并发送给数据处理系统；具体地，本发明实施例中的加速度计为二向加速度计或三向加速度计，使得采集的数据更加精确全面，数据采集仪对加速度计采集的数据进行模数转换以及进行数据量过滤，其有效采样频率不低于50hz。
[0046]
数据处理系统用于对加速度数据的时间序列预处理，对预处理后的加速度数据进行时域和频域以及模态分析，并基于分析结果生成调谐减振系统的参数调整指令；本发明实施例对加速度时间序列预处理包括去趋势项、去均值、以10hz的采样频率重新采样。海上风力发电系统的机组支撑结构的基频通常位于0.15hz-0.4hz之间，按照奎斯特采样定理，采用10hz的采样频率既能够测到5hz-20hz的信号，又能够减少数据量，提高数据分析速度。
[0047]
调谐减振系统其包括多向调谐液柱阻尼器，根据所述参数调整指令改变多向调谐液柱阻尼器中的液体深度以及调整内部气压。
[0048]
如图1所示，振动监测系统3安装于机组支撑结构1的基础与塔筒的过渡段顶部和
塔筒侧壁(如多个加速度计31所在位置的示例)，数据处理系统2与振动监测系统3相连并安装在振动监测系统其附近，在调谐减振系统4安装在塔筒中部至顶部范围内。需要说明的是图1中各个系统的安装位置为一优选的实施例，并不以此为限。
[0049]
本发明实施例的多向调谐液柱阻尼器包括4对竖直段液柱。如图2所示，竖直段液柱形状优选为弯曲状，通过液柱的弯曲增加液体在对称液柱之间的流动长度，提高减振效果，同时与直立状液体相比，相同液体高度，弯曲状液柱中的液体体积增加，进而减小多向调谐液柱阻尼器高度。每对液柱弯曲度根据风谱与多向调谐液柱阻尼器相对位置进行设置，改变每对液柱间的液体流动距离，进一步提高多向调谐液柱阻尼器的减振自适应性。需要说明的是，多向调谐液柱阻尼器包括4对竖直段液柱是经过大量模型试验、数值仿真和工程验证得出的最优数量，实际应用中不限于4对竖直段液柱。
[0050]
进一步的，风电机组在实际运行过程中，机组支撑结构在主风向以及垂直主风向的方向上的频率存在一定差异，通过调整每对液柱的弯曲度，可以将多向调谐液柱阻尼器频率更精准地调整至机组支撑结构自振频率附近。
[0051]
本发明实施例中，如图2所示，调谐减振系统包括多向调谐液柱阻尼器41、储液箱42和气压调节装置，气压调节装置包括气压调节阀43与气泵装置44，储液箱底部与多向调谐液柱阻尼器相连，储液箱上部通过气压调节阀与气泵装置相连，通过气泵装置调整储液箱内部压力，进而调整多向调谐液柱阻尼器的液柱的液体高度；多向调谐液柱阻尼器每个液柱上部均是敞口结构，保持大气压；储液箱上部是密封结构，当多向调谐液柱阻尼器随着机组支撑结构发生振荡时，储液箱上部空腔内的压力始终保持恒定，因此储液箱内部水体振荡不显著，进而避免储液箱对调谐液柱阻尼器的减振产生不可控的影响，保证多向环形调谐液柱阻尼器的频率能够精准计算，且能够调谐至机组支撑结构的一阶自振频率。在运行过程中，多向环形调谐液柱阻尼器内部液体的高度加上大气压计算出的压力始终等于储液箱内部液体的高度加上空腔气压。
[0052]
进一步的，气压调节阀内置高灵敏度的气压监测器，监测储水箱内部气压，所述气泵装置根据数据处理系统的参数调整指令进行启停，调整过程中，气压监测器将监测储水箱内部气压值实时反馈至气泵装置，气泵装置具备增压与负压两个功能，当气泵装置处于增压状态时，向储液箱中充气进行增压，当气泵装置处于负压状态时，从储液箱中抽气进行减压。增压状态时的调谐减振系统如图3所示，负压状态时的调谐减振系统如图4所示。
[0053]
在一具体实施例中如图5所示，调谐减振系统包括：多向调谐液柱阻尼器41、储液箱42和升降机构，升降机构包括电机48、步进式螺杆47和密封环46，储液箱底部与多向调谐液柱阻尼器相连，密封环位于储液箱内部并与储液箱中液体上表面接触，电机驱动螺杆使密封环在储液箱中上下移动，调整储液箱内部液体体积，从而调整多向调谐液柱阻尼器的液柱的液体高度；多向调谐液柱阻尼器中的每个液柱上部均是敞口结构，保持大气压；当多向调谐液柱阻尼器随着机组支撑结构发生振荡时，储液箱中的液体由于密封环的限制，不发生振荡和晃动。
[0054]
进一步的，相比于气压调节装置，升降机构中的密封环直接与储液箱液体上表面直接接触，即液体与密封环之间无空腔，因此保证储液箱中的液体在机组支撑结构发生振荡时，不发生振荡和晃动。同时，升降机构对多向调谐液柱阻尼器中液体高度的调整速度、精度更高。
[0055]
在一具体实施例中，数据处理系统中的模态分析方法为采用连续运行模态分析方法对塔筒进行模态识别，通过随机子空间方法和基于密度的噪声应用空间聚类方法，将时域信号先转化为稳定图，再通过聚类得到机组支撑结构真实的模态参数(固有频率、阻尼比、振型)。基于密度的噪声应用空间聚类方法能够较好地解释随机子空间方法生成的稳定图，避免异常模态点或虚假模态点对识别结果的影响，同时不需要预先设定聚类数、聚类中心或聚类截断阈值，且对用户的自定义参数具有较强的鲁棒性，减少人为因素的间接影响。
[0056]
本发明实施例通过将随机子空间方法和基于密度的噪声应用空间聚类方法的相结合，一方面可以识别密集模态，实现机组支撑结构在顺风向和垂直方向非常接近的模态的识别，另一方面能够实现结构模态参数的自动识别，进而实现多向调谐液柱阻尼器的自动化调频。
[0057]
在本实施例中，数据处理系统基于机组支撑结构实时变化的模态参数，计算出多向调谐液柱阻尼器调谐至支撑结构自振频率时对应的多向调谐液柱阻尼器的频率以及对应的液体深度，并根据多向调谐液柱阻尼器中的液体深度，计算出储液箱内部气压，并给出储液箱的水位参数以及启停气压阀和气泵装置的指令。
[0058]
具体地，多向调谐液柱阻尼器中的需液体体积通过以下步骤计算得到：
[0059]
步骤a1:根据机组支撑结构的一阶自振频率fs，通过式(1)计算出多向调谐液柱阻尼器的初始调谐频率ff；
[0060][0061]
步骤a2:根据多向调谐液柱阻尼器结构参数，通过式(2)至式(7)计算出多向调谐液柱阻尼器的初始液体深度h0；
[0062][0063][0064][0065][0066][0067][0068]
式中，k为液柱弯曲系数，当液柱壁为垂直状时，取值为1，根据液柱壁的弯曲形态，取值范围为0.5-1.5；χ表示频率修正系数，预设χ＝1，η表示横截面积比，预设η＝1，h1表示所述第一水平长度，第一水平长度为第一对竖直段液柱之间的水平距离，所述第一对竖直
段液柱是多向调谐液柱阻尼器沿激励方向在外壳直径上相对的液柱，h2表示所述第二水平长度，第二水平长度为第二对竖直段液柱之间的水平距离,所述第二对竖直段液柱是多向调谐液柱阻尼器中与所述第一对竖直段液柱相邻且在同一侧的相对液柱，ff表示调谐频率，g表示重力加速度，av表示某个条形液柱的横截面积，ah代表对应的等效多向调谐液柱阻尼器水平段液柱的横截面积，r1和r2分别为多向调谐液柱阻尼器底板和内壳的半径，b3为底板和内壳底部的距离。
[0069]
步骤a3:通过数值计算进一步修正多向调谐液柱阻尼器的初始液体深度h0，采用ansys-fluent软件中的计算流体力学模块，基于有限体积法，按多向调谐液柱阻尼器的结构参数建立三维计算流体动力学模型，并采用模型的液体深度h略大于初始液体深度h0进行自由衰减振动模拟，提取液体的动力响应进行傅里叶频谱分析，找到液体频率设计值ff对应的液体深度h0′
，根据液体深度h0′
，计算储液箱的水位参数及内部气压。
[0070]
在本实施例中，数值计算流程为利用catia软件进行多向调谐液柱阻尼器的三维几何体建模，并将模型导入至hypermesh中，采用三维六面体网格进行多向调谐液柱阻尼器网格单元的划分，随后将网格单元导入ansys workbenck的fluent分析子模块进行参数设置，通过设置不同的初始液体深度hi开展自由衰减振动模拟，将自由衰减振动的时程进行傅里叶变换，确定每个初始液体深度hi对应的频率fi，最后确定设计值ff对应的液体深度h0′
。参数设置时，选择基于压力的求解器进行瞬态求解；选择volume of fluid的多相流模型，采用realizable k-ε湍流模型，采用标准的壁面函数；设置液体和环境空气的材料参数；将多向调谐液柱阻尼器容器面设置成壁面，将多向调谐液柱阻尼器圆柱体外壳和内壳上方与大气连通的面设置成压力出口面；通过编写用户自定义函数，给定多向调谐液柱阻尼器内流体域的运动条件，优选为正弦运动信号，其频率为多向调谐液柱阻尼器的设计自振频率ff，幅值为0.1倍的多向调谐液柱阻尼器外径，运动周期为10个周期；划分气液两相：取某一hi值，进行气相和液相的划分，其中上方为气相，下方为液相；创建多向调谐液柱阻尼器液柱的液位高度的监测点，并在计算过程中保存输出结果；计算的固定时步优选为时步长度为0.01s，计算时间长度可选为正弦运动信号的20个周期长度。
[0071]
本发明实施例提供的海上风力发电系统自适应调谐减振系统，充分考虑机组支撑结构固有频率随运行时间逐渐发生改变的情况，利用减振系统的自适应性，保持多向调谐液柱阻尼器的频率始终接近于机组支撑结构的自振频率附近，实现最优的减振效果，进而降低结构的疲劳荷载，延长结构的使用寿命。
[0072]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种海上风力发电系统自适应调谐减振系统，其特征在于，包括：振动监测系统、数据处理系统及调谐减振系统，其中：所述振动监测系统包括多套加速度计和数据采集仪，用于采集海上风力发电系统的加速度数据并发送给数据处理系统；数据处理系统用于对加速度数据的时间序列预处理，对预处理后的加速度数据进行时域和频域以及模态分析，并基于分析结果生成调谐减振系统的参数调整指令；调谐减振系统包括多向调谐液柱阻尼器，根据所述参数调整指令改变多向调谐液柱阻尼器中的液体深度；所述振动监测系统安装于机组支撑结构的基础与塔筒的过渡段顶部和塔筒侧壁，调谐减振系统安装在塔筒中部至顶部范围内。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调谐减振系统包括：多向调谐液柱阻尼器、储液箱和气压调节装置，所述气压调节装置包括气压调节阀与气泵装置，储液箱底部与多向调谐液柱阻尼器相连，储液箱上部通过气压调节阀与气泵装置相连，通过气泵装置调整储液箱上部压力，进而调整多向调谐液柱阻尼器的液柱的液体高度；多向调谐液柱阻尼器中的每个液柱上部均是敞口结构，保持大气压；储液箱上部是密封结构，当多向调谐液柱阻尼器随着机组支撑结构发生振荡时，储液箱上部空腔内的压力始终保持恒定，在运行过程中，多向调谐液柱阻尼器内部液体的高度加上大气压计算出的压力始终等于储液箱内部液体的高度加上空腔气压。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述气压调节阀内置高灵敏度的气压监测器，监测储水箱内部气压，所述气泵装置根据数据处理系统的参数调整指令进行启停，调整过程中，气压监测器将监测储水箱内部气压值实时反馈至气泵装置，气泵装置具备增压与负压两个功能，当气泵装置处于增压状态时，向储液箱中充气进行增压，当气泵装置处于负压状态时，从储液箱中抽气进行减压。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述调谐减振系统还包括多向调谐液柱阻尼器、储液箱和升降机构，所述升降机构包括电机、步进式螺杆和密封环，储液箱底部与多向调谐液柱阻尼器相连，所述密封环位于储液箱内部并与储液箱中液体上表面接触，所述电机驱动步进式螺杆，使密封环在储液箱中上下移动，调整储液箱内部液体体积，从而调整多向调谐液柱阻尼器的液柱的液体高度；多向调谐液柱阻尼器中的每个液柱上部均是敞口结构，保持大气压；当多向调谐液柱阻尼器随着机组支撑结构发生振荡时，储液箱中的液体由于密封环的限制，不发生振荡和晃动。5.根据权利要求1-4任一所述的系统，其特征在于，所述多向调谐液柱阻尼器包括4对竖直段液柱，所述液柱形状为弯曲状，根据主风向改变每对液柱弯曲度。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加速度计为三向加速度计，数据采集仪的有效采样频率不低于50hz。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述加速度时间序列预处理包括去趋势项、去均值、以5hz-20hz的采样频率重新采样。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理系统中模态分析采用连续运行模态分析方法对机组支撑结构进行模态识别，采用随机子空间方法和基于密度的噪声应用空间聚类方法两个方法，先将时域信号转化为稳定图，再通过聚类得到机组支撑结构模
态参数。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，数据处理系统基于机组支撑结构模态参数，计算出多向调谐液柱阻尼器调谐至机组支撑结构自振频率时对应的阻尼器中的液体深度，并根据液体体积，计算出储液箱内部气压，并给出储液箱的水位参数，给出启动密封阀的指令，调整储液箱内部气压，当多向调谐液柱阻尼器的频率高于机组支撑结构自振频率，则提高储液箱空腔的气压，使储液箱中的液体流向多向调谐液柱阻尼器，从而增加多向调谐液柱阻尼器中的液体深度；当多向调谐液柱阻尼器的频率低于机组支撑结构自振频率，则降低储液箱空腔的气压，使多向调谐液柱阻尼器中的液体流向储液箱，从而减小多向调谐液柱阻尼器中的液体深度。10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，多向调谐液柱阻尼器中的液体参数通过以下步骤计算得到：根据机组支撑结构的一阶自振频率f
s
，通过式(1)计算出多向调谐液柱阻尼器的初始调谐频率f
f
；根据多向调谐液柱阻尼器结构参数，通过式(2)至式(7)计算出多向调谐液柱阻尼器的初始液体深度h0；；；；式中，k为液柱弯曲系数，垂直液柱取值为1；χ表示频率修正系数，η表示横截面积比，h1表示所述第一水平长度，第一水平长度为第一对竖直段液柱之间的水平距离，所述第一对竖直段液柱是多向调谐液柱阻尼器沿激励方向在外壳直径上相对的液柱，h2表示所述第二水平长度，第二水平长度为第二对竖直段液柱之间的水平距离,所述第二对竖直段液柱是多向调谐液柱阻尼器中与所述第一对竖直段液柱相邻且在同一侧的相对液柱，f
f
表示调谐频率，g表示重力加速度，av表示某个条形液柱的横截面积，a
h
代表对应的等效多向调谐液柱阻尼器水平段液柱的横截面积；通过数值计算进一步修正多向调谐液柱阻尼器的初始液体深度h0，基于有限体积法按多向调谐液柱阻尼器的结构参数建立三维计算流体动力学模型，并采用模型的液体深度h略大于初始液体深度h0进行自由衰减振动模拟，提取液体的动力响应进行傅里叶频谱分析，找到液体频率设计值f
f
对应的液体深度h0′
，根据液体深度h0′
，计算储液箱的水位参数及内部气压。

技术总结
本发明公开了一种海上风力发电系统自适应调谐减振系统，包括：振动监测系统包括多套加速度计和数据采集仪，用于采集海上风力发电系统的加速度数据并发送给数据处理系统；数据处理系统对加速度数据的时间序列预处理，对预处理后的加速度数据进行时域和频域及模态分析，并基于分析结果生成调谐减振系统的参数调整指令；调谐减振系统包括多向调谐液柱阻尼器，根据参数调整指令改变其中的液体深度。本发明利用减振系统的自适应性，保持多向调谐液柱阻尼器始终调谐至机组支撑结构固有频率附近，即多向调谐液柱阻尼器的频率始终接近于机组支撑结构的自振频率，实现最优减振效果，进而降低结构的疲劳荷载，延长结构的使用寿命。延长结构的使用寿命。延长结构的使用寿命。


技术研发人员：王卫 雷肖 于光明 张泽超 徐海滨 张炜
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/6/27