2023年10月16日-19日，2023北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)暨展覽會(huì)（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風(fēng)電行業(yè)年度最大的盛會(huì)之一，這場(chǎng)由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國(guó)內(nèi)外參會(huì)代表共同參與的風(fēng)能盛會(huì)，再次登陸北京，聚焦中國(guó)能源革命的未來(lái)。

本屆大會(huì)以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來(lái)”為主題，將歷時(shí)四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時(shí)代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國(guó)際風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇”等不同主題的21個(gè)分論壇。能見APP全程直播本次大會(huì)。

在10月17日下午舉辦的海上風(fēng)電工程裝備論壇II上，隔而固（青島）振動(dòng)控制有限公司總工程師高星亮發(fā)表了題為《智能調(diào)諧質(zhì)量減振器的研制及在海上風(fēng)電安裝中的應(yīng)用》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

大家好，我是來(lái)自隔而固公司，我們是一家德國(guó)的企業(yè)，成立于1906年，有100多年歷史，我們有四個(gè)板塊，第一個(gè)地鐵，第二個(gè)建筑，第三個(gè)工業(yè)，我們有個(gè)板塊是電力，在電力板塊，我們?cè)诤穗姡袊?guó)的核電站主機(jī)都是我們做的，也只有我們有資質(zhì)，目前做了60多臺(tái)。

今天給大家匯報(bào)的技術(shù)也是我們的電力領(lǐng)域，針對(duì)風(fēng)電我們可以為大伙服務(wù)的技術(shù)。我的匯報(bào)分這么及部分，第一部分講講什么是TMD，就是調(diào)諧質(zhì)量減振器，力學(xué)上動(dòng)力吸振器，中間核心內(nèi)容就是我們用于我們風(fēng)電的TMD的研制過(guò)程，還有就是我們?cè)诤Ｉ巷L(fēng)電葉片安裝中的應(yīng)用。第四部分講講除了我們第二部分講的應(yīng)用領(lǐng)域之外，在風(fēng)電領(lǐng)域里面還有哪些應(yīng)用場(chǎng)景。

第一部分就是我們介紹一下TMD的構(gòu)成原理以及工程應(yīng)用。這是兩個(gè)視頻，我們TMD是可以控制風(fēng)振的，一個(gè)是高層結(jié)構(gòu)，還有一個(gè)大跨度橋梁，虎門大橋風(fēng)振是可以控制的，就是用的TMD技術(shù)。這是一個(gè)動(dòng)畫，就是我們對(duì)高層結(jié)構(gòu)，TMD是怎么工作的，高層建筑在風(fēng)的作用下會(huì)左右派動(dòng)，TMD對(duì)于高層結(jié)構(gòu)采用單擺式，里面掛一個(gè)很大的質(zhì)量塊，利用質(zhì)量塊的反向運(yùn)動(dòng)吸能減振，所以說(shuō)力學(xué)書上把它叫動(dòng)力吸振器，質(zhì)量或者運(yùn)動(dòng)耗能減振。

另外我們風(fēng)機(jī)塔筒我們?cè)谡駝?dòng)的時(shí)候，通常是以模建模態(tài)來(lái)振，所以說(shuō)我們研究工作原理的時(shí)候，會(huì)把我們這個(gè)塔筒簡(jiǎn)化成一個(gè)單自由度的系統(tǒng)，我們有模態(tài)質(zhì)量，有模態(tài)鋼度，有模態(tài)組機(jī)。單自由度它有一個(gè)很大的共振風(fēng)，TMD在原來(lái)的單自由度的基礎(chǔ)上，再耦合一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，這樣整個(gè)大系統(tǒng)是兩個(gè)自由度，兩個(gè)自由度是兩個(gè)共振方，我們優(yōu)化參數(shù)可以把兩個(gè)風(fēng)壓下來(lái)，TMD作為一個(gè)打自由系統(tǒng)，有一個(gè)質(zhì)量，有最佳頻率和最佳比。工程上用到TMD，抗風(fēng)振，有這么幾種類型，單擺式，雙擺式，滑軌式，滑軌式高度比較小，比較省空間，還有一個(gè)集成式。

剛才我們也看到，像虎門大橋大橋的渦振也可以用TMD，這就是我們用虎門大橋的TMD，另外就是我們?nèi)俗卟叫幸鸬恼駝?dòng)，也可以用TMD控制，當(dāng)然這個(gè)不是我們今天研究的內(nèi)容。那么TMD作為一個(gè)產(chǎn)品是有標(biāo)準(zhǔn)的，德國(guó)有關(guān)于TMD本身的一個(gè)完整的標(biāo)準(zhǔn)，但TMD在國(guó)內(nèi)它沒有一個(gè)單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在我們國(guó)家剛剛頒布的工程隔振設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)里面有一節(jié)調(diào)諧質(zhì)量減振器，一節(jié)是我們主編的，大家有什么意見可以反饋給我們。

TMD的應(yīng)用就是對(duì)于高聳結(jié)構(gòu)，我們可以抗風(fēng)振，剛才那個(gè)專家介紹了，就是他們做的那個(gè)酒店，他們用涂料，那個(gè)酒店的減振是我們做的，另外國(guó)內(nèi)杭州灣大橋觀光塔，里面掛了1000噸的TMD，另外風(fēng)力發(fā)電。當(dāng)然就是還有一類橋梁，我們?cè)谀且粔K有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是我們編的，所以我們?cè)趪?guó)內(nèi)這一塊是絕對(duì)領(lǐng)先的。像最重要的工程港珠澳大橋，虎門大橋，如果出現(xiàn)問(wèn)題都是我們解決的，虎門大橋是5月5日出現(xiàn)振動(dòng)，6月5日我們就把產(chǎn)品做出來(lái)，這是當(dāng)時(shí)專家評(píng)審的時(shí)候，院士牽頭專家評(píng)審的一個(gè)視頻。

從第二部分開始，我們就介紹我們用于風(fēng)電的TMD。我們今天所介紹的這個(gè)TMD，是基于德國(guó)Borkum 西二期，它有32臺(tái)風(fēng)機(jī)，水深大概在40米左右，輪轂高度110米。針對(duì)這個(gè)項(xiàng)目，我們TMD用于安裝階段的，我們風(fēng)機(jī)葉片安裝的時(shí)候，在海浪作用下，塔筒機(jī)艙在動(dòng)，葉片也在動(dòng)，兩個(gè)不好裝，特別浪費(fèi)時(shí)間，我們?yōu)榱私鉀Q風(fēng)機(jī)的塔筒的機(jī)倉(cāng)，在風(fēng)的作用下，我們把它的振動(dòng)控制住，實(shí)際上就是安裝的快一些。

首先我們是要研究機(jī)艙的振動(dòng)，機(jī)艙它有左右擺動(dòng)，也有前后的晃動(dòng)，那么綜合起來(lái)，機(jī)艙它是在平面上一個(gè)曲線運(yùn)動(dòng)，就是它的運(yùn)動(dòng)是比較復(fù)雜的，我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候就是，我們首先要算成整個(gè)機(jī)艙內(nèi)塔筒模態(tài)質(zhì)量510噸，這是我們?cè)O(shè)計(jì)的天氣條件，另外就是這種結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一是比較低的，只有0.6%，這種頻率是0.23，它基于一倍的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率給葉片之間，就是當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的頻率。

我們是根據(jù)這個(gè)參數(shù)，然后我們假定一個(gè)載荷波形，我又可以把我們TMD的參數(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)了，TMD它是通過(guò)質(zhì)量控制反向運(yùn)動(dòng)，最關(guān)鍵確定質(zhì)量，我們通過(guò)分析計(jì)算選擇是一個(gè)8T的TMD，是8%，研究階段，這是理論研究，我們要計(jì)算整個(gè)塔筒和機(jī)艙安裝TMD和沒有TMD它的響應(yīng)，這是對(duì)比體現(xiàn)。這個(gè)是我們TMD在車間里面做一些測(cè)試，底下的安裝架，這種類型就是為了給我在機(jī)艙里面相配，這個(gè)就是我們?cè)跈C(jī)艙里面安裝的這么一個(gè)效果圖，我們這個(gè)TMD的特點(diǎn)就是說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目它是一個(gè)臨時(shí)用的，就是我安裝的時(shí)候裝進(jìn)去，安完之后再拆下來(lái)，另外它的結(jié)構(gòu)比較緊湊，另外就是我們一臺(tái)TMD它跟我們安裝成本相比是很低很低的。

下面我們看一下在這個(gè)項(xiàng)目的，我們的效果。這是我們現(xiàn)場(chǎng)的安裝的圖，它是在我們齒輪箱的上面，這個(gè)架子就是剛才我們看到的，車間實(shí)驗(yàn)的架子，通過(guò)這個(gè)架子我們安裝下部結(jié)構(gòu)上，上面就是我機(jī)艙的上頂板，這是我的產(chǎn)品。剛才我們介紹的TMD已經(jīng)介紹了，就是我們TMD它是利用一個(gè)質(zhì)量塊運(yùn)動(dòng)吸能，就是我們直觀看TMD起不起作用，我們首先看TMD擺動(dòng)幅度大不大，大了就能起到效果。

這是我們直觀的看，這個(gè)是我們測(cè)試數(shù)據(jù)，我們這個(gè)安裝TMD，就是為了減少機(jī)艙振動(dòng)，就是我們TMD不安裝的時(shí)候，這是它的機(jī)艙的振幅的一個(gè)隨時(shí)間變化圖，這是兩天的變化圖，紅的是它的瞬時(shí)值，白色就是我為了更好的對(duì)比，我是取一個(gè)十分鐘的平均值，這個(gè)是每點(diǎn)取前后五分鐘，所以它也是一個(gè)曲線，黑色曲線是德國(guó)人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)定的一個(gè)值，這個(gè)機(jī)倉(cāng)振動(dòng)超過(guò)這個(gè)值我就裝不了了，下面這個(gè)曲線是安裝TMD以后，我的平均值大幅度下降，我的瞬時(shí)值也大幅度下降。

上邊那兩個(gè)圖，機(jī)艙運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方向，兩個(gè)方向的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)，它是振動(dòng)+速度，所以時(shí)間的體現(xiàn)，下面這個(gè)圖是視聽分析圖，我們看這個(gè)圖，就是橫軸是時(shí)間，縱軸是頻率，它的強(qiáng)弱程度代表了我振動(dòng)強(qiáng)弱，一開始我TMD，我們TMD可以鎖住，我們一開始TMD不讓他起作用，TMD讓他起作用，頻率不變，亮度小了，我們看這有一個(gè)拐點(diǎn)，安裝的第一個(gè)葉片以后，上面重量增加了，它頻率有一個(gè)下降，這個(gè)頻率下降，這個(gè)頻率下降，這個(gè)頻率下降，三個(gè)月安裝完了，因?yàn)槲覀兊腡MD是臨時(shí)的，我要把它拆了，裝到另一臺(tái)，我把TMD一拆一關(guān)，振動(dòng)又大了，這個(gè)看頻率更大了，這是我們做的一個(gè)曲線。

另外就是從理論上分析，我們從測(cè)試結(jié)果上也能反映出來(lái)，安裝TMD以后，直觀的看這個(gè)小了，從內(nèi)涵上看它的阻尼比提高了，這剛才那個(gè)圖，一開始我們TMD不起作用，就是比較低，我們把TMD起作用，然后阻尼比比上升了，安裝完畢以后，我把TMD鎖緊華到下一臺(tái)，這樣阻尼比又下去了。這個(gè)就是我們這個(gè)在安裝過(guò)程中，我們測(cè)的這個(gè)是總機(jī)筆，看看我們這個(gè)塔總的變化，剛才我們用白色曲線反映的是，我們用點(diǎn)來(lái)表示，這個(gè)浪，就是說(shuō)我們這個(gè)藍(lán)點(diǎn)是TMD工作的時(shí)候，就是我們TMD不工作的時(shí)候，我們是浪越大，我們塔筒的振動(dòng)是越來(lái)越大的，安裝TMD以后，塔筒的振動(dòng)在一個(gè)量級(jí)上頭。

這個(gè)圖反映我們有沒有TMD，對(duì)于我們?nèi)~片安裝的影響，我們先看三個(gè)不同顏色，就是說(shuō)這個(gè)綠色顏色反映的是，我沒有裝TMD，但是我葉片能夠裝上用了多長(zhǎng)時(shí)間，這一點(diǎn)它反映就是我浪高，將近1米的時(shí)候，我這個(gè)葉片雖然安裝上去了，但是用了很長(zhǎng)時(shí)間，用了12個(gè)半小時(shí)，這個(gè)就是說(shuō)我是最后放棄了，我裝不上去，三角點(diǎn)是我們用了TMD以后，葉片都能裝上去，裝上去所用的時(shí)間。我們看看，就是說(shuō)當(dāng)浪比較大的時(shí)候，超過(guò)1米以上，那就是我經(jīng)常裝不上去，另外就是我要勉強(qiáng)裝上去，用的時(shí)間很長(zhǎng)，有了TMD以后，就是說(shuō)我浪再大一些，我也可以把葉片安裝成功，根據(jù)包括二期安裝經(jīng)驗(yàn)，就是說(shuō)裝了TMD以后，機(jī)艙振動(dòng)減少55%，安裝時(shí)間節(jié)省將近60%，安裝時(shí)間節(jié)省差不多四分之一。

TMD減振除了安裝之外，在其他領(lǐng)域也可以應(yīng)用，就是其他場(chǎng)景，下面說(shuō)的快一些，我們一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)機(jī)塔筒可以在里面放個(gè)TMD，TMD設(shè)計(jì)的時(shí)候要量身定做，比方這地方有電梯，我要把這個(gè)電梯避開。第二個(gè)領(lǐng)域就是升壓站，因?yàn)樯龎赫旧厦嬗幸恍╇姎庠O(shè)備，在風(fēng)光作用下它擺動(dòng)過(guò)大會(huì)影響我電氣設(shè)備工作的可靠性，我們給他裝了一個(gè)TMD，這是現(xiàn)場(chǎng)吊裝照片，這是我TMD的效果圖，這是裝上去之后的照片，這是我的一個(gè)減振效果對(duì)比圖，就是TMD不工作，振動(dòng)很大，工作以后振動(dòng)很小，這是它的頻譜圖。

另外就是國(guó)外現(xiàn)在開始實(shí)行塔筒要豎立運(yùn)輸，豎立運(yùn)輸是光筒，我們搞風(fēng)的知道，光筒是最容易產(chǎn)生風(fēng)振的，那么為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們是專門做了一種用于運(yùn)輸?shù)腡MD，就是它就做的樣子像個(gè)帽子一樣，但是這是一個(gè)TMD，我們把它放到塔筒頂部，運(yùn)輸時(shí)候振動(dòng)就小了，另外就是歐洲風(fēng)電比我們國(guó)家走的早，現(xiàn)在有的風(fēng)機(jī)就需要維修，需要風(fēng)機(jī)維修的時(shí)候，有時(shí)候他需要把我們的葉片，機(jī)艙都摘下來(lái)，這時(shí)我們，它整個(gè)塔筒又剩了一個(gè)光筒，光筒風(fēng)率比較大，防止產(chǎn)生比較大的振動(dòng)，在頂上臨時(shí)加一個(gè)減振器。

最后一個(gè)就是說(shuō)德國(guó)比較注重環(huán)保，我們知道風(fēng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生噪聲，他噪聲是由多種，比如說(shuō)葉片噪聲，機(jī)艙振動(dòng)本身會(huì)產(chǎn)生噪聲，那種噪聲我們可以通過(guò)加TMD解決，我們做的工程，他是能夠降低10db。

最后簡(jiǎn)單說(shuō)一下我們公司，我們青島公司今天有展臺(tái)，在德國(guó)展區(qū)，我們?yōu)榱藢?duì)中國(guó)客戶做好服務(wù)，我們總公司給我們技術(shù)支持，另外我們自己還有一個(gè)設(shè)計(jì)公司，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)事務(wù)所，這是國(guó)內(nèi)振動(dòng)控制領(lǐng)域唯一一個(gè)甲級(jí)設(shè)計(jì)事務(wù)所。

今天匯報(bào)內(nèi)容主要就是，首先就是通過(guò)研究調(diào)諧質(zhì)量減振器，TMD是解決風(fēng)電發(fā)電機(jī)豐振問(wèn)題的有效手段，安裝階段，我們節(jié)省安裝時(shí)間60%，安裝時(shí)間四分之一，整個(gè)風(fēng)機(jī)領(lǐng)域，包括垂直運(yùn)輸，風(fēng)機(jī)運(yùn)輸，升壓站還有噪聲控制，也都是可以應(yīng)用的。

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）