2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見APP全程直播本次大會。

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

以下為發言全文：

大家好，我是來自隔而固公司，我們是一家德國的企業，成立于1906年，有100多年歷史，我們有四個板塊，第一個地鐵，第二個建筑，第三個工業，我們有個板塊是電力，在電力板塊，我們在核電，中國的核電站主機都是我們做的，也只有我們有資質，目前做了60多臺。

今天給大家匯報的技術也是我們的電力領域，針對風電我們可以為大伙服務的技術。我的匯報分這么及部分，第一部分講講什么是TMD，就是調諧質量減振器，力學上動力吸振器，中間核心內容就是我們用于我們風電的TMD的研制過程，還有就是我們在海上風電葉片安裝中的應用。第四部分講講除了我們第二部分講的應用領域之外，在風電領域里面還有哪些應用場景。

第一部分就是我們介紹一下TMD的構成原理以及工程應用。這是兩個視頻，我們TMD是可以控制風振的，一個是高層結構，還有一個大跨度橋梁，虎門大橋風振是可以控制的，就是用的TMD技術。這是一個動畫，就是我們對高層結構，TMD是怎么工作的，高層建筑在風的作用下會左右派動，TMD對于高層結構采用單擺式，里面掛一個很大的質量塊，利用質量塊的反向運動吸能減振，所以說力學書上把它叫動力吸振器，質量或者運動耗能減振。

另外我們風機塔筒我們在振動的時候，通常是以模建模態來振，所以說我們研究工作原理的時候，會把我們這個塔筒簡化成一個單自由度的系統，我們有模態質量，有模態鋼度，有模態組機。單自由度它有一個很大的共振風，TMD在原來的單自由度的基礎上，再耦合一個振動系統，這樣整個大系統是兩個自由度，兩個自由度是兩個共振方，我們優化參數可以把兩個風壓下來，TMD作為一個打自由系統，有一個質量，有最佳頻率和最佳比。工程上用到TMD，抗風振，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，另外就是我們人走步行引起的振動，也可以用TMD控制，當然這個不是我們今天研究的內容。那么TMD作為一個產品是有標準的，德國有關于TMD本身的一個完整的標準，但TMD在國內它沒有一個單獨的標準，現在我們國家剛剛頒布的工程隔振設計標準里面有一節調諧質量減振器，一節是我們主編的，大家有什么意見可以反饋給我們。

TMD的應用就是對于高聳結構，我們可以抗風振，剛才那個專家介紹了，就是他們做的那個酒店，他們用涂料，那個酒店的減振是我們做的，另外國內杭州灣大橋觀光塔，里面掛了1000噸的TMD，另外風力發電。當然就是還有一類橋梁，我們在那一塊有一個標準是我們編的，所以我們在國內這一塊是絕對領先的。像最重要的工程港珠澳大橋，虎門大橋，如果出現問題都是我們解決的，虎門大橋是5月5日出現振動，6月5日我們就把產品做出來，這是當時專家評審的時候，院士牽頭專家評審的一個視頻。

從第二部分開始，我們就介紹我們用于風電的TMD。我們今天所介紹的這個TMD，是基于德國Borkum 西二期，它有32臺風機，水深大概在40米左右，輪轂高度110米。針對這個項目，我們TMD用于安裝階段的，我們風機葉片安裝的時候，在海浪作用下，塔筒機艙在動，葉片也在動，兩個不好裝，特別浪費時間，我們為了解決風機的塔筒的機倉，在風的作用下，我們把它的振動控制住，實際上就是安裝的快一些。

首先我們是要研究機艙的振動，機艙它有左右擺動，也有前后的晃動，那么綜合起來，機艙它是在平面上一個曲線運動，就是它的運動是比較復雜的，我們設計的時候就是，我們首先要算成整個機艙內塔筒模態質量510噸，這是我們設計的天氣條件，另外就是這種結構，統一是比較低的，只有0.6%，這種頻率是0.23，它基于一倍的轉動頻率給葉片之間，就是當時設計的頻率。

我們是根據這個參數，然后我們假定一個載荷波形，我又可以把我們TMD的參數設計出來了，TMD它是通過質量控制反向運動，最關鍵確定質量，我們通過分析計算選擇是一個8T的TMD，是8%，研究階段，這是理論研究，我們要計算整個塔筒和機艙安裝TMD和沒有TMD它的響應，這是對比體現。這個是我們TMD在車間里面做一些測試，底下的安裝架，這種類型就是為了給我在機艙里面相配，這個就是我們在機艙里面安裝的這么一個效果圖，我們這個TMD的特點就是說，這個項目它是一個臨時用的，就是我安裝的時候裝進去，安完之后再拆下來，另外它的結構比較緊湊，另外就是我們一臺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項目的，我們的效果。這是我們現場的安裝的圖，它是在我們齒輪箱的上面，這個架子就是剛才我們看到的，車間實驗的架子，通過這個架子我們安裝下部結構上，上面就是我機艙的上頂板，這是我的產品。剛才我們介紹的TMD已經介紹了，就是我們TMD它是利用一個質量塊運動吸能，就是我們直觀看TMD起不起作用，我們首先看TMD擺動幅度大不大，大了就能起到效果。

這是我們直觀的看，這個是我們測試數據，我們這個安裝TMD，就是為了減少機艙振動，就是我們TMD不安裝的時候，這是它的機艙的振幅的一個隨時間變化圖，這是兩天的變化圖，紅的是它的瞬時值，白色就是我為了更好的對比，我是取一個十分鐘的平均值，這個是每點取前后五分鐘，所以它也是一個曲線，黑色曲線是德國人根據經驗定的一個值，這個機倉振動超過這個值我就裝不了了，下面這個曲線是安裝TMD以后，我的平均值大幅度下降，我的瞬時值也大幅度下降。

上邊那兩個圖，機艙運動兩個方向，兩個方向的振動驅動，它是振動+速度，所以時間的體現，下面這個圖是視聽分析圖，我們看這個圖，就是橫軸是時間，縱軸是頻率，它的強弱程度代表了我振動強弱，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，我們看這有一個拐點，安裝的第一個葉片以后，上面重量增加了，它頻率有一個下降，這個頻率下降，這個頻率下降，這個頻率下降，三個月安裝完了，因為我們的TMD是臨時的，我要把它拆了，裝到另一臺，我把TMD一拆一關，振動又大了，這個看頻率更大了，這是我們做的一個曲線。

另外就是從理論上分析，我們從測試結果上也能反映出來，安裝TMD以后，直觀的看這個小了，從內涵上看它的阻尼比提高了，這剛才那個圖，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，這樣阻尼比又下去了。這個就是我們這個在安裝過程中，我們測的這個是總機筆，看看我們這個塔總的變化，剛才我們用白色曲線反映的是，我們用點來表示，這個浪，就是說我們這個藍點是TMD工作的時候，就是我們TMD不工作的時候，我們是浪越大，我們塔筒的振動是越來越大的，安裝TMD以后，塔筒的振動在一個量級上頭。

這個圖反映我們有沒有TMD，對于我們葉片安裝的影響，我們先看三個不同顏色，就是說這個綠色顏色反映的是，我沒有裝TMD，但是我葉片能夠裝上用了多長時間，這一點它反映就是我浪高，將近1米的時候，我這個葉片雖然安裝上去了，但是用了很長時間，用了12個半小時，這個就是說我是最后放棄了，我裝不上去，三角點是我們用了TMD以后，葉片都能裝上去，裝上去所用的時間。我們看看，就是說當浪比較大的時候，超過1米以上，那就是我經常裝不上去，另外就是我要勉強裝上去，用的時間很長，有了TMD以后，就是說我浪再大一些，我也可以把葉片安裝成功，根據包括二期安裝經驗，就是說裝了TMD以后，機艙振動減少55%，安裝時間節省將近60%，安裝時間節省差不多四分之一。

TMD減振除了安裝之外，在其他領域也可以應用，就是其他場景，下面說的快一些，我們一個標準的風機塔筒可以在里面放個TMD，TMD設計的時候要量身定做，比方這地方有電梯，我要把這個電梯避開。第二個領域就是升壓站，因為升壓站上面有一些電氣設備，在風光作用下它擺動過大會影響我電氣設備工作的可靠性，我們給他裝了一個TMD，這是現場吊裝照片，這是我TMD的效果圖，這是裝上去之后的照片，這是我的一個減振效果對比圖，就是TMD不工作，振動很大，工作以后振動很小，這是它的頻譜圖。

另外就是國外現在開始實行塔筒要豎立運輸，豎立運輸是光筒，我們搞風的知道，光筒是最容易產生風振的，那么為了解決這個問題，我們是專門做了一種用于運輸的TMD，就是它就做的樣子像個帽子一樣，但是這是一個TMD，我們把它放到塔筒頂部，運輸時候振動就小了，另外就是歐洲風電比我們國家走的早，現在有的風機就需要維修，需要風機維修的時候，有時候他需要把我們的葉片，機艙都摘下來，這時我們，它整個塔筒又剩了一個光筒，光筒風率比較大，防止產生比較大的振動，在頂上臨時加一個減振器。

最后一個就是說德國比較注重環保，我們知道風機會產生噪聲，他噪聲是由多種，比如說葉片噪聲，機艙振動本身會產生噪聲，那種噪聲我們可以通過加TMD解決，我們做的工程，他是能夠降低10db。

最后簡單說一下我們公司，我們青島公司今天有展臺，在德國展區，我們為了對中國客戶做好服務，我們總公司給我們技術支持，另外我們自己還有一個設計公司，結構設計事務所，這是國內振動控制領域唯一一個甲級設計事務所。

今天匯報內容主要就是，首先就是通過研究調諧質量減振器，TMD是解決風電發電機豐振問題的有效手段，安裝階段，我們節省安裝時間60%，安裝時間四分之一，整個風機領域，包括垂直運輸，風機運輸，升壓站還有噪聲控制，也都是可以應用的。

（根據演講速記整理，未經演講人審核）