本发明涉及涡激振动抑制，尤其涉及一种涡激振动抑制装置及其控制方法。
背景技术：
1、在开发海洋能源的过程中，常常会用到海洋立管、平台支柱等多种管道以及装备，而洋流在流经这些管道或者装备时，会在装备的背侧形成涡流，涡流导致的涡激振动会引起这些装备或者管道过早地发生疲劳损坏。
2、因此，如何解决相关技术中涡激振动引起管道过早发生疲劳损坏的问题成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种涡激振动抑制装置及其控制方法，旨在解决相关技术中涡激振动导致水下设备的主体结构过早发生疲劳损坏的问题。
2、本发明提供一种涡激振动抑制装置，包括：
3、固定机构，所述固定机构的头部用于可转动的套设在主体结构的外侧，且所述固定机构的转动轴线与所述主体结构的轴线共线；
4、整流罩，所述整流罩为流线形，所述整流罩套设在所述固定机构的外侧，且所述整流罩的头部与所述固定机构的头部弹性连接；
5、导流板，所述导流板与所述整流罩的尾部摆动连接，所述导流板的摆动轴线平行于所述固定机构的转动轴线；
6、第一调节机构，所述第一调节机构设置在所述整流罩内，且所述第一调节机构的固定端与所述固定机构连接，所述第一调节机构的执行端与所述整流罩的内侧壁抵接，所述第一调节机构用于驱动所述整流罩发生形变，以改变所述整流罩的弯曲度；
7、第二调节机构，所述第二调节机构设置在所述整流罩内，且所述第二调节机构的固定端与所述固定机构连接，所述第二调节机构的执行端与所述导流板位于所述整流罩内的部分传动连接，所述第二调节机构用于驱动所述导流板摆动。
8、根据本发明提供的涡激振动抑制装置，所述固定机构包括：
9、管套，所述管套用于可转动的套设在所述主体结构的外侧；
10、基板，所述基板连接在所述管套的外侧，且所述基板沿所述管套的径向延伸；
11、多个弹性连接件，多个所述弹性连接件沿所述管套的外周面间隔设置，且所述弹性连接件的外伸端与所述整流罩的头部的内侧壁连接。
12、根据本发明提供的涡激振动抑制装置，所述第一调节机构包括至少两组第一调节组件，多组所述第一调节组件分居所述基板的两侧设置，每组所述第一调节组件均包括：
13、第一驱动组件，所述第一驱动组件设置在所述基板上；
14、第一执行组件，所述第一执行组件的驱动端与所述第一驱动组件的动力输出端传动连接，所述第一执行组件的执行端与所述整流罩的内侧壁抵接，所述第一执行组件的执行端用于驱动所述整流罩发生形变，以改变所述整流罩的弯曲度。
15、根据本发明提供的涡激振动抑制装置，所述第一驱动组件包括：
16、第一驱动件，所述第一驱动件设置在所述基板上，且位于靠近所述管套的位置；
17、运动转换组件，所述运动转换组件包括齿轮和齿条，所述齿轮与所述第一驱动件的动力输出端传动连接，所述齿条与所述基板滑动连接，且与所述齿轮啮合，所述齿条的滑动方向沿所述基板的延伸方向。
18、根据本发明提供的涡激振动抑制装置，所述第一执行组件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述齿条铰接，所述第二连杆的一端与所述基板远离所述管套的一端铰接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的另一端铰接，且所述第一连杆和所述第二连杆之间的铰接点与所述整流罩的内侧壁抵接。
19、根据本发明提供的涡激振动抑制装置，所述第二调节机构包括摆杆机构，所述摆杆机构的摆动杆与所述导流板传动连接。
20、根据本发明提供的涡激振动抑制装置，所述摆杆机构包括：
21、第二驱动件，所述第二驱动件与所述基板连接；
22、偏心转动件，所述偏心转动件与所述第二驱动件传动连接；
23、滑动件，所述滑动件的一端与所述偏心转动件偏心连接，且所述滑动件与所述偏心转动件转动连接，转动轴线与所述偏心转动件的转动轴线平行；
24、摆动杆，所述摆动杆的一端与所述导流板位于所述整流罩内的部分连接，且所述摆动杆的转动轴线与所述导流板的转动轴线共线；
25、导向杆，所述导向杆连接在所述摆动杆的另一端，所述滑动件沿所述导向杆的轴向滑动，所述导向杆的轴线平行于所述导流板的摆动轴线。
26、本发明还提供一种涡激振动抑制装置的控制方法，用于控制如上所述的涡激振动抑制装置，所述控制方法包括：
27、获取实时流体条件数据和实时振动强度数据，所述流体条件数据至少包括流体的流速、压力和流向；
28、确定所述实时流体条件数据中的至少一者位于预设流体条件数据范围外和/或所述实时振动强度数据位于所述预设振动强度数据范围外时，基于整流罩的初始姿态数据，利用pid控制算法计算所述整流罩的姿态调整量，所述整流罩的初始姿态数据、所述预设流体条件数据范围、所述预设振动强度数据范围均为预设值，且所述整流罩的初始姿态数据包括所述整流罩的初始弯曲度和导流板的初始角度值；
29、基于所述姿态调整量，控制所述第一调节机构调整所述整流罩的弯曲度和/或控制所述第二调节机构调整所述导流板的角度值。
30、根据本发明提供的涡激振动抑制装置的控制方法，还包括：
31、实时或者确定所述实时流体条件数据中的至少一者位于预设流体条件数据范围外和/或所述实时振动强度数据位于所述预设振动强度数据范围外时，存储所述实时流体条件数据、所述实时振动数据和所述整流罩的姿态调整量。
32、根据本发明提供的涡激振动抑制装置的控制方法，在所述获取实时流体条件数据和实时振动强度数据之后，还包括：
33、确定所述实时流体条件数据无效和/或所述第一调节机构调节失效和/或所述第二调节机构调节失效时，执行预设安全策略，所述实时流体条件数据无效包括所述实时流体条件数据出现异常波动、违背物理规律或与历史数据相比存在显著差异，所述预设安全策略包括将所述整流罩调整至预设的安全姿态。
34、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
35、本发明提供的涡激振动抑制装置，包括固定机构、整流罩、导流板、第一调节机构和第二调节机构。固定机构的头部可转动的套设在主体结构的外侧，转动轴线与主体机构的轴线共线。整流罩为流线形，套设在固定机构的外侧，整流罩的头部与固定机构的头部弹性连接。导流板与整流罩的尾部摆动连接，摆动轴线平行于固定机构的转动轴线。第一调节机构设置在整流罩内，第一调节机构的固定端与固定机构连接，执行端与整流罩的内侧壁抵接。第二调节机构设置在整流罩内，且第二调节机构的固定端与固定机构连接，执行端与导流板传动连接。固定机构作为整流罩、第一调节机构和第二调节机构的连接基础，可转动的连接在主体结构的外侧，可在流体流过整流罩时，随流体的流向进行适应性转动。第一调节机构的执行端可驱动整流罩发生形变，以改变整流罩的弯曲度，第二调节机构用于驱动导流板摆动。通过第一调节机构的执行端抵顶并挤压整流罩的内侧壁，从而使得整流罩的外观形态发生变化。通过第二调节机构的执行端驱动导流板动作，使得导流板裸露在整流罩外侧的部分结构进行往复摆动，配合第一调节机构改变整流罩的形态，最终将抑制整流罩外侧的涡激振动现象，进而保护主体结构。
36、进一步地，在本发明提供的涡激振动抑制装置的控制方法中，由于被控主体为上述的涡激振动抑制装置，因此具有与如上所述相同的优势。