CN105545609A - 风力发电机组的塔筒以及塔筒的构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机组的塔筒以及塔筒的构建方法。塔筒包括塔筒弧形分片、分别沿塔筒弧形分片的两侧边固定的长条形连接部以及分别沿塔筒弧形分片的底边和顶边固定的弧形连接部，长条形连接部和弧形连接部上均设有多个连接孔，长条形连接部的横截面为L型，其外侧边设有第一折边，弧形连接部的外侧弧边均设有预定高度的第二折边，其中，塔筒弧形分片沿周向拼接固定形成塔筒或至少两个塔筒段。本发明解决了大直径塔筒陆地运输受限的问题，制造方法成熟，制造成本低。

Description

风力发电机组的塔筒以及塔筒的构建方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术，尤其涉及风力发电机组的塔筒以及塔筒的构建方法。

背景技术

随着风力发电机组容量的不断增大，以及风切变化大的区域对高空风能利用的迫切性，高度大于100米的风力发电机塔架越来越受到市场的青睐。而为了实现建造、使用高塔架这一需求，而且为了增大高塔架的稳定性，塔架底部的直径需要做的越来越大以获得最优的效果。

而目前，钢制管状塔架主要受到以下几方面的限制：运输条件，特别是用于陆地运输时，由于受到桥洞等障碍物的影响，塔筒直径最大4.3～4.5米；生产条件，目前对卷制焊接塔筒，塔筒厂卷板壁厚最大约为80mm，而运用传统钢制管状塔架技术，往往设计出的塔筒壁厚很厚，加工制造困难；频率限制，传统钢制管状塔>100米，为了避免引起风机共振，往往需要设计特别厚的钢板以满足这种条件，而最终导致设计无法进行；经济性差，会由于塔筒太重而失去了经济性。

发明内容

本发明的实施例提供一种风力发电机组的塔筒以及塔筒的构建方法，以便于塔筒的运输和装配。

为达到上述目的，本发明提供了一种风力发电机组的塔筒，包括塔筒弧形分片、分别沿塔筒弧形分片的两侧边固定的长条形连接部以及分别沿塔筒弧形分片的底边和顶边固定的弧形连接部，长条形连接部和弧形连接部上均设有多个连接孔，长条形连接部的横截面为L型，其外侧边设有第一折边，弧形连接部的外侧弧边均设有预定高度的第二折边，其中，塔筒弧形分片沿周向拼接固定形成塔筒或至少两个塔筒段。

进一步地，塔筒弧形分片由钢板卷制而成，长条形连接部由型钢加工而成，弧形连接部由钢材锻造并加工而成，塔筒弧形分片的侧边与长条形连接部通过对焊固定在一起，塔筒弧形分片的底边和顶边分别与相应的弧形连接部固定在一起。

进一步地，弧形连接部的两端均设有与第二折边等高、与弧形连接部等宽的端侧折板，长条形连接部的端面与相应的端侧折板固定。

进一步地，长条形连接部的第一折边与塔筒弧形分片的两侧边固定连接；弧形连接部的第二折边与塔筒弧形分片的底边和顶边固定连接。

进一步地，至少两个塔筒段纵向拼接固定形成塔筒。

进一步地，相邻的塔筒分片结构之间通过螺栓拼接固定，至少两个塔筒段当中上下相邻的塔筒段之间通过螺栓拼接固定。

本发明还提供了一种风力发电机组的塔筒的构建方法，塔筒包括如前任一项的塔筒，构建方法包括制作多个塔筒分片结构；将多个塔筒分片结构沿周向拼接固定形成塔筒或至少两个塔筒段，其中，制作任一塔筒分片结构的步骤包括分别将两个长条形连接部与塔筒弧形分片的两个侧边对焊固定在一起，并且分别将两个弧形连接部与塔筒弧形分片的底边和顶边对焊固定在一起。

进一步地，将至少两个塔筒段纵向拼接固定形成塔筒。

进一步地，将多个塔筒分片结构沿周向拼接固定形成塔筒或至少两个塔筒段的步骤包括使用螺栓拼接固定相邻的塔筒分片结构，使用螺栓拼接固定至少两个塔筒段当中上下相邻的塔筒段。

进一步地，弧形连接部的两端均设有与第二折边等高、与弧形连接部等宽的端侧折板)，制作任一塔筒分片结构的步骤还包括：将长条形连接部的端面与相应的端侧折板对焊固定。

本发明实施例提供的风力发电机组的塔筒分片结构，通过将塔筒设置成分片式结构，突破了运输的限制，进而可以通过不断加大塔筒直径来提高塔筒的支撑强度，也可以进一步满足大型风力发电机组对塔筒的需求。

附图说明

图1是本发明实施例弧形分片、长条形连接部以及弧形连接部的示意性结构图；

图2是图1中长条形连接部的放大图；

图3是图1中弧形连接部的放大图；

图4是图3中A区域的局部放大图；

图5是本发明实施例的风力发电机组的塔筒结构示意图；

图6是图5中B区域的局部放大图。

附图标记说明

1、塔筒弧形分片；2、长条形连接部；21、第一折边；3、弧形连接部；31、第二折边；32、端侧折板。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的示例性实施例。

图1是发明实施例弧形分片、长条形连接部以及弧形连接部的示意性结构图；图2是图1中长条形连接部的放大图；图3是图1中弧形连接部的放大图；图4是图3中A区域的局部放大图。

结合参考图1～图4，本发明实施例提供了一种风力发电机组的塔筒，包括塔筒弧形分片1、分别沿塔筒弧形分片1的两侧边固定的长条形连接部2以及分别沿塔筒弧形分片1的底边和顶边固定的弧形连接部3，长条形连接部1和弧形连接部3上均设有多个连接孔，长条形连接部1的横截面为L型，其外侧边设有第一折边21，弧形连接部3的外侧弧边均设有预定高度的第二折边31，其中，塔筒弧形分片1沿周向拼接固定形成塔筒或至少两个塔筒段。

通过将风力发电机组的塔筒设置成分片式结构，解决了大直径塔筒陆地运输的受限的问题，从而可以实现大直径塔筒的设计。同时，多个塔筒弧形分片1之间通过长条形连接部2连接形成塔筒段，增强了塔筒段的稳定性。塔筒段在纵向拼接成塔筒时，通过弧形连接部3连接，也可有效地增强塔筒的稳定性，也保证了塔筒段接口之间的连接强度。

长条形连接部2的横截面为L型，其外侧边设置有第一折边21，该第一折边21与该长条形连接部2的底面垂直设置。弧形连接部3的外侧弧边设有预定高度的第二折边31，该第二折边31与弧形连接部3的底面垂直设置。

在长条形连接部2和弧形连接部3上均设置有多个连接孔。设置在长条形连接部2上的多个连接孔用于将相邻的两个塔筒弧形分片1连接固定；设置在弧形连接部3上的多个连接孔用于将塔筒弧形分片1与其上或其下的构件进行固定。可沿着长条形连接部2的长度方向和弧形连接部3的弧形端面均匀地设置这些连接孔。

本发明提出的方案中，塔筒弧形分片1、长条形连接部2和弧形连接部3均为钢材制成，以便于运输以及通过焊接、锻造等工艺进行加工或连接。

优选地，塔筒弧形分片1由钢板卷制成多片弧形板后焊接而成，形成一整长片，以满足运输、安装的需求。长条形连接部2由型钢加工而成。既可以通过锻造毛坯机加工而成，也可以采用角钢加工而成，或采用轧制钢板折弯而成。这样可保证长条形连接部2的工艺简单，有效提高了生产节拍和生产效率，而且采用角钢加工或轧制钢板折弯形成也进一步降低了成本。弧形连接部3通过机加工成型，特别地，弧形连接部3通过锻造制成。

在本发明实施例中，塔筒弧形分片1的侧边与长条形连接部2均通过对焊固定在一起，塔筒弧形分片1的底边和顶边分别与相应的弧形连接部3通过对焊固定在一起。

具体地，长条形连接部2焊接在塔筒弧形分片1的长边，弧形连接部3焊接在塔筒弧形分片1的上下底边。例如，长条形连接部2上的第一折边21通过焊接的方式固定在塔筒弧形分片1的侧边，弧形连接部3上的第二折边31通过焊接的方式分别固定在塔筒弧形分片1的上、下底边缘。其中，位于塔筒弧形分片1上、下边缘的弧形连接部3有凹槽的一侧相对设置。

位于塔筒弧形分片1上边缘的弧形连接部3，其上设有连接孔的一面向上设置，位于塔筒弧形分片1下边缘的弧形连接部3，其上设有连接孔的一面向下设置。在发明实施例中，长条形连接部2的长度与塔筒弧形分片1的侧边长度相等，弧形连接部3的弧度、长度与塔筒弧形分片1的弧度、长度均相等。这样设置保证了长条形连接部2与塔筒弧形分片1焊接时的直线度以及弧形连接部3与塔筒弧形分片1焊接时的重合度，避免了多段长条形连接部2或多段弧形连接部3在彼此之间焊接时的尺寸偏差。

为了将弧形连接部3的端部与焊有长条形连接部2的塔筒弧形分片1的端部贴合地进行焊接，优选地，弧形连接部3的两端均设有与第二折边31等高、与弧形连接部3等宽的端侧折板32，端侧折板32为钢质材质。特别地，端侧折板32与弧形连接部3的底面也垂直设置。相应地，长条形连接部2的端面与相应的端侧折板32对焊固定。

图5是本发明实施例的风力发电机组的塔筒结构示意图；图6是图5中B区域的局部放大图。

结合参考图5和图6，当需要将塔筒弧形分片1拼接成塔筒段时，可将塔筒弧形分片1的两侧边与长条形连接部2上的第一折边21焊接固定在一起。具体地，将两块塔筒弧形分片1的长边对齐，将长条形连接部2上开设有连接孔的面相贴合，然后通过螺栓使两块长条形连接部2相互固定，再将两块长条形连接部2对焊在一起，使其连接更加牢固。将弧形连接部3上的第二折边31分别焊接在塔筒弧形分片1的顶边和底边。此时，将长条形连接部2的两侧端面分别与弧形连接部3的内侧端面对焊固定，再将相邻两块塔筒弧形分片1上的弧形连接部3的端侧折板32的外端面分别对焊在一起，即可实现塔筒段的拼接。

由于在长条形连接部2、弧形连接部3与塔筒弧形分片1之间以及将塔筒弧形分片1拼接成塔筒段、纵向拼接塔筒段的过程中，均采用了对焊的连接固定方式，整体结构的刚度好，同时焊接工艺简单，焊接质量易于保证，且焊缝探伤容易质量易于控制。更重要的是，对焊焊缝受力沿塔筒弧形分片1钢板的轧制方向，无须对塔筒弧形分片1钢板的层向撕裂性能提出特殊要求，同时有效降低了焊缝处的应力集中，提高焊缝的承载力，受力结构比平法兰或连接板直接焊接于塔筒弧形分片1内侧面的结构型式好。

本发明实施例还提供了一种风力发电机组的塔筒，该风力发电机组的塔筒包括多个如前任一实施例的风力发电机组的塔筒分片结构，其中，多个塔筒分片结构沿周向拼接固定形成塔筒或至少两个塔筒段。当单个塔筒的高度可满足使用需求时，可将单个塔筒段作为塔筒使用。当实际需要使用较高的塔筒时，可将多个塔筒段纵向拼接固定形成塔筒。

具体地，将塔筒弧形分片1沿周向拼接成塔筒或塔筒段时，相邻两块塔筒弧形分片1之间通过螺栓连接，再将相邻两个长条形连接部2进行对焊，进一步保证其连接强度。

当需要将塔筒段拼接成塔筒时，只需要将相邻两个塔筒段之间上下对应的弧形连接部3对接整齐，再通过螺栓将上下两个弧形连接部3固定在一起，同时，在两个弧形连接部3的内圈进行对焊，进一步保证其连接的可靠性，从而实现塔筒段的纵向拼接。

一般来说，风力发电机组的塔筒不是上下等径的，相邻两个塔筒段，位于上方的塔筒段的下边缘的直径等于位于下方的塔筒段的上边缘的直径。也就是说，位于上方的塔筒段的下边缘的弧形连接部3所组成的环形连接部的直径等于位于下方的塔筒段的上边缘的弧形连接部3所组成的环形连接部的直径，且相邻的上下两个环形连接部的端面可完全重合，以保证使用螺栓连接时的稳定性，也可保证对焊时，焊缝的平整度，从而保证了塔筒段之间的连接强度。

本发明实施例还提供了一种风力发电机组的塔筒的构建方法，该风力发电机组的塔筒包括多个如前任一实施例的塔筒分片结构。该构建方法主要包括制作多个塔筒分片结构以及将多个塔筒分片结构沿周向拼接固定形成塔筒或至少两个塔筒段。其中，制作任一塔筒分片结构的步骤包括：分别将两个长条形连接部与塔筒弧形分片的两个侧边对焊固定在一起，并且分别将两个弧形连接部与塔筒弧形分片的底边和顶边对焊固定在一起。

具体地，制作塔筒分片结构可将单块钢板经过卷板机卷制而成，也可将多块钢板分别卷制成所需弧度，在通过焊接拼接成一整块塔筒分片结构。这样一来，使得塔筒分片结构不再受到陆地运输时的桥洞等障碍物高度的限制，极大地方便了陆地运输，一定程度上也节约了运输成本。在本发明实施例中，塔筒弧形分片1的两个侧边分别对焊固定有两个长条形连接部2，塔筒弧形分片1上下的两个弧边分别对焊固定有两个弧形连接部3。

现如今，风力发电机组的塔筒高度较高，为了满足这一需求，风力发电机组的塔筒的构建方法还包括：将至少两个塔筒段纵向拼接固定形成塔筒以及使用螺栓拼接固定相邻的塔筒分片结构，使用螺栓拼接固定至少两个塔筒段当中上下相邻的塔筒段。多个塔筒弧形分片1之间通过焊接在其侧边的长条形连接部2连接，先用螺栓将相邻两个长条形连接部2连接，在通过对焊的方式将相邻两个长条形连接部2进一步固定，从而保证了相邻两块塔筒弧形分片1的连接强度和刚度，将塔筒弧形分片1首尾相连即可完成对塔筒或的拼接。

为了保证上下两端的端口的圆度，优选地，弧形连接部3的两端均设有与第二折边31等高、与所述弧形连接部3等宽的端侧折板32。相应地，所述制作任一所述塔筒分片结构的步骤还包括：将长条形连接部2的端面与相应的端侧折板32对焊固定。

弧形连接部3的两端均设有与第二折边31等高、与弧形连接部3等宽的端侧折板32，第一折边21和端侧折板32均为钢质材质。在将多个塔筒弧形分片1拼接成的时候，两个弧形连接部3分别设置于塔筒弧形分片1的上下两侧的内边缘，两个弧形连接部3上的端侧折板32位于内侧的端面分别与第一折边21的上下两侧端面对焊。这样可以进一步地提高塔筒弧形分片1之间的连接强度，也保证了上下两端的端口的圆度。

本发明通过将风力发电机组的塔筒进行分片制造、现场拼装的方法，解决了大直径塔筒陆地运输受限的问题，从而可以实现大直径塔筒的设计，能有效提高轮毂中心高并降低塔筒重量。同时，利用成熟的制造方法，更大的适应市场制造水平，降低制造成本。进一步地，长条形连接部以及弧形连接部之间均通过螺栓连接，且螺栓均设置在塔筒内部，便于施工和维修，也可有效地避免螺栓受到外部恶劣条件的影响。同时，长条形连接部和弧形连接部之间均采用对焊，此焊缝工艺成熟，受力性能好，探伤易于操作，质量易于控制。螺栓均在塔筒内部便于螺栓的施工及维护，同时有效保护螺栓免受外部恶劣环境的影响。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种风力发电机组的塔筒，其特征在于，所述塔筒包括塔筒弧形分片(1)、分别沿所述塔筒弧形分片(1)的两侧边固定的长条形连接部(2)以及分别沿所述塔筒弧形分片(1)的底边和顶边固定的弧形连接部(3)，

所述长条形连接部(2)和所述弧形连接部(3)上均设有多个连接孔，

所述长条形连接部(2)的横截面为L型，其外侧边设有第一折边(21)，

所述弧形连接部(3)的外侧弧边均设有预定高度的第二折边(31)，其中，所述塔筒弧形分片(1)沿周向拼接固定形成所述塔筒或至少两个塔筒段。

2.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述塔筒弧形分片(1)由钢板卷制而成，所述长条形连接部(2)由型钢加工而成，所述弧形连接部(3)由钢材锻造并加工而成，所述塔筒弧形分片(1)的侧边与所述长条形连接部(2)通过对焊固定在一起，所述塔筒弧形分片(1)的底边和顶边分别与相应的弧形连接部(3)固定在一起。

3.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述弧形连接部(3)的两端均设有与所述第二折边(31)等高、与所述弧形连接部(3)等宽的端侧折板(32)，所述长条形连接部(2)的端面与相应的端侧折板(32)固定。

4.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述长条形连接部(2)的第一折边(21)与所述塔筒弧形分片(1)的两侧边固定连接；所述弧形连接部(3)的第二折边(31)与所述塔筒弧形分片(1)的底边和顶边固定连接。

5.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述至少两个塔筒段纵向拼接固定形成所述塔筒。

6.根据权利要求2或4所述的塔筒，其特征在于，相邻的所述塔筒分片结构之间通过螺栓拼接固定，所述至少两个塔筒段当中上下相邻的塔筒段之间通过螺栓拼接固定。

7.一种风力发电机组的塔筒的构建方法，所述塔筒包括多个根据权利要求1～4中任一项所述的塔筒，其特征在于，所述构建方法包括：

制作所述多个塔筒分片结构；

将多个塔筒分片结构沿周向拼接固定形成所述塔筒或至少两个塔筒段，

其中，所述制作任一所述塔筒分片结构的步骤包括：

分别将所述两个长条形连接部(2)与所述塔筒弧形分片(1)的两

个侧边对焊固定在一起，并且分别将所述两个弧形连接部(3)与所

述塔筒弧形分片(1)的底边和顶边对焊固定在一起。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述至少两个塔筒段纵向拼接固定形成所述塔筒。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述将多个塔筒分片结构沿周向拼接固定形成所述塔筒或至少两个塔筒段的步骤包括：

使用螺栓拼接固定相邻的所述塔筒分片结构，使用螺栓拼接固定所述至少两个塔筒段当中上下相邻的塔筒段。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述弧形连接部(3)的两端均设有与所述第二折边(31)等高、与所述弧形连接部(3)等宽的端侧折板(32)，所述制作任一所述塔筒分片结构的步骤还包括：将所述长条形连接部(2)的端面与相应的所述端侧折板(32)对焊固定。