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CN107355350A - 风力发电机组的塔筒、风力发电机组及塔筒构建方法 - Google Patents

风力发电机组的塔筒、风力发电机组及塔筒构建方法 Download PDF

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CN107355350A CN201610302818.8A CN201610302818A CN107355350A CN 107355350 A CN107355350 A CN 107355350A CN 201610302818 A CN201610302818 A CN 201610302818A CN 107355350 A CN107355350 A CN 107355350A
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张紫平
郭大冬
胥勇
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Abstract

本发明提供一种风力发电机组的塔筒、风力发电机组及塔筒构建方法。该塔筒包括多个塔筒分片，各塔筒分片的内壁的两侧均设置有多个凸缘，相邻两个塔筒分片上的两个凸缘相配合，将相邻两个塔筒分片固定连接。本发明提供的风力发电机组的塔筒，通过将塔筒分成多片制造，解决了大直径塔筒制造及运输受限的问题，从而可实现针对大直径塔筒的优化设计，能有效提高轮毂中心高并降低塔筒重量，而且该塔筒连接结构简单合理，安装方便，减轻了施工现场的劳动强度。同时，采用凸缘的连接方式，使得塔筒分片上不用开孔，一定程度上提高了塔筒的整体结构强度。

Description

风力发电机组的塔筒、风力发电机组及塔筒构建方法
技术领域
本发明涉及风电技术领域，尤其涉及风力发电机组的塔筒、风力发电机组及塔筒构建方法。
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
本发明提供一种风力发电机组的塔筒、风力发电机组及塔筒构建方法，以解决现有技术中塔筒过大而不便于运输的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种风力发电机组的塔筒，塔筒包括多个塔筒分片，各塔筒分片的内壁的两侧均设置有多个凸缘，相邻两个塔筒分片上的两个凸缘相配合，将相邻两个塔筒分片固定连接。
进一步地，相邻两个塔筒分片上相配合的两个凸缘等高地设置，塔筒还包括多个连接板和多个紧固组件，相邻两个塔筒分片上相配合的两个凸缘通过紧固组件分别与连接板固定连接。
进一步地，凸缘朝向塔筒分片侧边外侧的边缘与塔筒分片侧边平齐。
进一步地，凸缘和连接板上均开设有至少一个通孔，紧固组件穿过凸缘和连接板上的通孔将凸缘和连接板固定连接。
进一步地，塔筒还包括多个紧固组件，凸缘包括设于相邻两个塔筒分片中的一个上的第一凸缘和设于另一个塔筒分片上的第二凸缘，第一凸缘和第二凸缘在高度上错开，且第一凸缘和第二凸缘在竖直方向上至少部分重叠，在重叠区域的第一凸缘和第二凸缘通过紧固组件固定连接。
进一步地，第一凸缘和第二凸缘在重叠区域分别开设有至少一个通孔，紧固组件穿过通孔将第一凸缘和第二凸缘固定连接。
进一步地，多个塔筒分片沿周向拼接形成塔筒段，多个塔筒段沿纵向拼接形成塔筒。
进一步地，相邻两个塔筒段上的塔筒分片的侧边的连接缝不在塔筒的同一条母线上。
根据本发明的第二方面，本发明的实施例还提供了一种风力发电机组，其包括塔筒，塔筒为如前任一项的塔筒。
根据本发明的第三方面，本发明实施例还提供了一种风力发电机组的塔筒构建方法，该构建方法包括：制作多个塔筒分片；将多个凸缘固定在塔筒分片的内壁；将相邻两个塔筒分片上相配合的凸缘相固定；将多个塔筒分片沿周向拼接形成塔筒段；将多个塔筒段沿纵向拼接形成塔筒。
根据本发明的第四方面，本发明实施例还提供了一种风力发电机组的塔筒构建方法，该构建方法包括：制作塔筒段；将多个凸缘固定在塔筒段内壁上的分片分界处；将塔筒段沿分片分界进行切割分片，形成多个塔筒分片；将多个塔筒分片沿周向拼接形成塔筒段。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明提供的风力发电机组的塔筒，通过将塔筒分成多片制造，解决了大直径塔筒制造及运输受限的问题，从而可实现针对大直径塔筒的优化设计，能有效提高轮毂中心高并降低塔筒重量，而且该塔筒连接结构简单合理，安装方便，减轻了施工现场的劳动强度。同时，采用凸缘的连接方式，使得塔筒分片上不用开孔，一定程度上提高了塔筒的整体结构强度。
附图说明
图1为本发明实施例的塔筒的示意性结构图；
图2为图1中A区域的塔筒分片连接元件的第一实施例的局部放大图；
图3为图1中A区域的塔筒分片连接元件的第一实施例的俯视图；
图4为图3的塔筒分片连接元件的第一实施例的主视图；
图5为塔筒分片连接元件的第二实施例的主视图；
图6为塔筒分片连接元件第三实施例的示意性结构图；
图7为图6中的塔筒分片连接元件的第三实施例的主视图；
图8为图6中塔筒分片连接元件的第三实施例的俯视图；
图9为塔筒分片连接元件的第四实施例的示意性结构图；
图10为图9中的塔筒分片连接元件的第四实施例的主视图；
图11为图9中的塔筒分片连接元件的第四实施例的俯视图。
附图标记说明：
1、塔筒分片；11、凸缘；12、连接板；13、通孔。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明实施例的示例性实施例。
如图1所示，本发明的实施例提供了一种风力发电机组用塔筒，塔筒包括多个塔筒分片1，各塔筒分片1的内壁均设置有多个塔筒分片连接元件，通过塔筒分片连接元件之间的连接将多个塔筒分片1相连形成塔筒或塔筒段。
具体地，多个塔筒分片1均为弧形，塔筒分片1可由钢板经过卷板机卷制而成。在塔筒分片1的内壁的两侧边焊接有多个凸缘11，且多个凸缘11沿塔筒分片1侧边的高度方向均匀分布。当需要将多个塔筒分片1拼接形成塔筒段或塔筒时，可将多个塔筒分片1沿周向依次拼接，相邻两个塔筒分片1之间，可通过位置相对应的两个凸缘11相配合来固定。
结合参考图2至图4，在本发明的第一实施例中，塔筒分片1连接元件包括凸缘11、连接板12和紧固组件，在相邻两个塔筒分片1上相对应位置的两个凸缘11等高地设置在各塔筒分片1的内壁上，相邻两个塔筒分片1上相对应位置的两个凸缘11通过紧固组件分别与连接板12固定连接。
具体地，如图2所示，相邻两个塔筒分片1上的位置相对应的两个凸缘11的高度相同，进一步地，相邻两个塔筒分片1上的位置相对应的所有凸缘11的高度均相同，这就使得在拼接塔筒分片1形成塔筒段或塔筒时，可方便地将相邻的两个凸缘进行固定连接。如图3所示，凸缘11在朝向塔筒分片1侧边外侧的边缘与塔筒分片1的侧边平齐。这样设置保证了当相邻两个塔筒分片1连接时，不会出现因为其侧边不平整而无法对齐的情况。在本实施例中，连接板12为一长方形钢板，其上设置有通孔13，对应地，各凸缘11上也设置有通孔13，各紧固组件分别穿过凸缘11上的通孔13和连接板12上的通孔13，将凸缘11和连接板12固定连接。所开设的通孔13的数量不做进一步限定，只要能够保证凸缘11和连接板12的自身强度以及二者之间连接强度即可。优选地，紧固组件为螺栓，在其他的一些实施例中，也可省去在凸缘11和连接板12上开设通孔13的步骤，而直接将连接板12和凸缘11焊接在一起。
如图4所示，连接板12可设置在相邻两个凸缘11的同侧，也可以如图5所示的在本发明的第二实施例中，连接板12设置在相邻两个凸缘11的上下两侧。无论采用何种方式，以能将相邻两个凸缘11连接牢固为准。
结合参考图6至图8，在本发明的第三实施例中，塔筒分片1连接元件包括凸缘11和紧固组件，在相邻两个塔筒分片1上相配合的两个凸缘11不等高地设置在各塔筒分片1的内壁上，相邻两个塔筒分片1上相配合的两个凸缘11通过紧固组件固定连接。
如图6所示，凸缘11包括设置于相邻两个塔筒分片1中一个上的第一凸缘和设于另一个塔筒分片1上的第二凸缘，第一凸缘和第二凸缘在高度上错开，而且第一凸缘和第二凸缘在竖直方向上至少部分重叠，在重叠区域的第一凸缘和第二凸缘通过紧固组件固定连接。当然，在一些未示出的实施例中，也可将第一凸缘和第二凸缘设置成完全重叠的方式。
具体地，相邻两个塔筒分片1上相配合的两个凸缘11在高度上相互错开，换而言之，假设位置在上的凸缘11是第一凸缘，位置在下的凸缘11是第二凸缘，那么位于相邻两个塔筒分片1上且位置相对应的第一凸缘的下表面与第二凸缘的上表面在同一水平面内。这样设置保证了将相邻两个塔筒分片1拼接时，不会出现因为凸缘11在高度上的位置偏差过大而造成连接不牢靠的情况发生。
如图7和图8所示，第一凸缘和第二凸缘具有重叠部分，在这一重叠部分的第一凸缘和第二凸缘上均开设有通孔13，紧固组件分别穿过第一凸缘上的通孔13和第二凸缘上的通孔13将第一凸缘和第二凸缘固定连接。在本实施例中，相配合的两个凸缘11包括一个第一凸缘和一个第二凸缘，在未示出的一些实施例中，相配合的凸缘11也可包括多个第一凸缘和多个第二凸缘，多个第一凸缘和多个第二凸缘相互交替连接。这样设置可进一步增强塔筒分片1之间的连接强度。
在本实施例中，假设位于右侧塔筒分片1上的凸缘11为第一凸缘，位于左侧的塔筒分片1上的凸缘11为第二凸缘。第一凸缘具有凸出于其所在塔筒分片1的侧边的第一凸出部分，第一凸出部分与第二凸缘在竖直方向上至少部分重叠，紧固组件穿过该重叠区域将第一凸缘和第二凸缘固定连接。或者将第二凸缘设置成具有凸出于其所在塔筒分片1的侧边的第二凸出部分，第二凸出部分与第一凸缘在竖直方向上至少部分重叠，紧固组件穿过该重叠区域将第一凸缘和第二凸缘固定连接。
如图9和图11所示，位于相邻两个塔筒分片1上相配合的两个凸缘11，均具有凸出于各凸缘11所在塔筒分片1侧边的凸出部分，且在各凸缘11上还均设置有多个通孔13。具体地，第一凸缘具有凸出于其所在塔筒分片1的侧边的第一凸出部分，第二凸缘具有凸出于其所在塔筒分片1的侧边的第二凸出部分，第一凸出部分和第二凸出部分在竖直方向上至少部分重叠，紧固组件穿过该重叠区域将第一凸缘和第二凸缘固定连接，紧固组件可使用螺栓等紧固连接件。
如图9和图10所示，位于相邻两个塔筒分片1上相配合的两个凸缘11在高度上错开。换而言之，在相配合的两个凸缘11中，靠上的凸缘11的下表面与靠下的凸缘11的上表面处于同一水平面内。这样设置保证了将相邻两个塔筒分片1拼接时，不会出现因为凸缘11在高度上的位置偏差过大而造成连接不牢靠的情况发生。在本实施例中，位置相对应的凸缘11为一一对应的，在本发明未示出的一些实施例中，可在相邻塔筒分片1相对应的位置设置多个凸缘组，即在相邻两个塔筒分片1的侧边的相对应的同一位置，可设置由多个凸缘11组成的凸缘组，沿塔筒分片1的侧边的高度方向，设置多个凸缘组。相邻两个塔筒分片1之间通过多个凸缘组连接，这样可进一步增强塔筒分片1之间的连接强度。
在本发明实施例中，当需要将多个塔筒分片1拼接成塔筒或塔筒段时，只需要将多个塔筒分片1沿周向依次拼接，再将相邻两个塔筒分片1上位置相对应相配合的凸缘11连接固定，即可实现上述目的。进一步地，将多个塔筒段沿纵向拼接可形成塔筒，且相邻塔筒段之间可通过在塔筒段上下两端设置法兰环或焊接的方式将塔筒段连接固定。
为了保证由塔筒段拼接形成的塔筒的整体强度，相邻两个塔筒段上的塔筒分片1的侧边的连接缝不在塔筒的同一条母线上。
本发明实施例还提供了一种风力发电机组，该风力发电机组包括如前任一实施例中的塔筒。使用该塔筒的风力发电机组，可有效地提高轮毂的中心高并降低塔筒的整体质量，可广泛应用于各种风力发电机组。
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，该方法中所涉及的塔筒为如前任一实施例中的塔筒。该构建方法包括：制作多个塔筒分片1，即将钢板经过卷板机卷制形成塔筒分片1；将多个凸缘11与塔筒分片1固定，即将多个凸缘11焊接在塔筒分片1的内壁。
采用焊接的方式可保证凸缘11与塔筒分片1之间的连接强度，而且焊缝的抗疲劳性能好；将相邻两个塔筒分片1上相配合的凸缘11相固定，将多个塔筒分片1沿周向拼接形成塔筒段，即将多个塔筒分片1沿周向拼接后，将相邻两个塔筒分片1上相配合的凸缘11固定连接以完成对相邻两个塔筒分片1的固定，进而可形成一个塔筒段；然后将多个塔筒段沿纵向拼接形成所述塔筒。
本发明实施例还提供了另一种风力发电机组的塔筒的构建方法，该方法中所涉及的塔筒为如前任一实施例中的塔筒。该构建方法包括：制作塔筒段，可通过钢板卷制或其他方式形成多个塔筒段；将多个凸缘11固定在塔筒段内壁上的分片分界处；将塔筒段沿分片分界进行切割分片。需要说明的是，将塔筒段沿分片分界进行切割只是针对塔筒壁进行切割，而不会切割到设置在塔筒段内壁上的凸缘11。
将塔筒段切割后行成多个塔筒分片1，这样设置可保证相邻两个塔筒分片1上的位置相对应的两个凸缘11在连接固定时可以省去将其对齐的步骤，简化了安装的工序，节省了安装时间；最后只需要将多个塔筒分片1沿周向拼接形成多个塔筒段即可。
上述两种塔筒的构建方法还包括将多个塔筒段沿纵向拼接形成塔筒，即将多个塔筒段沿纵向拼接，相邻两个塔筒段之间可通过设置在塔筒段上线两端的环形法兰连接，也可通过焊接的方式将相邻两个塔筒段连接固定。
本发明的风力发电机组的塔筒具有如下有益效果：
本发明提供的风力发电机组的塔筒，通过将塔筒分成多片制造，解决了大直径塔筒制造及运输受限的问题，从而可实现针对大直径塔筒的优化设计，能有效提高轮毂中心高并降低塔筒重量，而且该塔筒连接结构简单合理，安装方便，减轻了施工现场的劳动强度。同时，采用凸缘的连接方式，不需要在塔筒分片上开孔，一定程度上提高了塔筒的整体结构强度。进一步地，采用螺栓连接的方式，且螺栓均设置在塔筒内部，便于施工及维护，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 (11)

1.一种风力发电机组的塔筒，其特征在于，所述塔筒包括多个塔筒分片(1)，各所述塔筒分片(1)的内壁的两侧均设置有多个凸缘(11)，相邻两个所述塔筒分片(1)上的两个所述凸缘(11)相配合，将相邻两个所述塔筒分片(1)固定连接。
2.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，相邻两个所述塔筒分片(1)上相配合的两个所述凸缘(11)等高地设置，所述塔筒还包括多个连接板(12)和多个紧固组件，相邻两个所述塔筒分片(1)上相配合的两个所述凸缘(11)通过所述紧固组件分别与所述连接板(12)固定连接。
3.根据权利要求2所述的塔筒，其特征在于，所述凸缘(11)朝向所述塔筒分片(1)侧边外侧的边缘与所述塔筒分片(1)侧边平齐。
4.根据权利要求3所述的塔筒，其特征在于，所述凸缘(11)和所述连接板(12)上均开设有至少一个通孔(13)，所述紧固组件穿过所述凸缘(11)和所述连接板(12)上的所述通孔(13)将所述凸缘(11)和所述连接板(12)固定连接。
5.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于，所述塔筒还包括多个紧固组件，所述凸缘(11)包括设于相邻两个所述塔筒分片(1)中的一个上的第一凸缘和设于另一个塔筒分片(1)上的第二凸缘，所述第一凸缘和第二凸缘在高度上错开，且所述第一凸缘和所述第二凸缘在竖直方向上至少部分重叠，在重叠区域的所述第一凸缘和所述第二凸缘通过所述紧固组件固定连接。
6.根据权利要求5所述的塔筒，其特征在于，所述第一凸缘和所述第二凸缘在重叠区域分别开设有至少一个通孔(13)，所述紧固组件穿过所述通孔(13)将所述第一凸缘和所述第二凸缘固定连接。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的塔筒，其特征在于，所述多个塔筒分片(1)沿周向拼接形成塔筒段，多个所述塔筒段沿纵向拼接形成所述塔筒。
8.根据权利要求7所述的塔筒，其特征在于，相邻两个所述塔筒段上的所述塔筒分片(1)的侧边的连接缝不在所述塔筒的同一条母线上。
9.一种风力发电机组，包括塔筒，其特征在于，所述塔筒为如权利要求1至8中任一项所述的塔筒。
10.一种风力发电机组的塔筒构建方法，所述塔筒为如权利要求1至8中任一项所述的塔筒，其特征在于，所述构建方法包括：
制作多个塔筒分片(1)；
将多个凸缘(11)固定在所述塔筒分片(1)的内壁；
将相邻两个所述塔筒分片(1)上相配合的所述凸缘(11)相固定；
将多个所述塔筒分片(1)沿周向拼接形成塔筒段；
将多个所述塔筒段沿纵向拼接形成所述塔筒。
11.一种风力发电机组的塔筒构建方法，所述塔筒为如权利要求1至8中任一项所述的塔筒，其特征在于，所述构建方法包括：
制作塔筒段；
将多个凸缘(11)固定在所述塔筒段内壁上的分片分界处；
将所述塔筒段沿所述分片分界进行切割分片，形成多个塔筒分片(1)；
将所述多个塔筒分片(1)沿周向拼接形成所述塔筒段。
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