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CN109441731A - 一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒 - Google Patents

一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒 Download PDF

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CN109441731A
CN109441731A CN201910032365.5A CN201910032365A CN109441731A CN 109441731 A CN109441731 A CN 109441731A CN 201910032365 A CN201910032365 A CN 201910032365A CN 109441731 A CN109441731 A CN 109441731A
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周绪红
王宇航
邓然
曹昀琦
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Chongqing University
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    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
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Abstract

本发明公开了一种具备加劲‑承载双重机制的风电纯钢结构塔筒，涉及风力发电技术领域。该体系上部为普通钢塔筒，下部为高强钢塔筒。所述的高强钢塔筒由筒壁和加劲肋构成。筒壁和加劲肋采用屈服强度不小于420MPa的高强度钢材制成。加劲肋焊接在筒壁内侧，沿环向均匀布置，加劲肋的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板、下法兰板焊接。加劲肋的截面形式可采用带卷边钢板、U形钢或T形钢。当底部截面尺寸较大时，高强钢塔筒可由2～4片高强钢壳体拼装而成。各高强钢壳体的端部焊接带卷边钢板并通过螺栓连接。该体系可同时提高塔筒的强度和稳定性，充分发挥高强度钢材的作用，可减小筒壁厚度、节约造价，施工和运输方便，具有广阔的工程应用前景。

Description

一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域。
背景技术
风电能源是一种无污染、可再生的清洁能源。风电场发电量高、风机运行稳定、制造技术成熟，近年来被广泛投入使用。
纯钢结构由于其制作、施工和安装方便等优点，在风电塔筒中得到了普遍应用。近年来风电能源需求量日益增加，大功率、高塔筒的风电机组越来越成为主流。随着机舱重量和轮毂高度的增加，对塔筒强度和稳定性的要求进一步提高。普通纯钢结构塔筒往往难以满足稳定性要求，在材料强度达到限值之前常由于失稳而过早发生破坏，或为了达到要求所需壁厚较大，造成建造成本的增加。
另一方面，随着我国钢材制造技术的提高、钢材产量的增加，Q420以及更高强度的钢材已经面市。但此类高强度钢材仅大幅度提高了材料强度，而弹性模量增加较小，因此构件刚度提高不大，故直接用于风电塔筒中无法显著改善结构的稳定性。综上所述，开发和研究新型的风电纯钢结构塔筒，使塔筒的稳定性和强度同时得到提高，以满足大功率和高塔筒风电机组的使用要求，是很有必要的。
发明内容
本发明提出一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒：该体系上部为普通钢塔筒，下部为高强钢塔筒。高强钢塔筒由筒壁和加劲肋构成。筒壁和加劲肋采用屈服强度不小于420MPa的高强度钢材制成。加劲肋焊接在筒壁内侧，沿环向均匀布置，加劲肋的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板、下法兰板焊接。加劲肋的截面形式可采用带卷边钢板、U形钢或T形钢。当底部截面尺寸较大时，高强钢塔筒可由2～4片高强钢壳体拼装而成。该体系可同时提高塔筒的强度和稳定性，充分发挥了高强度钢材的作用，可减小筒壁厚度、节约造价，施工和运输方便，具有广阔的工程应用前景。
本发明的技术方案如下：
一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒，该体系包括普通钢塔筒、高强钢塔筒、筒壁、加劲肋、上法兰板、下法兰板、带卷边钢板、U形钢、T形钢、高强钢壳体、螺栓。该体系上部为普通钢塔筒，下部为高强钢塔筒；高强钢塔筒由筒壁和加劲肋构成。
高强钢塔筒的筒壁和加劲肋采用屈服强度不小于420MPa的高强度钢材制成。加劲肋焊接在筒壁内侧，沿环向均匀布置。加劲肋的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板、下法兰板焊接。加劲肋的截面形式可采用带卷边钢板、U形钢或T形钢。
当底部截面尺寸较大时，为满足施工和运输要求，高强钢塔筒可由2～4片高强钢壳体拼装而成。高强钢壳体的端部焊接带卷边钢板并预留螺栓孔，相邻高强钢壳体通过螺栓连接。高强钢壳体的内壁均匀布置加劲肋，加劲肋的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板、下法兰板焊接。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)塔筒筒壁采用高强度钢材制作，并设置高强度钢加劲肋与筒壁和上、下法兰板紧密连接，共同受力，使塔筒的强度和稳定性都得到较大程度的提高。
(2)塔筒可分解成2～4片高强钢壳体，分片进行制作和拼装，解决了塔筒截面尺寸较大时运输和施工困难的问题。
附图说明
图1为本发明的整体示意图；
图2为本发明的高强钢塔筒竖向剖面示意图；
图3为本发明的高强钢塔筒横截面及加劲肋形式示意图；
图4为本发明的高强钢壳体构造和拼装示意图；
图中：1-普通钢塔筒、2-高强钢塔筒、3-筒壁、4-加劲肋、5-上法兰板、6-下法兰板、7-带卷边钢板、8-U形钢、9-T形钢、10-高强钢壳体、11-螺栓。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒，该体系上部为普通钢塔筒(1)，下部为高强钢塔筒(2)。
如图2所示，高强钢塔筒(2)由筒壁(3)和加劲肋(4)构成；筒壁(3)和加劲肋(4)采用屈服强度不小于420MPa的高强度钢材制成；加劲肋(4)焊接在筒壁(3)内侧，并且加劲肋(4)的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板(5)、下法兰板(6)焊接。
如图3所示，加劲肋(4)在筒壁(3)内侧沿环向均匀布置；加劲肋(4)的截面形式可采用带卷边钢板(7)、U形钢(8)或T形钢(9)。
如图4所示，当底部截面尺寸较大时，为满足施工和运输要求，高强钢塔筒(2)可由2～4片高强钢壳体(10)拼装而成；高强钢壳体(10)的端部焊接带卷边钢板(7)并预留螺栓孔，相邻高强钢壳体(10)通过螺栓(11)连接；高强钢壳体(10)的内壁均匀布置加劲肋(4)。
本发明提出了一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒。该体系可同时提高塔筒的强度和稳定性，充分发挥了高强度钢材的作用，可减小筒壁厚度、节约造价，施工和运输方便，具有广阔的工程应用前景。
以上所述仅仅是本发明的优选实施方案，但是本发明并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似方式替代，这些也应视作本发明的保护范围。
尽管本文较多地使用了：1-普通钢塔筒、2-高强钢塔筒、3-筒壁、4-加劲肋、5-上法兰板、6-下法兰板、7-带卷边钢板、8-U形钢、9-T形钢、10-高强钢壳体、11-螺栓等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明的精神相违背的。

Claims (3)

1.一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒，涉及风力发电技术领域；该体系包括普通钢塔筒(1)、高强钢塔筒(2)、筒壁(3)、加劲肋(4)、上法兰板(5)、下法兰板(6)、带卷边钢板(7)、U形钢(8)、T形钢(9)、高强钢壳体(10)、螺栓(11)；该体系上部为普通钢塔筒(1)，下部为高强钢塔筒(2)；高强钢塔筒(2)由筒壁(3)和加劲肋(4)构成。
2.根据权利要求1所述的具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒，其特征在于：筒壁(3)和加劲肋(4)采用屈服强度不小于420MPa的高强度钢材制成；加劲肋(4)焊接在筒壁(3)内侧，沿环向均匀布置；加劲肋(4)的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板(5)、下法兰板(6)焊接；加劲肋(4)的截面形式可采用带卷边钢板(7)、U形钢(8)或T形钢(9)。
3.根据权利要求1所述的具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒，其特征在于：当底部截面尺寸较大时，为满足施工和运输要求，高强钢塔筒(2)可由2～4片高强钢壳体(10)拼装而成；高强钢壳体(10)的端部焊接带卷边钢板(7)并预留螺栓孔，相邻高强钢壳体(10)通过螺栓(11)连接；高强钢壳体(10)的内壁均匀布置加劲肋(4)，加劲肋(4)的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板(5)、下法兰板(6)焊接。
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