CN112576451A - 一种塔架、塔筒段以及塔筒段的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塔架、塔筒段以及塔筒段的制造方法，其中，塔筒段包括筒体和两个分别设于筒体的两端的端部法兰；筒体包括沿周向设置的至少两个筒体片，相邻两个筒体片之间通过沿筒体的轴向设置的纵向法兰组连接；纵向法兰组包括分别焊接于两个筒体片侧壁的第一法兰和第二法兰，第一法兰和第二法兰中，仅有第一法兰设有缺口，缺口能够在纵向法兰组和筒体片的内壁之间形成沿轴向设置的让位空间。能够简化塔筒段的制作工艺、提高制作效率并可有效降低成本。

Description

一种塔架、塔筒段以及塔筒段的制造方法

技术领域

本发明涉及风力发电设备技术领域，具体涉及一种塔架、塔筒段以及塔筒段的制造方法。

背景技术

风力发电机组中，塔架是承重、承压和承受载荷的组件，其结构直接影响风力发电机组的工作可靠性，因此为保证塔架的结构强度，塔架往往结构巨大。圆筒式塔架是目前较为常用的一种塔架结构，通常是将多个塔筒段沿纵向连接而成，其中每个塔筒段沿周向被分为多片以便运输，各片之间可通过纵向法兰组连接，纵向法兰组包括两个分别连接于相邻两片结构的纵向法兰。

现有技术中，塔筒段的分片结构往往分为以下两种：

一种是每组纵向法兰组中，在两个纵向法兰之间有间隔，每个纵向法兰在焊接时，需要在纵向法兰的两侧分别焊接；在焊接完成后，需要在两个纵向法兰之间使用带火焰切割枪的小车对塔筒段进行切割。为保障切割小车连续切割，需要在切割过程中，保障切割小车前进路线畅通无障碍；同时，为保障切缝之后塔筒段的整体性，需要紧随切割小车的尾部通过螺栓连接切缝两侧的纵向法兰，在安装时，需要在两个纵向法兰之间增加间隔条，以保障两个纵向法兰之间形成摩擦连接副，防止螺栓受剪破坏及纵向法兰变形，该间隔条成本较高。

另一种是先在塔筒段的内壁切出纵向的长槽，再将纵向法兰组放入长槽中，分别在塔筒段内壁和外壁与纵向法兰组进行焊接。该方案在切槽之前需要额外的工装，跨越连接在塔筒段的侧壁要切割位置的两侧，保障切槽过程中塔筒段的整体性，防止长槽产生较大的变形；而且需要在塔筒段的内壁和外壁对纵向法兰进行焊接，焊接工作量较大，耗时较长。

因此，如何简化塔筒段的制作工艺、提高制作效率并可有效降低成本，是本领域技术人员所需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种塔架、塔筒段以及塔筒段的制造方法，能够简化塔筒段的制作工艺、提高制作效率并可有效降低成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种塔筒段，其包括筒体和两个分别设于所述筒体的两端的端部法兰；所述筒体包括沿周向设置的至少两个筒体片，相邻两个所述筒体片之间通过沿所述筒体的轴向设置的纵向法兰组连接；所述纵向法兰组包括分别焊接于两个所述筒体片侧壁的第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰中，仅有所述第一法兰设有缺口，所述缺口能够在所述纵向法兰组和所述筒体片的内壁之间形成沿轴向设置的让位空间。

将塔筒段切割后，拆除各纵向法兰组的连接，以拆除每个纵向法兰组所连接的两个筒体片之间的连接，获得至少两个处于分离状态的筒体片，筒体片的放置高度(与轴向垂直的方向)相较于塔筒段的高度低，各筒体片可以堆叠放置，减少占用空间且放置稳定、便于运输。

将各筒体片运输至现场时，需要对整个塔架进行组装，先将各筒体片通过纵向法兰组连接以形成塔筒段，然后再将各塔筒段通过端部法兰依次组装形成塔架即可，安装较为方便。

让位空间的存在可以保证在从外侧对塔筒段进行切割时，避免由于直线度等误差的存在，误切纵向法兰组。并且，由于让位空间是由第一法兰的缺口形成，因此，该第一法兰和第二法兰在连接状态下，除缺口处的位置外可紧密贴合，从而使得该纵向法兰组的结构更稳定，保证连接于第一法兰和第二法兰之间的螺栓受力均匀，安装方便。

由于第一法兰和第二法兰为非对称结构，制作时，仅需在一个法兰(第一法兰)设置缺口即可，无需对两个法兰(第一法兰和第二法兰)均设置缺口，进而可简化加工操作、降低加工成本。

可选地，所述第一法兰的厚度大于所述第二法兰的厚度。

可选地，所述缺口设于所述第一法兰朝向所述第二法兰和所述筒体片的内壁的一侧棱。

可选地，所述第一法兰和所述第二法兰通过螺栓固定连接。

可选地，所述让位空间的深度和宽度均不小于5mm。

可选地，所述让位空间的深度不小于所述让位空间的宽度。

可选地，所述第一法兰和所述筒体内壁之间通过熔透焊固定或双面焊固定，所述第二法兰和所述筒体内壁之间通过熔透焊固定或双面焊固定。

本发明还提供了一种塔架，其包括多个如上所述的塔筒段，各所述塔筒段之间通过端部法兰连接。

本发明还提供了一种基于上述塔筒段的塔筒段的制造方法，其包括如下步骤：

S1：将两个端部法兰分别固设于所述筒体的两端以获得塔筒段，两个所述端部法兰的标识线沿纵向对齐；

S2：将连接状态的纵向法兰组焊接固定于所述筒体的内壁，使所述标识线位于所述纵向法兰组的让位空间内；

S3：以两个所述端部法兰的标识线为基准在所述筒体的外壁划切割基准线；

S4：分别以各所述切割基准线为基准从外侧切割所述塔筒段；

S5：拆除所述纵向法兰组的连接，以形成至少两个分离的筒体片。

可选地，步骤S1中，所述端部法兰为环状整体法兰。

可选地，在步骤S1和步骤S2之间还包括步骤S11：以所述标识线为基准在所述筒体的内壁划内基准线；步骤S2中，以所述内基准线为基准将连接状态的纵向让位兰组焊接固定于所述筒体的内壁，使所述内基准线位于所述让位空间内。

具有上述塔筒段的塔架，以及基于上述塔筒段的塔筒段制造方法，其技术效果均与上述塔筒段的技术效果类似，为节约篇幅，在此不再赘述。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的塔筒段的结构示意图；

图2-图4是纵向法兰组与筒体内壁连接状态下的结构示意图；

图5是本发明实施例所提供的塔筒段的制造方法的流程框图；

图6是图5的详细流程框图。

附图1-6中，附图标记说明如下：

1-筒体，11-筒体片；

2-端部法兰；

3-纵向法兰组，31-第一法兰，311-缺口，32-第二法兰，33-螺栓；

4-让位空间；

5-切缝；

61-熔透焊缝，62-外焊缝，63-内焊缝。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-6，图1是本发明实施例所提供的塔筒段的结构示意图；图2-图4是纵向法兰组与筒体内壁连接状态下的结构示意图；图5是本发明实施例所提供的塔筒段的制造方法的流程框图；图6是图5的详细流程框图。

本发明实施例提供了一种塔架、塔筒段及塔筒段的制造方法，其中，塔架包括多个塔筒段，具体的，如图1所示，该塔筒段包括筒体1和两个分别设于筒体1的两端的端部法兰2，该端部法兰2用于与相邻的塔筒段连接，即多个塔筒段通过端部法兰2连接以形成塔架。

筒体1包括沿周向设置的至少两个筒体片11，相邻两个筒体片11通过纵向法兰组3连接，该纵向法兰组3沿筒体1的轴向方向设置。具体的，该纵向法兰组3包括第一法兰31和第二法兰32，该第一法兰31和第二法兰32分别连接于相邻的两个筒体片11，并且，第一法兰31和第二法兰32中，仅有第一法兰31设有缺口311，该缺口311设于第一法兰31朝向筒体片11侧壁的一侧，并可在纵向法兰组3和筒体片11的内壁之间形成沿轴向(纵向)设置的让位空间4。也就是说，第一法兰31设有缺口311，第二法兰32没有缺口311。

相应的，本实施例中还基于上述塔筒段提供了塔筒段的制造方法，如图5所示，该塔筒段的制造方法具体包括如下步骤：

S1：将两个端部法兰2分别固设于各筒体1的两端以获得塔筒段，两个端部法兰2的标识线沿纵向对齐。

其中，每个端部法兰2均设有至少两个标识线(具体的每个端部法兰2的标识线的数量可根据筒体片11的数量确定)，两个端部法兰2分别焊接于筒体1的两端固定，筒体1两端的端部法兰2的标识线一一对应地对齐设置。

S2：将连接状态的纵向法兰组3焊接固定于筒体11的内壁，使标识线位于纵向法兰组3的让位空间4内。

纵向法兰包括第一法兰31和第二法兰32，先将第一法兰31和第二法兰32连接并将处于连接状态的纵向法兰组3整体与筒体1的内壁焊接固定，可避免在焊接过程中发生热变形导致后期二者无法连接的情况。

具体的，纵向法兰组3在与筒体1内壁焊接固定时，使得端部法兰2的标识线对准纵向法兰组3的缺口311(第一法兰31的缺口311)，即标识线的延长线能够位于让位空间4内。本实施例中，纵向法兰组3的数量至少为两组，分别将各组纵向法兰组3按照上述方式与筒体1的内壁焊接固定。

S3：以两个端部法兰2的标识线为基准在筒体1的外壁划切割基准线。

两个端部法兰2的标识线沿纵向对齐，然后以筒体1两端对齐的标识线为基准，在筒体1的外壁划切割基准线，由于标识线位于让位空间4内，因此，切割基准线也落入让位空间4的范围内。

S4：分别以各切割基准线为基准从外侧切割塔筒段。

纵向法兰组3位于筒体1的内侧，切割塔筒段时是从筒体1的外部进行操作，由于切割基准线也落入让位空间4的范围内，因此，在切割时，不会对纵向法兰组3进行切割，并且让位空间4内还能够用于存储切割碎屑，便于切割的顺利进行。

并且，由于是从外侧对塔筒段进行切割，沿切割线路径上无障碍物，可沿切割基准线完成连续的切割操作，自动化程度高。

依次按照各切割基准线为基准切割塔筒段。

S5：拆除各纵向法兰组3的连接，以形成至少两个分离的筒体片11。

塔筒段切割后，拆除各纵向法兰组3的连接，以拆除每个纵向法兰组3所连接的两个筒体片11之间的连接，获得至少两个处于分离状态的筒体片11，此时，每个筒体片11的端部分别连接有切割后的部分端部法兰2，筒体片11的放置高度(与轴向垂直的方向)相较于塔筒段的高度低，各筒体片可以堆叠放置，减少占用空间且放置稳定、便于运输。

将各筒体片11运输至现场时，需要对整个塔架进行组装，先将各筒体片11通过纵向法兰组3连接以形成塔筒段，然后再将各塔筒段通过端部法兰依次组装形成塔架即可，安装较为方便。

本实施例中，由第一法兰31设置的缺口311形成上述让位空间4，该让位空间4的存在可以保证在从外侧对塔筒段进行切割时，避免由于直线度等误差的存在，误切纵向法兰组3。并且，由于让位空间4是由第一法兰31的缺口311形成，因此，该第一法兰31和第二法兰32在通过螺栓33连接的状态下，除缺口311处的位置外可紧密贴合，从而使得该纵向法兰组3的结构更稳定，保证连接于第一法兰31和第二法兰32之间的螺栓33受力均匀，安装方便。

本实施例中，第一法兰31和第二法兰32为非对称结构，制作时，仅需在一个法兰(第一法兰31)设置缺口311即可，无需对两个法兰(第一法兰31和第二法兰32)均设置缺口311，进而可简化加工操作、降低加工成本。

另外，纵向法兰组3在与筒体1内壁焊接固定前处于连接状态，在切割过程中，由于纵向法兰组3处于连接状态，切割完成后由于纵向法兰组3的连接，相邻两个塔筒片仍处于连接状态，整体结构稳定，如此一来可避免切割过程中，塔筒段发生较大的变形，进而保证该塔筒段的圆度，进而便于后期现场安装操作。并且，第一法兰31和第二法兰32通过螺栓33固定后，整体与筒体1内壁固定，并在对塔筒段切割完成后拆装纵向法兰组3，如此一来，仅需将纵向法兰组3完成一次组装和拆装即可，减少重复性操作、效率较高。

在上述实施例中，第一法兰31的厚度大于第二法兰32的厚度。该第一法兰31设有缺口311，该缺口311朝向第二法兰32和筒体1内壁设置，此时，将第一法兰31的厚度设置较大，可使其具有较好的刚性，减小加工后的变形量，使其在于第二法兰32配合时能够具有较好的直线度，保证二者能够紧密贴合。

进一步的，本实施例中，缺口311设于第一法兰31朝向第二法兰32和筒体片11的内壁的一侧棱。该缺口311能够在第一法兰31、第二法兰32和筒体片11的内壁三者之间形成上述让位空间4。或者，本实施例中，还可以将缺口311设于第一法兰31朝向筒体片11的内壁的一侧面，此时，让位空间4形成于第一法兰31和筒体片11的内壁之间。而将让位空间4设于第一法兰31、第二法兰32和筒体片11三者之间，可减小对第一法兰31的厚度及强度要求，简化加工工艺。

具体的，本实施例中，对于该缺口311的具体形状不做限制，如图2所示，可以将该缺口311设置为在上述侧棱处斜切的倒角，或者如图3和4将该缺口311设置为设于上述侧棱处的凹槽均可。

在上述实施例中，让位空间4的深度和宽度均不小于5mm，其中，让位空间4的深度是指沿第一法兰31和第二法兰32之间的贴合面方向的尺寸，让位空间4的宽度是指沿筒体1周向方向的尺寸。深度和宽度均不小于5mm，可保证该容纳空间的大小足够，以避免纵向法兰组3对塔筒段的切割造成干涉，并可足够容纳切割碎屑。

当然，让位空间4的大小由其深度和宽度决定，具体的让位空间4的宽度与标识线对准，切割时保证切缝5位于该让位空间4的宽度范围内，该宽度若设置过大则会影响第一法兰31的结构强度，因此，为保证具有足够大小的让位空间4，本实施例中，将让位空间4的深度不小于让位空间4的宽度，在保证第一法兰31的结构强度的前提下具有足够大的让位空间4，具体的，该让位空间4的具体尺寸在此不做限制，可根据实际情况进行设置。

在上述实施例中，第一法兰31和筒体1的内壁之间，以及第二法兰32和筒体1内壁之间均为熔透焊固定或双面焊固定。详细的讲，熔透焊缝61如图2和图3所示，将纵向法兰组3整体焊接至筒体1内壁时，从纵向法兰组3的外侧与筒体1内壁之间进行熔透焊以固定第一法兰31或第二法兰32，双面焊焊缝如图4所示，当将纵向法兰组3整体焊接至筒体1内壁时，从纵向法兰组3的外侧与筒体1内壁之间焊接并形成外焊缝62，当切割完成后，纵向法兰组3拆卸后，可从第一法兰31和第二法兰32的内侧与筒体1内壁之间焊接以形成内焊缝63。其中，纵向法兰组3的外侧是指远离让位空间4的一侧，纵向法兰组3的内侧是指朝向让位空间4的一侧。将第一法兰31和第二法兰32与筒体1内壁通过双面焊接固定，可保证第一法兰31和第二法兰32与筒体1之间的连接更为稳定，进而保证各筒体片11组装形成的塔筒段的结构稳定。

在上述塔筒段的制造方法的步骤S1中，端部法兰2在与筒体1的端部连接前是环状整体法兰，也就是说，切割塔筒段时，同时切割筒体1和位于筒体1端部的端部法兰2。或者，本实施例中，还可以将端部法兰2直接通过分片式结构拼接形成，在将端部法兰2与筒体1的端部焊接固定之前，先将分片式结构拼接形成环形结构的端部法兰2即可，而直接使用环状整体法兰的方案，无需拼装分片式结构，减少操作工序，同时还可消除拼装过程中引入的偏差等，保证端部法兰2的精度，便于后期对各塔筒段进行组装。

在上述实施例中，在步骤S1和步骤S2之间还包括步骤S11：以标识线为基准在筒体1的内壁划内基准线，然后在步骤S2中，以内基准线为基准将连接状态的纵向法兰组3焊接固定于筒体1的内壁，使内基准线位于让位空间4内。也就是说，在将纵向法兰组3与筒体1内壁固定之前，先根据筒体1两端的端部法兰2的标识线在筒体1内壁划内基准线，然后根据该内基准线确定纵向法兰组3的固定位置。如此一来便于在固定纵向法兰组3时，观察其位置是否正确。

由于切割基准线和内基准线均是基于端部法兰2的标识线划出，因此，切割基准线和内基准线共面且二者所在平面能够垂直于筒体1侧壁并经过筒体1的轴心。因此，后期在沿切割基准线切割时，便于及时发现切割位置是否偏离基准，以便及时更正。

具体的，本实施例中，根据内基准线，先通过点焊或定位工装等将纵向法兰组3与筒体1内壁固定，然后再沿纵向法兰组3的外侧与筒体1内壁之间的连接处进行焊接。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种塔筒段，其特征在于，包括筒体(1)和两个分别设于所述筒体(1)的两端的端部法兰(2)；

所述筒体(1)包括沿周向设置的至少两个筒体片(11)，相邻两个所述筒体片(11)之间通过沿所述筒体(1)的轴向设置的纵向法兰组(3)连接；

所述纵向法兰组(3)包括分别焊接于两个所述筒体片(11)侧壁的第一法兰(31)和第二法兰(32)，所述第一法兰(31)和所述第二法兰(32)中，仅有所述第一法兰(31)设有缺口(311)，所述缺口(311)能够在所述纵向法兰组(3)和所述筒体片(11)的内壁之间形成沿轴向设置的让位空间(4)。

2.根据权利要求1所述的塔筒段，其特征在于，所述第一法兰(31)的厚度大于所述第二法兰(32)的厚度。

3.根据权利要求2所述的塔筒段，其特征在于，所述缺口(311)设于所述第一法兰(31)朝向所述第二法兰(32)和所述筒体片(11)的内壁的一侧棱。

4.根据权利要求1-3任一项所述的塔筒段，其特征在于，所述第一法兰(31)和所述第二法兰(32)通过螺栓(33)固定连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的塔筒段，其特征在于，所述让位空间(4)的深度和宽度均不小于5mm。

6.根据权利要求5所述的塔筒段，其特征在于，所述让位空间(4)的深度不小于所述让位空间(4)的宽度。

7.根据权利要求1-3任一项所述的塔筒段，其特征在于，所述第一法兰(31)和所述筒体(1)内壁之间通过熔透焊固定或双面焊固定，所述第二法兰(32)和所述筒体(1)内壁之间通过熔透焊固定或双面焊固定。

8.一种塔架，其特征在于，包括多个如权利要求1-7任一项所述的塔筒段，各所述塔筒段之间通过端部法兰(2)连接。

9.一种基于权利要求1-7任一项所述的塔筒段的塔筒段的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将两个端部法兰分别固设于所述筒体的两端以获得塔筒段，两个所述端部法兰的标识线沿纵向对齐；

S2：将连接状态的纵向法兰组焊接固定于所述筒体的内壁，使所述标识线位于所述纵向法兰组的让位空间内；

S3：以两个所述端部法兰的标识线为基准在所述筒体的外壁划切割基准线；

S4：分别以各所述切割基准线为基准从外侧切割所述塔筒段；

S5：拆除所述纵向法兰组的连接，以形成至少两个分离的筒体片。

10.根据权利要求9所述的塔筒段的制造方法，其特征在于，

步骤S1中，所述端部法兰为环状整体法兰。

11.根据权利要求9所述的塔筒段的制造方法，其特征在于，在步骤S1和步骤S2之间还包括步骤S11：以所述标识线为基准在所述筒体的内壁划内基准线；

步骤S2中，以所述内基准线为基准将连接状态的纵向法兰组焊接固定于所述筒体的内壁，使所述内基准线位于所述让位空间内。

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