CN115324831A - 一种分片式密贴抗疲劳风电塔筒及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于风电塔筒技术领域，具体涉及分片式密贴抗疲劳风电塔筒及其安装方法。一种分片式密贴抗疲劳风电塔筒，由若干塔筒节段从下至上组装而成；每一个塔筒节段在环向上由多个塔筒片组成多边形；其中，所述塔筒片为两侧带有转角的对称结构，其上部设有竖向布置的多个安装槽，下部均布安装孔；环向上相邻的塔筒片通过环向连接装置连接；竖向上相邻节段的塔筒片之间通过竖向连接装置连接。本发明解决了传统法兰连接方式存在的偏心受力问题和普通高强螺栓松动脱落问题，同时，多边形分片式风电塔筒降低了加工和运输难度，简化了施工，促进效率提高；采用结构型高强铆钉的连接段可实现免维护，节省了维护成本。

Description

一种分片式密贴抗疲劳风电塔筒及其安装方法

技术领域

本发明属于风电塔筒技术领域，具体涉及分片式密贴抗疲劳风电塔筒及其安装方法。

背景技术

现今随着科技水平的快速发展，风电机组逐步向大型化和海洋化发展，为了更高效的利用风能资源，风机叶轮直径和塔筒高度不断增加，塔筒直径需求越来越大，受公路运输的限制，并且现场施工拼装难度大。预制装配式技术在风电塔领域的应用可以很好的解决此类问题。科学合理的尺寸和重量的单个分片塔筒构件可有效实现高耸、大直径塔筒的运输和安装。

目前传统法兰连接的构造形式不利于分片塔筒之中，竖向焊接的疲劳问题严重影响连接构件的寿命。另外风电塔筒中传统法兰存在偏心受力问题，导致螺栓应力幅显著。传统风电塔筒连接普遍采用普通高强度螺栓，此类螺栓采用高强钢制造，且通过冷加工工艺形成连续性升角螺纹，应力集中问题突出且易出现松弛脱落。此外，普通高强螺栓处于持续高应力状态，容易出现延迟断裂问题，进而引起分片塔筒连接处的整体失效，最终影响整个风电机组的安全可靠性。另外传统风电塔筒在工作过程中，法兰盘处于偏心受拉状态，当法兰盘的外侧边缘张开位移后，螺栓的应力会随筒壁拉力线性增大，应力幅也会显著增加，因此，传统法兰盘构造存在一定缺陷，无法较大程度地保证螺栓纯受拉的受力模式，同时在海洋环境中，风电机组还会面临高盐雾、高湿度环境条件下腐蚀介质的侵蚀问题，法兰的张开会引入腐蚀介质进入内部，造成连接部位的腐蚀疲劳耦合损伤。

发明内容

本发明目的在于解决现有的塔筒结构及连接方式存在的问题，提供一种分片式密贴抗疲劳风电塔筒，该塔筒采用预制的塔筒分片和高强螺栓进行组装，所有塔筒分片结构相同，不受塔筒高度的限制，可根据高度需要进行组装，同时，降低了加工难度，可以批量生产，施工简单，提高安装效率。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种分片式密贴抗疲劳风电塔筒，由若干塔筒节段从下至上组装而成；每一个塔筒节段在环向上由多个塔筒片组成多边形；其中，所述塔筒片为两侧带有转角的对称结构，其上部设有竖向布置的多个安装槽，下部均布安装孔；环向上相邻的塔筒片通过环向连接装置连接；竖向上相邻节段的塔筒片之间通过竖向连接装置连接。

优选地，所述的环向连接装置包括塔筒片两侧设置的环向连接翼板，所述环向连接翼板上设有竖向布置的多个连接孔；相邻的环向连接翼板采用结构型高强铆钉连接。

优选地，所述的竖向连接装置包括内侧翼板和外侧翼板，所述内侧翼板和外侧翼板上均布若干安装孔。

优选地，所述结构型高强铆钉的钉杆上设有独立环状螺纹结构。

优选地，每一个塔筒节段在环向上由六个塔筒片组成十二边形。

本发明还进一步提供上述分片式密贴抗疲劳风电塔筒的安装方法，包括：

（1）、将多个塔筒片的环向连接装置通过结构型高强铆钉依次连接，组成一节多边形塔筒节段；其中，相邻的环向连接装置连接后形成塔筒内部的加劲肋；

（2）、分别在上、下两个塔筒节段的连接位置放置竖向连接装置；并采用拉铆技术用结构型高强铆钉将内、外侧的竖向连接装置与塔筒片连接固定；结构型高强铆钉与下一节段塔筒顶部的安装槽匹配，与上一节段塔筒底部的安装孔匹配。

本发明提供一种分片式密贴抗疲劳风电塔筒及其安装方法，解决了传统法兰连接方式存在的偏心受力问题和普通高强螺栓松动脱落问题，同时，多边形式分片风电塔筒降低了加工和运输难度，简化了施工，促进效率提高；采用结构型高强铆钉的连接段可实现免维护，节省了维护成本。

附图说明

图1为本发明实施例中一种分片式密贴抗疲劳风电塔筒的整体结构示意图；

图2为塔筒片的结构示意图；

图3为本发明实施例的风电塔筒内部构造示意图；

图4为内侧连接翼板的结构示意图；

图5为结构型高强铆钉的结构示意图；

图6为安装过程示意图；

图中：1.塔筒片；2.环向连接翼板；3.结构型高强铆钉；4.内侧连接翼板，5.外侧连接翼板；101.安装孔；102.安装槽；201.连接孔；301.钉杆；302.套环；303.独立环状螺纹结构；401.完成固定部分；402.临时限位卡钳。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。

本实施例提供的分片式密贴抗疲劳风电塔筒，如图1所示，自下而上由多个结构相同的塔筒节段依次相连组成。其中，每一个塔筒节段为十二边形，由六片预制的转角折线形塔筒片、环向连接装置、竖向连接装置、结构型高强铆钉组成。

如图2所示，塔筒片1为折线形式的对称结构，两侧带有转角，其末端为向内延伸的环向连接翼板2，环向连接翼板2上竖向布置多个预留的结构型高强铆钉的连接孔201。环向上相邻塔筒片的环向连接翼板2在连接完成以后，同时充当内部的加劲肋作用，提高风电塔筒的整体刚度。塔筒片1上部设有预留的结构型高强铆钉的安装槽102，下部设有预留的结构型高强铆钉的安装孔101。

如图3所示，竖向上相邻的塔筒节段之间通过内侧连接翼板4、外侧连接翼5板和结构型高强铆钉3连接。内侧连接翼板4和外侧翼板连接翼板5的结构相同，如图4所示，内侧连接翼板4预留6排安装孔，其中上部的3排用于连接上方的塔筒片，下部的3排用于连接下方的塔筒片。

结构型高强铆钉3的结构如图5所示，包括钉杆301和套环302，在钉杆301上加工有独立环状螺纹结构303，该独立环状螺纹结构由多个独立环槽构成，使得加工工艺更简化，能够有效提升加工精度和减小初始缺陷；且螺纹牙型采用独立环状结构设计，利用拉铆连接技术，通过挤压变形实现新型结构型高强铆钉与套环的紧密贴合，形成永久形固定，保证了连接部位的强度、可靠性、抗震性以及疲劳性能，并为塔筒提供了更稳定的连接支持，可实现连接段免维护的效果。

本实施例的分片式密贴抗疲劳风电塔筒，如图6所示，安装过程为：

（1）塔筒片的环向连接

先将两个塔筒片的环向连接翼板对齐，结构型高强铆钉3的钉杆301依次穿过两个塔筒片的环向连接翼板2的连接孔201，将套环302置于其末端，通过拉铆技术将其拉紧，并完成固定。其他塔筒片重复上述步骤，完成环向安装。

（2）塔筒片的竖向连接

将内侧连接翼板4和外侧连接翼板5上部的3排安装孔与下一节段塔筒下部预留的安装孔对齐，将结构型高强铆钉3的钉杆301依次穿过外侧连接翼板5、塔筒片1的筒壁、内侧连接翼板4，将套环302置于钉杆末端的独立环状螺纹结构303上，通过拉铆技术将其拉紧，并完成固定，如图6所示完成固定部分401。另将结构型高强铆钉的钉杆301依次穿过外侧连接翼板5、内侧连接翼板下部的3排安装孔，将套环置于钉杆末端的独立环状螺纹结构303上，使其先卡住不脱落，形成可拆卸式临时限位卡钳402，如图6所示。

将形成的可拆卸式临时限位卡钳，通过铆钉杆的位置与上一节段塔筒上部的安装槽202进行匹配对齐，并沿着安装槽下放，如图6所示。将下部的3排铆钉通过拉铆技术固定，完成安装。

完成上述两个步骤后，塔筒的上、下两节安装完成，形成如图1所示的风电塔筒。

Claims (6)

1.一种分片式密贴抗疲劳风电塔筒，由若干塔筒节段从下至上组装而成；其特征在于：每一个塔筒节段在环向上由多个塔筒片组成多边形；其中，所述塔筒片为两侧带有转角的对称结构，其上部设有竖向布置的多个安装槽，下部均布安装孔；环向上相邻的塔筒片通过环向连接装置连接；竖向上相邻节段的塔筒片之间通过竖向连接装置连接。

2.根据权利要求1所述的分片式密贴抗疲劳风电塔筒，其特征在于：所述的环向连接装置包括塔筒片两侧设置的环向连接翼板，所述环向连接翼板上设有竖向布置的多个连接孔；相邻的环向连接翼板采用结构型高强铆钉连接。

3.根据权利要求1所述的分片式密贴抗疲劳风电塔筒，其特征在于：所述的竖向连接装置包括内侧翼板和外侧翼板，所述内侧翼板和外侧翼板上均布若干安装孔。

4.根据权利要求1-3任一项所述的分片式密贴抗疲劳风电塔筒，其特征在于：所述结构型高强铆钉的钉杆上设有独立环状螺纹结构。

5.根据权利要求1-3任一项所述的分片式密贴抗疲劳风电塔筒，其特征在于：每一个塔筒节段在环向上由六个塔筒片组成十二边形。

6.一种如权利要求1-3任一项所述的分片式密贴抗疲劳风电塔筒的安装方法，其特征在于，包括：

（1）、将多个塔筒片的环向连接装置通过结构型高强铆钉依次连接，组成一节多边形塔筒节段；其中，相邻的环向连接装置连接后形成塔筒内部的加劲肋；

（2）、分别在上、下两个塔筒节段的连接位置放置竖向连接装置；并采用拉铆技术用结构型高强铆钉将内、外侧的竖向连接装置与塔筒片连接固定；结构型高强铆钉与下一节段塔筒顶部的安装槽匹配，与上一节段塔筒底部的安装孔匹配。

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