风力发电机组基础加固系统及加固方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明属于风电发电机组基础加固技术领域，具体涉及一种风力发电机组基础加固系统及加固方法。
[0002]【背景技术】:
风力发电项目在我国发电领域里有了较大的发展，埋入式塔筒基础占有率比较高，由于设计标准较低，部分工程施工质量较差，导致部分风电机组基础出现基础环与混凝土间缝隙加大，塔筒振动超标，基础出现开裂等问题，严重威胁风电机组安全稳定运行。由于风力发电机组一般都安装在70米以上的高度，塔筒在固有的自振及风压的作用下，与塔筒刚性连接的基础环在与已形成缝隙的混凝土缝隙处始终处于振动的状态，振幅、振动方向及水平方向作用力的大小随着风压的变化不断在变化。
[0003]现有的解决基础环与混凝土间缝隙加大的方法是向缝隙中注入环氧树脂胶及高强灌浆料，存在的主要问题是环氧树脂胶及高强灌浆料需要一定的固化时间，由于基础环在与已形成缝隙的混凝土缝隙处始终处于振动的状态，处于不断搅拌状态的环氧树脂胶或高强灌浆料固化条件较差，在达到固化强度前基础环在环氧树脂或高强灌浆料间已经形成缝隙，不能形成有效强度，受到比较大的振动后，固化后的树脂或高强灌浆料逐渐被磨碎，缝隙越来越大。
[0004]申请号201510183824.1发明专利表述了一种风力发电机组基础加固系统及加固方法，通过对布置在基础环外侧的六边形钢梁施加预拉力，对基础环周边混凝土施加预应压力，解决基础疲劳产生开裂的问题，并提供了方法。该专利的问题主要是:1、在钢骨混凝土梁(6)没有施加预应力的前，就要完成向损伤空洞(12)灌注高强灌浆料，向缝隙(11)注入环氧树脂胶，由于钢骨混凝土梁(6)能够施加预应力的过程需要20多天的时间，由于基础环在缝隙处的振动，注入的环氧树脂胶和高强灌浆料很难形成有效强度；2、正六边形钢梁(5)对称分布在基础环外侧，每根钢梁的中心点均与基础环外壁接触，在钢骨混凝土梁(6 )没有施加预应力之前，正六边形钢梁(5 )及浇筑混凝土后的钢骨混凝土梁(6 )随着基础环一起振动，钢骨混凝土梁(6)在养护期不间断受振动的影响，水泥与钢筋及钢梁脱壳，达不到强度设计的要求；3、钢骨混凝土梁(6)随着基础环一起振动，钢骨混凝土梁(6)，基础环壁与钢骨混凝土梁(6)间形成了缝隙，失去了控制基础环水平方向振动的作用；4、仅靠6根钢梁两端的4根，总计24根锚杆对基础周边混凝土产生的预应压力，该预应力及钢骨混凝土梁(6)与柱墩表面产生的摩擦力能大于塔筒作用在柱墩(9)上表面水平方向的正常运行载荷或极端荷载；5、钢筋混凝土失去作用后，紧靠正六边形钢梁(5)中的6个点控制基础环水平方向振动，应力集中，基础环(8 )，正六边形钢梁(5 )及预应力锚杆组合件(7 )产生疲劳；6、锚杆(13)布置在柱墩(9)外侧，钢梁(5)与转接梁(14)之间没有钢筋混凝土，锚杆
(13)张拉后产生的预应力集中在钢梁(5)与柱墩(9)结合处，应力集中，隐患较大。
[0005]故此，研发一种能够保证风机稳定运行，降低企业经营风险的风力发电机组基础加固系统及加固方法是十分必要的。
[0006]
【发明内容】
: 本发明填补和改善了上述现有技术的不足之处，提供了一种设计合理、安全可靠、效果明显、成本可控、经济适用、能够降低企业经营风险的一种风力发电机组基础加固系统及加固方法，可以在风电领域大规模地推广和使用。
[0007]本发明采用的技术方案为:一种风力发电机组基础加固系统，包括原风机钢筋混凝土基础及加固系统，原风机钢筋混凝土基础包括基础底板、基础环及柱墩，基础环埋入柱墩内，基础环顶端与塔筒连接，加固系统包括新建钢筋混凝土基础、环形钢梁、上梯形调节垫块、下梯形调节垫块、弧形压力板及钢筋，新建钢筋混凝土基础通过植入钢筋与原风机钢筋混凝土基础连接，环形钢梁安装于基础环外侧，环形钢梁通过新建钢筋混凝土基础与原风机钢筋混凝土连接成为一体，弧形压力板均匀分布于基础环的外表面上，相邻的弧形压力板之间设有灌注孔，上梯形调节垫块及下梯形调节垫块位于弧形压力板和环形钢梁之间，上梯形调节垫块和下梯形调节垫块的上方设有锁止螺栓，锁止螺栓通过螺纹孔均匀安装于环形钢梁的圆周上。
[0008]所述的环形钢梁、上梯形调节垫块和下梯形调节垫块、弧形压力板及基础环外壁相互间接触面的弧度和坡度一致，上梯形调节垫块、下梯形调节垫块及环形钢梁的斜面角度，保证上梯形调节垫块及下梯形调节垫块与环形钢梁受压后，其产生的摩擦力大于垂直作用在上梯形调节垫块和下梯形调节垫块大端面的作用力，并通过锁止螺栓锁死上梯形调节垫块及下梯形调节垫块，以确保在极端荷载条件下上梯形调节垫块及下梯形调节垫块不被挤出。
[0009]所述的上梯形调节垫块上设有均匀分布的预留工艺孔，预留工艺孔的数量不少于2个。
[0010]所述的环形钢梁由不少于2段圆弧形钢梁组成，每段圆弧形钢梁通过法兰板及螺栓组件连接，每段圆弧形钢梁表面上设有I个双轴倾角传感器安装基准面及3个水准观测点。
[0011]所述的环形钢梁靠近基础环的内弧形面的上端和下端设有2排螺丝孔，通过使用临时调整和固定装置，在安装环形钢梁时，调整与基础环距离并固定环形钢梁，在安装弧形压力板及上梯形调节垫块和下梯形调节垫块前，将固定螺丝及临时固定装置撤掉，在环形钢梁外侧中下端区域呈120度角设置3个螺丝孔，用于微量调整环形钢梁的高度及倾斜度，并用于在安装阶段固定环形钢梁。
[0012]所述的上梯形调节垫块和下梯形调节垫块材质的硬度小于环形钢梁、弧形压力板及基础环材质的硬度，以保证由于温度的变化导致基础环、弧形压力板、环形钢梁材料的膨胀在基础环上形成集中应力，导致金属的疲劳。
[0013]一种风力发电机组基础加固系统的加固方法，加固方法包括以下步骤:
I)、根据每个风电场风机基础设计的实际情况，按照新建钢筋混凝土基础的设计要求，通过钢筋探测仪准确探测原风机钢筋混凝土基础中钢筋的布置及走向，在探测区域内没有布置钢筋的地方钻孔植入钢筋，在没有达到设计深度的位置探测到有影响的原钢筋后，停止钻孔并植入钢筋，在附近继续探测没有钢筋影响的位置并植入钢筋。植入钢筋的数量和布置方式满足设计要求后，绑扎钢筋，安装环形钢梁，环形钢梁安装于基础环外侧，环形钢梁通过新建钢筋混凝土基础与原风机钢筋混凝土基础成为一体，且环形钢梁与基础环同心布置，环形钢梁的上平面不低于基础环的上平面，环形钢梁的下平面不高于柱墩的上平面，支模浇筑混凝土，进入混凝土养护阶段。新建钢筋混凝土基础通过植入钢筋与原风机钢筋混凝土基础连接，植入的钢筋与原钢筋混凝土基础由灌注于放置钢筋孔中的环氧树脂胶固定。新建钢筋混凝土基础采用膨胀混凝土，保证新建混凝土不收缩产生裂纹，不降低混凝土强度。
[0014]2)、新建钢筋混凝土基础达到设计强度后，通过锁止螺丝孔，采用专用工具将上梯形调节垫块、下梯形调节垫块吊放至正常位置的最高处，安装弧形压力板，待全部弧形压力板安装完毕后，风力发电机组停机，在风速较小，风压较低的的条件下，通过上梯形调节垫块及下梯形调节垫块调整基础环外壁与弧形压力板的强度关系，保证塔筒的垂直度不受影响，避免应力集中的现象发生。弧形压力板均匀安装于基础环的外表面上，上梯形调节垫块及下梯形调节垫块均匀安装于环形钢梁和弧形压力板之间，且二者呈交错分布，利用上梯形调节垫块的预留工艺孔及与锁止螺栓配合的螺纹孔使用钢钎或调节工具调整下梯形调节垫块，并通过2个锁止螺栓将其锁死；再利用另外的与锁止螺栓配合的螺纹孔调整上梯形调节垫块，并通过2个锁止螺栓将其锁死。
[0015]3)、弧形压力板与基础环表面的间隙和压力通过上梯形调节垫块和下梯形调节垫块调节并保持固定，在风机承受不同风向的满负荷载后，检查并调整上梯形调节垫块及下梯形调节垫块，使得基础环与全部弧形压力板保持稳定的刚性；在安装弧形压力板时，各弧形压力板之间预留有灌注孔，当基础环与全部弧形压力板保持稳定的刚性结构后，向柱墩与基础环的间