风电塔架的防强风装置的制作方法

本实用新型属于风电塔架的技术领域，尤其是指风电塔架的防强风装置。

背景技术：

风力发电塔属于塔桅结构，随着风力发电技术的发展，风力叶片越来越大，风机塔架的高度也随之增长，相应的风电机组的成本也在增长。因此，为了降低大型风力发电机年均发电成本，风力发电的设计寿命开始大幅度增长。在风力发电机的服役内，风荷载对应的风速可分为正常风速和极端风速。在正常风速内，通过风力推动风机叶片转动实现发电的；一般情况下，风电塔架在绝大多数时间内对应的风速为正常风速，或小于正常风速；而在极端风速下，为了保护电气设备不会发生飞车而损坏，风机叶片就会停止转动，虽然极端风速发生的概率很小，持续时间很短，但所述风机塔架的荷载及结构设计必须需要按极端风速计算，从而可以保证风电塔架的安全。

现有为了保证极端风速下风电塔架的安全，如中国发明专利（CN105179183A）公开了一种预应力混凝土风电塔架体系及其施工方法，其塔架主体的上端连接风力发电机，所述塔架主体由位于下部的混凝土塔筒和位于上部的钢塔段套接而成，所述塔架主体由预应力拉索拉结固定；所述预应力拉索有设置在下部混凝土塔筒内部的竖向预应力束和设置在下部混凝土塔筒外部的斜向预应力拉索，竖向预应力束与斜向预应力拉索的上端均锚固与上部钢塔段底部法兰上，斜向预应力拉索的下端与抗拔基础固定连接，竖向预应力束的下端与混凝土塔筒的底座锚固连接。在上述风电塔架中，虽然通过拉索可以对塔架主体起到支撑作用，一定程度上减小塔架结构的受力性能，但是为了避免叶片与所述拉索发生相撞，所述竖向预应力束以及斜向预应力拉索固定在塔架主体上的位置必须要低于所述风力发电机的位置，即拉索挂点必须非常低，因此在强风来袭时，所说拉索对塔架主体的支撑效果有限，导致遇到极强风时所述塔架主体仍旧存在倒塌的风险。

技术实现要素：

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中所述拉索在塔架主体的挂点位置过低导致对塔架的支撑效果差的问题从而提供一种可大幅度提高拉索对塔架支撑作用的风电塔架的防强风装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种风电塔架的防强风装置，包括塔架主体以及安装在所述塔架主体顶端的风力发电机，沿所述塔架主体设置有多根拉索，其中每根拉索的一端固定在所述塔架主体的顶端，每根拉索的另一端与齿轮联动装置相连，所述齿轮联动装置与控制系统相连，通过所述控制系统控制所述齿轮联动装置带动所述拉索的收缩或者展开，所述拉索收缩时，所述拉索沿所述塔架主体下垂并收起，所述拉索展开时，所述拉索穿过所述风力发电机的叶片扫掠范围，且所述塔架主体的底端安装有与所述拉索数量对应的多个应变测量装置。

在本实用新型的一个实施例中，所述多根拉索的一端固定在所述塔架主体顶端的同一高度上。

在本实用新型的一个实施例中，所述拉索的数量至少为三根，且均匀分布在所述塔架主体的周围。

在本实用新型的一个实施例中，所述拉索在收缩时包括由所述塔架主体的顶端自由下垂至地面的第一段以及与所述齿轮联动装置相连的第二段。

在本实用新型的一个实施例中，所述拉索第一段与第二段的连接点固定在地锚上，且所述地锚位于所述塔架主体的根部。

在本实用新型的一个实施例中，所述塔架主体沿高度方向设置有多个用于捆扎所述拉索的收纳环。

在本实用新型的一个实施例中，所述应变测量装置位于由展开后的拉索轴线和所述塔架主体轴线确定的平面与所述塔架主体表面的交线上。

在本实用新型的一个实施例中，所述应变测量装置是应变片。

在本实用新型的一个实施例中，所述齿轮联动装置包括卷扬机。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述风电塔架的防强风装置, 在正常风况下，拉索为收起下垂状态，不影响风机叶片的自由转动；在强风来袭时，风力发电机的叶片停止转动，齿轮联动装置的转动带动风电塔架顶端的拉索开始展开，应变测量装置时刻监控各拉索对应的塔架监测点的应变力，以调整所述应变测量装置的出力，保证各个监测点的应变差值在允许值范围内，从而就可以保证在拉索展开的时候，使风电塔架保持竖直状态，使强风对风电塔架的水平力中的绝大部分就转移到拉索中，大幅度降低了塔架的受力水平和倒塌概率。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型所述风电塔架的拉索收缩时的示意图；

图2是本实用新型所述风电塔架的拉索展开时的示意图；

图3是本实用新型所述风电塔架的拉索展开时的俯视图。

具体实施方式

请参考图1和图2以及图3所示，本实施例提供一种风电塔架的防强风装置，包括塔架主体10以及安装在所述塔架主体10顶端的风力发电机20，沿所述塔架主体10设置有多根拉索30，其中每根拉索30的一端固定在所述塔架主体10的顶端，每根拉索30的另一端与齿轮联动装置40相连，所述齿轮联动装置40与控制系统相连，通过所述控制系统控制所述齿轮联动装置40带动所述拉索30的收缩或者展开，所述拉索30收缩时，所述拉索30沿所述塔架主体10下垂并收起，所述拉索30展开时，所述拉索30穿过所述风力发电机20的叶片扫掠范围，且所述塔架主体10的底端安装有与所述拉索30数量对应的多个应变测量装置50。

上述是本实用新型所述的核心技术方案，本实用新型所述风电塔架的防强风装置，包括塔架主体10以及安装在所述塔架主体10顶端的风力发电机20，沿所述塔架主体10设置有多根拉索30，其中每根拉索30的一端固定在所述塔架主体10的顶端，从而有利于对所述塔架主体10的支撑；每根拉索30的另一端与齿轮联动装置40相连，所述齿轮联动装置40与控制系统相连，通过所述控制系统控制所述齿轮联动装置40带动所述拉索30的收缩或者展开，具体地，在风速正常情况下，所述控制系统控制所述齿轮联动装置40带动所述拉索30收缩，所述拉索30收缩时，所述拉索30沿所述塔架主体10下垂并收起，避免所述风力发电机20的叶片与所述拉索30发生碰撞，从而不影响所述风力发电机20的正常发电；若强风来袭，所述风力发电机20的叶片停止转动，所述控制系统控制所述齿轮联动装置40转动从而带动系在所述塔架主体10顶端的拉索30展开，所述拉索30展开时，所述拉索30穿过所述风力发电机20的叶片扫掠范围，从而有利于对所述塔架主体10的支撑；所述塔架主体10的底端安装有与所述拉索30数量对应的多个应变测量装置50，通过所述应变测量装置50监控各拉索30对应的所述塔架主体10上监测点的应变力，并据此计算所述拉索30对所述风电塔架产生的倾覆力矩，保证所述拉索30在展开过程中各拉索水平合力为零，从而避免发生对所述塔架主体10产生的倾覆力矩；再者，在所述拉索30完全展开后，强风对风电塔架的水平力中的绝大部分就转移到拉索中，从而大幅度降低了所述风电塔架的受力水平和倒塌概率；另外，本实用新型安装方便，造价低，因此也可以用于加固现有的风机装置。

为了保证在强风状态下利用所述拉索30分担所述风电塔架所承受的风载荷，所述多根拉索30的一端固定在所述塔架主体10顶端的同一高度上，从而可以平衡所述风力发电机组20对所述塔架主体10产生的弯矩，减小所述塔架主体10下部承受的倾覆弯矩载荷。

所述拉索30的数量至少为三根，且均匀分布在所述塔架主体10的周围，从而有利于将所述风力发电机20对所述塔架主体10产生的巨大侧向载荷载荷分散出去，减小所述塔架主体10下部承受的倾覆弯矩载荷；所述拉索30收缩时，如图1所示，所述拉索30包括由所述塔架主体10的顶端自由下垂至地面的第一段以及与所述齿轮联动装置40相连的第二段，且所述拉索30第一段与第二段的连接点固定在地锚上，且所述地锚位于所述塔架主体10的根部，从而保证在正常风速情况下，避免影响所述风力发电机20的正常发电；另外，所述塔架主体10沿高度方向设置有多个用于捆扎所述拉索30的收纳环，当所述拉索30处于下垂状态时，所述拉索30被收纳环所约束，防止所述拉索30随意飘动，避免影响所述风力发电机20叶片的转动；而在极端风速情况下，如图2所示，所述拉索30处于展开状态，所述拉索30与所述塔架主体10之间形成的夹角为锐角，此时所述风力发电机20的叶片在所述拉索30展开时停止转动，从而利用所述拉索30可以分担所述塔架主体10所承受的风载荷。

本实施例中，所述齿轮联动装置40是卷扬机，在极端风速情况下，所述卷扬机根据调度中心指令，收紧所述拉索30，使所述拉索30分担所述塔架主体10所承受的风载荷；在所述风速恢复正常后，释放所述拉索30。

为了保证所述应变测量装置50测量所述塔架主体10应变的准确性，所述应变测量装置50位于由展开后的拉索30轴线和所述塔架主体10轴线确定的平面与所述塔架主体10表面的交线上，并尽可能的靠近所述塔架主体10的根部。另外，根据所述应变测量装置50测量的应变数值，可以计算所述拉索30对所述塔架主体10产生的倾覆力矩，从而保证各拉索对塔架主体10的倾覆力矩之和或水平力之和为零。具体地，以在所述塔架主体10上设置三根拉索为例，计算所述拉索30的倾覆力矩的方法为： M1=（ε1-ε）EW，ε=ε1+ε2+ε3，其中，ε1、ε2、ε3分别为三根拉索对应的应变片测量的应变，E为构件的弹性模量，W为所述塔架主体10的抵抗矩，其数值可以从所述塔架设计手册里面查询。因此通过所述应变测量装置50测量所述塔架主体10的应变力，从而合理安排所述齿轮联动装置40进行处理，通过调节所述拉索30的受力情况避免所述风电塔架因拉索受力不均而发生倒塌。

本实施例中，所述应变测量装置50是应变片，所述应变片可以直接粘贴在所述塔架主体10上。

综上，本实用新型所述技术方案具有以下优点：

1.本实用新型所述风电塔架的防强风装置，包括塔架主体以及安装在所述塔架主体顶端的风力发电机，沿所述塔架主体设置有多根拉索，其中每根拉索的一端固定在所述塔架主体的顶端，从而有利于对所述塔架主体的支撑；每根拉索的另一端与齿轮联动装置相连，所述齿轮联动装置与控制系统相连，通过所述控制系统控制所述齿轮联动装置带动所述拉索的收缩或者展开，具体地，在风速正常情况下，所述齿轮联动装置控制所述拉索收缩，所述拉索收缩时，所述拉索沿所述塔架主体下垂并收起，避免所述风力发电机的叶片与拉索发生碰撞，从而不影响所述风力发电机的正常发电；若强风来袭，所述风力发电机的叶片停止转动，所述控制系统控制所述齿轮联动装置转动从而带动系在所述塔架主体顶端的拉索展开，所述拉索展开时，所述拉索穿过所述风力发电机的叶片扫掠范围，从而有利于对所述塔架主体的支撑，所述塔架主体的底端安装有与所述拉索数量对应的多个应变测量装置，通过所述应变测量装置监控各拉索对应的所述塔架主体上监测点的应变力，并据此计算所述拉索对所述风电塔架产生的倾覆力矩，保证所述拉索在展开过程中各拉索水平合力为零，从而避免发生对所述塔架主体产生的倾覆力矩；再者，在所述拉索完全展开后，强风对风电塔架的水平力中的绝大部分就转移到拉索中，从而大幅度降低了所述风电塔架的受力水平和倒塌概率。

2.本实用新型所述风电塔架的防强风装置，为了保证所述应变测量装置测量所述塔架主体应变的准确性，所述应变测量装置位于由展开后的拉索轴线和所述塔架主体轴线确定的平面与所述塔架主体表面的交线上，并尽可能的靠近所述塔架主体的根部。通过所述应变测量装置可以测量所述塔架主体的应变力，从而合理安排所述齿轮联动装置进行处理，通过调节所述拉索的受力情况避免所述风电塔架因拉索受力不均而发生倒塌。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。