风电机组复合结构塔架的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种具有混凝土塔基以及安装其上钢质塔筒的复合式塔架结构。

背景技术：

随着风能发电技术的广泛应用和快速发展，风力发电机组的单机容量从小型化向兆瓦级发展，相应的塔架高度也变得越来越高。风电塔架的增高可以有效地克服风剪切的不利影响，提高风机轮毂高度的平均风速，从而提高发电量，使得风机投资效率增加；故而兆瓦级风力发电机组的塔架高度大都接近百米，甚至达到160米。

塔架高度的增加会导致刚度降低，系统频率减小，随之而来的是塔架的振动问题会越显突出。在风电机组运行时，机舱和塔架会出现较为严重的振动，并且风速增大塔架的振动会愈加严重；长期的振动会对风力发电机组的运行产生诸多不利影响，诸如配合精度下降，传动部件磨损增大，更为严重的是在长期振动的诱因下，很容易在塔架焊接缝位置因为应力集中产生裂纹，筒体法兰等结构件之间的紧固螺栓也会在反复振动作用下出现松动；这种振动还会严重影响发电机组运行的稳定性和可靠性，甚至出现机组及塔架的倒塌。

风电塔架根部是整个塔架受力最为恶劣的部位，承受着最大的摆动力矩，往往风电塔架的撕裂折断大都发生在塔架根部；塔架的振动所引起的交变应力也集中反映在塔架根部。塔架的基础部位也是整个塔架体与大地相接触的部位，往往处于潮湿、腐蚀性等不利环境中，最容易受到腐蚀破坏。因此塔架基础部位不仅受力状况十分不利，而且又处于较为恶劣的环境中，对塔架安全、可靠运行具有非常直接影响。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风电机组复合结构塔架，不仅具有较好的整体刚度和抗振动能力，而且基部稳定牢固，使用寿命长。

为了解决上述技术问题，本实用新型的风电机组复合结构塔架，包括若干相互连接的钢质塔筒节，所述钢质塔筒节固定安装于混凝土塔座上，该混凝土塔座内埋设有若干根锚定拉筋；每根锚定拉筋的下端延伸至塔架基础内，锚定拉筋的上端依次穿过对应的塔筒连接法兰、楔形垫圈和球面垫圈与锚定螺母相旋接，所述球面垫圈以球面支承于楔形垫圈上；所述埋设于混凝土塔座的锚定拉筋上从里向外依次套设有拉筋内护套和拉筋外护套，在拉筋内护套和拉筋外护套之间设有石蜡填充层。

在上述结构中，由于相互连接的钢质塔筒节是固定安装于混凝土塔座上的，从而构成了复合结构风电机组塔架，采用混凝土塔座大大增强了塔架基部的稳定性和牢固度，提高了塔架的整体刚度，使得塔架整体重心降低、系统频率增大，避免出现共振现象，增强塔架的抗振能力；以混凝土塔座为塔架基础，能有效地增强塔基的耐潮湿、抗腐蚀能力，提高塔架基部连接强度和刚度，提高塔架的运行寿命。又由于在混凝土塔座内埋设有锚定拉筋，该锚定拉筋上端依次穿过塔筒连接法兰、楔形垫圈和球面垫圈与锚定螺母相旋接，采用贯穿混凝塔座的锚定拉筋，能大大提高锚定拉筋的预张力，有效增强锚定拉筋对钢质塔筒节的固定牢度；采用球面结合的楔形垫圈和球面垫圈结构，使得锚定拉筋对塔筒连接法兰的锚定作用力均衡稳定，锚定作用牢固，受力均匀。还由于在锚定拉筋上依次设置有拉筋内护套、石蜡填充层和拉筋外护套，形成有效的防护结构，由于锚定拉筋最为主要的损坏原因是腐蚀，而该结构增强了锚定拉筋的耐腐蚀、耐老化性能，提高锚定拉筋的耐久性和耐候性，使锚定拉筋对钢质塔筒形成牢固持续的锚定作用力；锚定拉筋虽然具有较大的拉力，但其刚度较小，锚定拉筋会受钢质塔筒振动的影响而产生振动，而本结构中的保护层和石蜡填充层能有效增强阻尼降低振动，具有减振、控振的效果，降低塔架及其锚定拉筋的有害振动。

本实用新型的优选实施方式，所述混凝土塔座呈圆台筒状结构。结构稳定，刚性好。

本实用新型的优选实施方式，所述拉筋内护套为热缩管，拉筋外护套为pvc套管，所述石腊填充层由石蜡填充而成。能形成对锚定拉筋的有效保护，并具有增大阻尼降低振动的作用。

本实用新型的优选实施方式，焊接于钢质塔筒节两端的塔筒连接法兰为l型法兰盘。连接强度高，整体刚性好。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型风电机组复合结构塔架作进一步说明。

图1是本实用新型风电机组复合结构塔架的塔架整体结构示意图

图2是图1所示结构中ⅰ部局部放大视图；

图3是图1所示结构中a—a剖面结构示意图；

图4是图1所示结构中ⅱ部局部放大视图；

图5是图4所示结构中锚定拉筋及外护层的放大结构示意图。

图中，1—塔架基础，2—混凝土塔座，3—钢质塔筒节，4—塔筒连接法兰，5—法兰螺栓，6—锚定拉筋，7—拉筋内护套，8—石蜡填充层，9—拉筋外护套，10—楔形垫圈，11—球面垫圈，12—锚定螺母。

具体实施方式

如图1所示的风电机组复合结构塔架，该塔架包括若干节相互固定连接的钢质塔筒节3和混凝土塔座2，钢质塔筒节3固定安装于混凝土塔座2的上端。钢质塔筒节包括有四节相互依次连接钢质的塔筒，钢质塔筒节3分别有位于塔架最上端的一节塔架筒节，位于中间部的两节塔架筒节，以及位于塔架最底部的一节塔架筒节。混凝土塔座2是由混凝土浇筑而成的圆台筒状基座结构，该混凝土塔座2固定安装于塔架基础1上。

如图2所示，每一节钢质塔筒节3的两端均焊接有塔筒连接法兰4，相邻两节钢质塔筒节3通过对应的塔筒连接法兰4和若干根法兰螺栓5相互固定连接。塔筒连接法兰4均为l型法兰盘。各节钢质塔筒节3均为圆台型筒状结构，并且依序相连接，且各节钢质塔筒节3的筒壁圆锥度相同，其上下两端的筒端口径相互吻合衔接，从而形成一整体的锥台筒状结构。

如图3、图4所示，位于塔架最底一节钢质塔筒节3通过对应端的塔筒连接法兰4安装于混凝土塔座2的顶面上。在混凝土塔座2的筒状壁上沿周向埋设有36根锚定拉筋6.与之对应塔筒连接法兰4位于筒壁内侧的盘面上了设置有36个螺栓孔，每一根锚定拉筋6的上端穿过塔筒连接法兰4上对应螺栓孔、楔形垫10和球面垫圈11与锚定螺母12相旋接。楔形垫圈10上设置有球面凹坑，球面垫圈11的球冠面正巧位于楔形垫圈10的球面凹坑中，使得球面垫圈11和楔形垫圈10以球面相接触支承。每一根锚定拉筋6的下端则延伸至塔架基础1中。

如图5所示，埋设于混凝土塔座2筒状壁中的锚定拉筋6为长杆状螺杆或由钢索铰合而成。在锚定拉筋6的外侧均套设有拉筋内护套7，拉筋内护套7为热缩管；在拉筋内护套7上间隔地套装有拉筋外护套9，拉筋外护套9采用pvc套管，在拉筋内护套7和拉筋外护套9之间填充有石蜡而形成石蜡填充层8。

上述举出了本实用新型的一些优选实施方式，但本实用新型并不局限于本实施例。本实用新型还有许多的改进和变换，如钢质塔筒节3的节数并不限于4节，其节数应根据塔架高度而设计确定；钢质塔筒节3外侧的拉筋内护套7和拉筋外护套9还可是其他相应的非金属材料或耐腐蚀材料制成。这些变换和改进均落入本实用新型的保护范围内。

技术特征：

1.一种风电机组复合结构塔架，包括若干相互连接的钢质塔筒节（3），其特征在于：所述钢质塔筒节（3）固定安装于混凝土塔座（2）上，该混凝土塔座（2）内埋设有若干根锚定拉筋（6）；每根锚定拉筋（6）的下端延伸至塔架基础（1）内，锚定拉筋（6）的上端依次穿过对应的塔筒连接法兰（4）、楔形垫圈（10）和球面垫圈（11）与锚定螺母（12）相旋接，所述球面垫圈（11）以球面支承于楔形垫圈（10）上；所述埋设于混凝土塔座（2）的锚定拉筋（6）上从里向外依次套设有拉筋内护套（7）和拉筋外护套（9），在拉筋内护套（7）和拉筋外护套（9）之间设有石蜡填充层（8）。

2.根据权利要求1所述的风电机组复合结构塔架，其特征在于：所述混凝土塔座（2）呈圆台筒状结构。

3.根据权利要求1所述的风电机组复合结构塔架，其特征在于：所述拉筋内护套（7）为热缩管，拉筋外护套（9）为pvc套管，所述石腊填充层（8）由石蜡填充而成。

4.根据权利要求1所述的风电机组复合结构塔架，其特征在于：焊接于钢质塔筒节（3）两端的塔筒连接法兰（4）为l型法兰盘。

技术总结
本实用新型公开了一种风电机组复合结构塔架，包括若干相互连接的钢质塔筒节，所述钢质塔筒节固定安装于混凝土塔座上，该混凝土塔座内埋设有若干根锚定拉筋；每根锚定拉筋的下端延伸至塔架基础内，锚定拉筋的上端依次穿过对应的塔筒连接法兰、楔形垫圈和球面垫圈与锚定螺母相旋接，所述球面垫圈以球面支承于楔形垫圈上；所述埋设于混凝土塔座的锚定拉筋上从里向外依次套设有拉筋内护套和拉筋外护套，在拉筋内护套和拉筋外护套之间设有石蜡填充层。所述混凝土塔座呈圆台筒状结构。所述拉筋内护套为热缩管，拉筋外护套为PVC套管，所述石腊填充层由石蜡填充而成。该复合结构塔架基部稳定牢固、整体刚度好和抗振动能力强。

技术研发人员：胡进;何成婕;胡育青;夏亚东;许惠
受保护的技术使用者：上海泰胜(东台)电力工程机械有限公司
技术研发日：2019.07.12
技术公布日：2020.05.01