塔筒段、塔架以及风力发电机组的制作方法

1.本公开属于风力发电技术领域，尤其涉及一种塔筒段、塔架以及风力发电机组。


背景技术：

2.随着风电功率增加，载荷变大，塔架也越来越高，为了降低成本，传统的纯钢塔逐渐被低成本的混凝土塔架替代。
3.但是，混凝土塔架体积庞大，如何提供一种体积较小且结构强度大的塔架是本领域亟需解决的一个重要问题。


技术实现要素：

4.本公开的主要目的在于提供一种塔筒段、塔架以及风力发电机组，以降低风力发电机组的承载能力。
5.针对上述目的，本公开至少提供如下技术方案：
6.本公开的一个方面，提供一种塔筒段，所述塔筒段包括内筒衬、外筒衬、加筋肋以及填充件，所述外筒衬间隔套设于所述内筒衬的外侧；所述加筋肋连接在所述内筒衬和所述外筒衬之间；所述填充件填充在所述内筒衬和所述外筒衬之间，所述加筋肋的至少一部分设置于所述填充件内。
7.本公开一示例性实施例，所述塔筒段还包括端部法兰，所述端部法兰与所述内筒衬在所述塔筒段的轴向间隔设置，所述加筋肋延伸至所述端部法兰的轴向内端。
8.可选地，所述加筋肋包括内凸部，所述内凸部位于所述加筋肋的径向内缘，所述内筒衬设置有贯穿所述内筒衬内壁和外壁的内筒安装孔，所述内凸部穿过所述内筒安装孔延伸至所述内筒衬的径向内侧；和/或，所述加筋肋包括外凸部，所述外凸部位于所述加筋肋的径向外缘，所述外筒衬设置有贯穿所述外筒衬内壁和外壁的外筒安装孔，所述外凸部穿过所述外筒安装孔延伸至所述外筒衬之外。
9.具体地，所述填充件包括沿所述塔筒段的轴向相邻设置的第一填充件和第二填充件，所述第二填充件为高强灌浆料制件，所述第二填充件靠近所述端部法兰设置且与所述端部法兰部分贴合。
10.进一步地，所述端部法兰为l型法兰，所述端部法兰包括法兰、过渡段以及连接部，所述连接部从所述法兰轴向端面突出延伸，所述过渡段的第一端固定于所述连接部，所述过渡段的内壁贴合在所述第二填充件的外壁上，所述第二填充件的端部位于所述过渡段的中部。
11.本公开另一示例性实施例，所述过渡段的壁厚大于所述外筒衬的壁厚，所述过渡段的壁厚小于所述连接部的壁厚。
12.可选地，所述加筋肋的轴向内端与所述第一填充件间隔设置，所述第一填充件为混凝土制件。
13.进一步地，所述内筒衬和所述外筒衬同轴设置；和/或，所述加筋肋、所述内筒衬、
所述外筒衬以及所述端部法兰为金属件，且所述加筋肋、所述内筒衬、所述外筒衬以及所述端部法兰固定连接。
14.本公开另一方面，提供一种塔架，所述塔架包括上下叠置的如上所述的塔筒段。
15.本公开另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的塔架。
16.本公开提供的塔筒段、塔架以及风力发电机组至少具有如下有益效果：本公开提供的塔筒段包括填充件以及贴合在填充件内壁和外壁上的内筒衬和外筒衬，使得填充件受到内筒衬和外筒衬的约束而处于三向受力状态，提高了塔筒段的抗压强度和抗弯能力，而填充件可以避免或延缓内筒衬和外筒衬过早出现局部屈曲，从而提高了塔筒段的承载力。
附图说明
17.通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
18.图1为本公开一示例性实施例提供的塔筒段的局部结构图。
19.图2为图1中的塔筒段的纵向剖视图。
20.图3为图2中的i圈内结构的局部放大图。
21.图4为图1中的加筋肋与内筒衬和外筒衬的连接图。
22.附图标记说明：
23.10、塔筒段；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11、外筒衬；
24.12、内筒衬；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13、第一填充件；
25.14、第二填充件；
ꢀꢀꢀ
15、端部法兰；
26.16、加筋肋；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
151、法兰；
27.152、过渡段；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
153、连接部；
28.161、内凸部；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
162、外凸部。
具体实施方式
29.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本公开的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
30.本公开的一个方面，提供一种风力发电机组，风力发电机组包括塔架、支撑在塔架顶部的机舱、连接于机舱的发电机以及叶轮，叶轮与发电机的输入轴连接，在风力的作用下叶轮能够旋转以带动发电机发电。
31.本公开提供的塔架可以包括上下叠置的至少两个塔筒段10。具体可以参照图1至图4，塔筒段10可以包括内筒衬12，间隔套设于内筒衬12外侧的外筒衬11，连接在内筒衬12和外筒衬11之间的加筋肋16，填充在内筒衬12和外筒衬11之间的填充件，加筋肋16的至少一部分设置于填充件内。
32.本实施例中，通过在填充件的内壁和外壁分别固定设置内筒衬12和外筒衬11，使得填充件受到内筒衬12和外筒衬11的约束而处于三向受力状态，提高了塔筒段10的抗压强度和抗弯能力，而填充件可以避免或延缓内筒衬12和外筒衬11过早出现局部屈曲，从而提
高了塔筒段10的承载力。
33.本实施例中，内筒衬12和外筒衬11可以同轴设置，以使填充件在塔筒段10的周向可以具有相同的厚度，从而使塔筒段10在周向上的承载能力相同。
34.可选地，内筒衬12和外筒衬11可以为金属件，以进一步提高塔筒段10的抗弯能力。作为示例，内筒衬12和外筒衬11可以为不锈钢件，价格便宜，在一定程度上降低了风力发电机组的运营成本。
35.作为示例，内筒衬12和外筒衬11可以分别由不锈钢板卷制而成，也可以为浇铸形成，都在本公开的保护范围内。
36.本实施例中，加筋肋16可以为金属件，以能够与内筒衬12和外筒衬11固定连接。作为示例，加筋肋16也可以为不锈钢件，且分别与内筒衬12和外筒衬11焊接在一起。参照图1，本实施例中，加筋肋16可以沿塔筒段10的径向辐射状延伸，该加筋肋16的径向内缘可以与内筒衬12连接，其径向外缘可以与外筒衬11连接，但不以此为限。
37.为了简化加筋肋16的组装难度，加筋肋16的径向内缘可以设置有内凸部161，内筒衬12设置有贯穿内筒衬12内壁和外壁的内筒安装孔，加筋肋16的内凸部161穿过内筒安装孔延伸至内筒衬12的径向内侧。如此，操作人员在塔筒段10的内腔可以对内凸部161和内筒衬12进行焊接，不受操作空间的限制，提高了加筋肋16的组装效率。
38.进一步地，加筋肋16的径向外缘可以设置有外凸部162，外筒衬11设置有贯穿外筒衬11内壁和外壁的外筒安装孔，加筋肋16的外凸部162穿过外筒安装孔延伸至外筒衬11之外。操作人员在塔筒段10的外部可以对外凸部162和外筒衬11进行焊接，不受操作空间的限制，从而降低了加筋肋16的组装难度，提高了组装效率。
39.作为示例，外凸部162和内凸部161可以分别与加筋肋16为一体结构，从而提高加筋肋16的结构强度。
40.继续参照图1，为了进一步提高塔筒段10的结构强度，塔筒段10还包括端部法兰15，端部法兰15与内筒衬12在塔筒段10的轴向间隔设置，加筋肋16延伸至端部法兰15的轴向内端。如此，通过将加筋肋16沿塔筒段10的轴向外端连接至端部法兰15上，增大了加筋肋16与塔筒段10的其他部件的接触面积，从而提高了加筋肋16的连接强度，也就提高了塔筒段10的承载能力。
41.本实施例中，加筋肋16可以沿塔筒段10的轴向延伸，该加筋肋16向填充件内延伸的一端可以为轴向内端，该轴向内端可以插入至填充件中，以能够稳定地与填充件结合为一体。加筋肋16朝远离填充件的延伸轴向延伸的一端可以为加筋肋16的轴向外端，轴向外端可以延伸至端部法兰15，以与端部法兰15稳定连接。如此，通过设置加筋肋16能够增加塔筒段10内的各个部件的接触面积，提高了塔筒段10的结构强度。
42.可选地，为了使塔筒段10周向受力均匀，加筋肋16可以为多个，多个加筋肋16沿塔筒段10的周向等角间隔设置。
43.作为示例，本公开中端部法兰15可以为l型法兰，螺栓连接孔设置于塔筒段10的内腔。为了方便安装螺栓，端部法兰15与内筒衬12在塔筒段10的轴向间隔设置，以形成用于旋拧螺母的操作空间。
44.继续参照图2和图3，为了进一步提高塔筒段10的承载能力，填充件包括沿塔筒段10的轴向相邻设置的第一填充件13和第二填充件14，第二填充件14为高强灌浆料制件，第
二填充件14靠近端部法兰15设置且与端部法兰15部分贴合。如此，通过在塔筒段10的端部设置高强灌浆料制件，且高强灌浆料制件与端部法兰15部分贴合，提高了塔筒段10的结构强度，从而也就进一步提高了塔筒段10的承载能力。由于高强灌浆料制件较普通混凝土制件，其具有更好的粘结强度，使第二填充件14不易与内筒衬12和外筒衬11脱离，从而进一步提高了塔筒段10的使用寿命。
45.作为示例，为了进一步提高第一填充件13和第二填充件14之间的连接强度，第一填充件13朝向第二填充件14的端部设置有第一凸部(图未示)和/或第一凹部(图未示)，第二填充件14设置有与第一凸部匹配的第二凹部，或者与第一凹部匹配的第二凸部。如此，通过第一凸部和第二凹部匹配贴合，且第一凹部与第二凸部匹配贴合，可以增大第一填充件13与第二填充件14之间的接触面积，从而提高了第一填充件13和第二填充件14之间的粘结强度，也就提高了塔筒段10的承载能力。
46.可选地，第一凸部和第一凹部沿塔筒段10的周向交替设置，且第一凸部与第一凹部平滑过度。如此，方便在第一填充件13上浇筑第二填充件14，第二填充件14在重力作用下，能够与第一填充件13的端部牢固贴合，避免浇筑过程中由于存在死角而产生气泡，从而进一步提高了塔筒段10的承载能力。作为示例，第一凹部和第一凸部沿塔筒段10的周向平滑过度延伸形成为波浪状，但不以此为限。
47.继续参照附图，作为示例，端部法兰15包括法兰151、过渡段152以及连接部153，连接部153从法兰151轴向端面突出延伸，过渡段152的第一端固定于连接部153，过渡段152的第二端贴合在第二填充件14的外壁上。如此，端部法兰15通过设置过渡段152可以避免法兰151与外筒衬11之间由于壁厚差距较大而造成局部应力较为集中的缺陷，使得端部法兰15承受的压力能够均匀过度到外筒衬11，进而传递给整个塔筒段10，提高了塔筒段10的承载能力，提高了塔筒段10的使用寿命。
48.可选地，过渡段152的壁厚大于外筒衬11的壁厚，过渡段152的壁厚小于连接部153的壁厚。
49.继续参照图4，加筋肋16与第一填充件13间隔设置，第一填充件13为混凝土制件。如此，混凝土制件价格低廉，降低了风力发电机组的运营成本。加筋肋16与第一填充件13间隔设置，使得加筋肋16的轴向端部与外筒衬11的连接处与第一填充件13和第二填充件14间的连接处在轴向错开，避免多个接缝靠近而影响了塔筒段10的局部承载能力，从而提高了塔筒段10的承载能力。
50.本实施例中，第一填充件13和第二填充件14分别采用浇筑工艺形成，可以预先制成内筒衬12和外筒衬11，且可以先将外筒衬11套设在内筒衬12之外，将加筋肋16连接在内筒衬12和外筒衬11之间，然后可以将第一填充件13浇筑在内筒衬12和外筒衬11之间的缝隙内，使第一填充件13能够牢固地粘接在内筒衬12和外筒衬11的侧壁上。至第一填充件13的顶端距离加筋肋16的轴向内端预定间隔时，停止浇筑第一填充件13待其凝固后，将第二填充件14浇筑内筒衬12和外筒衬11之间的缝隙内，第二填充件14的底端将与第一填充件13的顶端稳定粘接，且第二填充件14与内筒衬12、外筒衬11以及加筋肋16粘接，至第二填充件14的顶端与内筒衬12的顶端平齐，完成浇筑。
51.作为示例，加筋肋16、内筒衬12、外筒衬11以及端部法兰15为金属件，且加筋肋16、内筒衬12、外筒衬11以及端部法兰15固定连接。可选地，上述金属件均通过焊接工艺连接在
一起，如此提高了整个塔筒段10的承载能力。
52.本公开提供的塔筒段10由金属件和非金属件共同承载外载荷，使得塔筒段10既具有金属的韧性，提高了塔筒段10的抗压强度和抗弯能力，而填充件可以避免或延缓内筒衬12和外筒衬11过早出现局部屈曲，从而提高了塔筒段10的承载力。
53.本公开的塔筒段10以横截面呈圆环形为例进行说明，但不以此为限，塔筒段10的横截面还可以呈“回”字型，或者，内筒衬12的横截面为圆形，外筒衬11的横截面为矩形，或者内筒衬12的横截面为矩形，外筒衬11的横截面为圆形。
54.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
55.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
56.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通讯连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
57.本公开所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。