钢-混凝土塔架和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，尤其涉及一种钢-混凝土塔架和风力发电机组。


背景技术：

2.风力发电作为一种绿色环保能源而受到人们的关注，风力发电机组通常塔架以及支撑在塔架上的机舱和叶轮组成。钢-混凝土塔架为塔筒中的重要类型之一，随着大兆瓦机型的发展，塔架的承重需求不断增大，目前采用增大塔架直径的方式来提高塔架的承重能力，然而随时塔架的增大，混凝土件和钢筒之间的约束能力减小，从而影响了钢-混凝土塔架的使用寿命。


技术实现要素：

3.本公开的主要目的在于提供一种钢-混凝土塔架，以提高钢-混凝土塔架使用寿命。
4.针对上述目的，本公开提供如下技术方案：
5.本公开一个方面，提供一种钢-混凝土塔架，所述钢-混凝土塔架包括本体，所述本体为多边形筒体，所述本体包括钢管混凝土件和钢板混凝土件，所述钢管混凝土件设置于所述钢-混凝土塔架的多边形的交点处，所述钢管混凝土件大致沿所述钢-混凝土塔架的轴向延伸；所述钢板混凝土件沿所述钢-混凝土塔架的周向连接在相邻所述钢管混凝土件间。
6.本公开一示例性实施例，所述钢管混凝土件包括筒体和填充于所述筒体内的管体混凝土件。
7.可选地，所述筒体的半径r1与所述多边形筒体外接圆的半径r2的比值满足1/20≤r1/r2≤1/10。
8.具体地，所述钢板混凝土件包括相间隔设置的第一板体、第二板体以及填充在所述第一板体和所述第二板体间的板体混凝土件。
9.进一步地，所述第一板体和所述第二板体沿所述钢-混凝土塔架的周向的端部固定于与其相邻的所述钢管混凝土件上。
10.本公开另一示例性实施例，所述钢板混凝土件还包括第一凸柱，所述第一凸柱从所述第一板体朝向所述第二板体的侧壁突出延伸；和/或，所述钢板混凝土件还包括第二凸柱，所述第二凸柱从所述第二板体朝向所述第一板体的侧壁突出延伸。
11.可选地，所述第一板体相对于所述第二板体靠近所述钢-混凝土塔架的多边形中心设置，所述第一板体的厚度小于所述第二板体的厚度。
12.具体地，所述第一凸柱和所述第二凸柱交替布置。
13.进一步地，所述钢-混凝土塔架还包括设置于所述本体轴向端部的端部法兰，所述端部法兰的法兰内缘为圆形，法兰外缘的形状与所述本体的横截面形状相同。
14.本公开另一示例性实施例，所述管体混凝土件由自密实微膨胀混凝土构成。
15.可选地，所述板体混凝土件由自密实微膨胀混凝土构成。
16.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钢塔、过渡段以及如上所述的钢-混凝土塔架，所述钢塔设置于所述钢-混凝土塔架的上方，所述过渡段连接在所述钢塔和所述钢-混凝土塔架之间。
17.本公开提供的钢-混凝土塔架和风力发电机组至少具有如下有益效果：本公开提供的钢管混凝土件的直径显著小于钢-混凝土塔架的外接圆的直径，因此能够有效克服大尺寸钢-混凝土塔架的钢筒与混凝土件易脱离的问题，提高了钢-混凝土塔架的使用寿命。
附图说明
18.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：
19.图1为本公开一示例性实施例提供的风力发电机组塔架的结构图。
20.图2为图1中的钢-混凝土塔架俯视示意图。
21.图3为图1中的本体的俯视示意图。
22.图4为图3中的i圈局部放大图。
23.图5为图3中的j圈局部放大图。
24.附图标记说明：
25.10、钢-混凝土塔架；
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11、本体；
26.12、端部法兰；
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20、过渡段；
27.30、钢塔；
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111、钢板混凝土件；
28.112、钢管混凝土件；
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121、法兰内缘；
29.122、法兰外缘；
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123、法兰孔；
30.1111、第一板体；
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1112、第二板体；
31.1113、板体混凝土件；
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1114、第一凸柱；
32.1115、第二凸柱；
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1121、筒体；
33.1122、管体混凝土件。
具体实施方式
34.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。
35.本公开提供一种风力发电机组，该风力发电机组可以塔架、设置于塔架上的机舱和叶轮，机舱上可以设置有发电机，发电机的旋转轴可以与叶轮固定，以通过叶轮的旋转带动发电机发电。可选地，发电机可以设置在机舱内，也可以设置在机舱外，根据实际需要设置。
36.参照图1，塔架可以包括钢-混凝土塔架10、叠置设置在钢-混凝土塔架10上方的钢塔30以及连接在钢-混凝土塔架10和钢塔30之间的过渡段20，其中，过渡段20的顶端法兰与钢塔30通过螺栓进行法兰连接，过渡段20的底端法兰与钢-混凝土塔架10通过螺栓进行法兰连接。
37.作为示例，本公开中的钢塔30可由s355或者q355材质构成，但不以此为限。过渡段
20可由s355材质构成，但不以此为限。
38.对于钢-混凝土塔架而言，随着钢管直径的增大，钢筒对混凝土件的约束作用降低，导致钢筒和混凝土件容易分离，进而影响钢-混凝土塔架的承载能力和使用寿命。
39.本公开发明人提出一种钢-混凝土塔架10，以克服大尺寸钢-混凝土塔架的钢筒与混凝土件易脱离的缺陷。
40.参照图1至图3，钢-混凝土塔架10可以包括本体11和设置在本体11轴向两端的端部法兰12，本体11可呈多边形筒体。作为示例，本公开提供的钢-混凝土塔架10以正八边形筒体为例进行说明，但不以此为限，钢-混凝土塔架10还可以为正三边形筒体、正四边形筒体、正五边形筒体以及正六边形筒体等。
41.具体地，本体11包括钢管混凝土件112和钢板混凝土件111，钢管混凝土件112设置于钢-混凝土塔架10的多边形的交点处，钢管混凝土件112大致沿钢-混凝土塔架的轴向延伸，钢板混凝土件111沿钢-混凝土塔架的周向连接在相邻钢管混凝土件112间。
42.本公开提供的钢-混凝土塔架10中的钢管混凝土件112的直径显著小于钢-混凝土塔架10的外接圆的直径，因此能够有效克服大尺寸钢-混凝土塔架的钢筒与混凝土件易脱离的问题，提高了钢-混凝土塔架10的使用寿命。
43.可选地，本实施例中，钢管混凝土件112可以为八个，分别设置在八边形筒体的八个交点处，钢板混凝土件111可以为八个，分别设置在八个交点之间，通过钢管混凝土件112和钢板混凝土件111依次连接形成为八边形筒体。
44.进一步地，钢管混凝土件112大致沿钢-混凝土塔架10的延伸方向延伸，钢-混凝土塔架10包括筒体1121和填充于筒体1121内的管体混凝土件1122。筒体1211可以为金属件，例如但不限于，筒体1211为不锈钢件。作为示例，筒体1211可以由不锈钢板卷制形成，但不以此为限。
45.管体混凝土件1122可以由混凝土浇筑形成，作为示例，该管体混凝土件1122可以由自密实微膨胀混凝土浇筑形成。
46.可选地，筒体1121的半径r1与多边形筒体外接圆的半径r2的比值满足1/20≤r1/r2≤1/10，但不以此为限。可选地，r1/r2可以为1/11或1/12或1/13或1/14或1/15或1/16或1/17或1/18或1/19等。可见，筒体1121的半径显著小于钢-混凝土塔架10的外接圆的半径，有效克服大尺寸钢-混凝土塔架的钢筒与混凝土件易脱离的问题，提高了钢-混凝土塔架10的使用寿命。
47.继续参照图1至图5，钢板混凝土件111包括相间隔设置的第一板体1111、第二板体1112以及填充在第一板体1111和第二板体1112间的板体混凝土件1113。
48.具体地，本实施例中第一板体1111和第二板体1112间形成有容纳空腔，混凝土浇筑在该容纳空腔内可以形成板体混凝土件1113，但不以此为限。
49.进一步地，第一板体1111和第二板体1112可以大致平行设置，且第一板体1111相对于第二板体1112靠近多边形筒体的中心设置。作为示例，第一板体1111和第二板体1112分别为金属件，例如但不限于，第一板体1111和第二板体1112均为不锈钢件。
50.为了进一步提高钢板混凝土件111的使用寿命，第一板体1111的厚度小于第二板体1112的厚度，以应对外界复杂环境，例如但不限于，第二板体1112接触外界潮湿空气、风沙雨雪等恶劣环境，因此较易腐蚀，通过增加第二板体1112的厚度，可以一定程度上延伸其
使用寿命，以提高钢板混凝土件111的使用寿命。除此，第二板体1112主要用于承载压力，第二板体1112的厚度大于第一板体1111，使得钢板混凝土件111具有更好的承载能力，即提高了第二板体1112材料的有效利用率，也就是提高了不锈钢的有效利用率。
51.可选地，第一板体1111的厚度为10-30mm，第二板体1112的厚度为30-50mm，但不以此为限。
52.本公开提供的第一板体1111和第二板体1112沿钢-混凝土塔架10的周向的端部固定于与其相邻的钢管混凝土件112上，例如但不限于，第一板体1111和第二板体1112沿钢-混凝土塔架10的周向的端部可以通过熔透焊焊接而成。作为示例，第一板体1111和第二板体1112沿钢-混凝土塔架10的周向的端部可以焊接在筒体1121的外壁上，但不以此为限。
53.为了提高第一板体1111和板体混凝土件1113之间的结合强度，钢板混凝土件111还包括第一凸柱1114，第一凸柱1114从第一板体1111朝向第二板体1112的侧壁突出延伸，即第一凸柱1114插入到板体混凝土件1113中，以提高第一板体1111和板体混凝土件1113之间的接触面积，提高钢板混凝土件111的结构强度。
54.可选地，钢板混凝土件111还包括第二凸柱1115，第二凸柱1115从第二板体1112朝向第一板体1111的侧壁突出延伸，以插入到板体混凝土件1113中，从而提高第二板体1112和板体混凝土件1113之间的接触面积，进一步提高了钢板混凝土件111的结构强度。
55.本公开通过在第一板体1111上设置第一凸柱1114，以增加第一板体1111与板体混凝土件1113的连接强度，通过在第二板体1112上设置第二凸柱1115，以增加第二板体1112与板体混凝土件1113的连接强度，从而提高了第一板体1111、第二板体1112以及板体混凝土件1113的结构强度，使得钢板混凝土件111具有较好的结构强度。
56.作为示例，第一凸柱1114可以呈t型，t型的小端固定于第一板体1111上，t型的大端可以远离第一板体1111设置。
57.除此，第一凸柱1114还可以为柱体，但不以此为限。作为示例，柱体的直径可为10-20mm，长度可为30-50mm，但不以此为限。本实施例中，第一凸柱1114和第二凸柱1115结构相同，因此不再赘述。
58.为了进一步提高钢板混凝土件111的结构强度，第一凸柱1114和第二凸柱1115交替布置，如此使得钢板混凝土件111融为一体，具有更好地承载能力。本实施例中，第一凸柱1114和第二凸柱1115均为金属件，例如但不限于，均为不锈钢件，并通过焊接工艺分别固定在第一板体1111和第二板体1112上，但不以此为限。
59.继续参照图1和图2，端部法兰12设置在本体11的轴向端部，本实施例中，本体11的轴向两端均固定有端部法兰12，以分别与过渡段20和塔筒基础(图未示)进行法兰连接。具体地，端部法兰12可以设置有法兰孔123，以使法兰螺栓穿过并将过渡段20和钢-混凝土塔架10连接在一起，或者将钢-混凝土塔架10与塔筒基础连接。为了使钢-混凝土塔架10周向受力均匀，避免出现局部应力集中的情况，法兰孔123可以为多个，且多个法兰孔123沿端部法兰12的周向均匀布置，但不以此为限。
60.作为示例，端部法兰12的法兰内缘121为圆形，法兰外缘122的形状与本体11的横截面形状相同，即法兰外缘122的多个边分别与其相邻的钢板混凝土件111平行设置，但不以此为限。
61.作为示例，本公开提供的端部法兰12、筒体1121、第一板体1111以及第二板体1112
为相同材料制成。在初始状态下，端部法兰12、筒体1121、第一板体1111以及第二板体1112可以焊接固定在一起。端部法兰12可以包括顶部法兰和底部法兰，顶部法兰设置于底部法兰的上方，顶部法兰上设置有浇筑孔，向浇筑孔内灌注混凝土，可以形成为钢-混凝土塔架。
62.本公开提供的钢-混凝土塔架可以现场组装，端部法兰12、筒体1121、第一板体1111以及第二板体1112的尺寸显著小于钢-混凝土塔架的尺寸，从而降低了钢-混凝土塔架的运输成本。
63.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。
64.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。
65.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。
66.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。