本發(fā)明涉及風(fēng)電裝備,尤其涉及一種混鋼塔架及風(fēng)力發(fā)電機組。
背景技術(shù):
眾所周知,在近地面,風(fēng)速隨著高度增加而增大,因此風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域一直以來都在試圖將風(fēng)力發(fā)電機架的更高,以獲得更多的風(fēng)能。若能將風(fēng)電塔架高度再度增高,那么風(fēng)能豐富的地區(qū)發(fā)電量將會大幅增加(發(fā)電量與風(fēng)速的三次方正相關(guān)),一些風(fēng)能相對較弱的地區(qū)也可以開發(fā)出風(fēng)電場。
目前常規(guī)塔架是利用法蘭將一段一段的鋼制筒節(jié)連接堆疊而成,在頂部與風(fēng)機連接。這種方法制成的塔架高度一般很難超過百米高度,因為一旦超過這個高度,成本將急劇上升。原因主要有以下幾個:其一,目前所有塔架安裝是采用從下到上吊裝安裝的,隨著高度增加,自振帶來的影響越大,再加上風(fēng)力的影響,越往高處,已安裝筒節(jié)的頂端振幅越大,吊裝時法蘭對接難度很大;其次,超過百米高度塔架的最底層的筒節(jié)直徑一般就會超過5米甚至更大,而鋼板厚度也會增加,制造成本急劇增加,運輸成本要么成倍增加,要么根本無法實現(xiàn)運輸。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種由預(yù)制混凝土筒節(jié)和鋼制筒節(jié)組合使用的混鋼塔架,利用該塔架,能夠解決背景技術(shù)中的問題,使風(fēng)力發(fā)電機塔架的高度能得到顯著提高。
本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電機組,采用上述的混鋼塔架,塔架安裝更加方便安全,且塔架的架設(shè)高度能顯著增高,風(fēng)力發(fā)電的效率明顯提升。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種混鋼塔架,包括沿高度方向由低向高依次拼接的拼裝筒節(jié)段、整體筒節(jié)段和鋼制筒節(jié)段,所述拼裝筒節(jié)段由多個筒節(jié)組件沿高度方向相互拼接而成,所述筒節(jié)組件由多個預(yù)制構(gòu)件沿圓周方向拼接而成;所述整體筒節(jié)段由多個一體式筒節(jié)沿高度方向相互連接而成;所述鋼制筒節(jié)段由多個鋼制筒節(jié)沿高度方向相互連接而成。將塔架底部直徑尺寸大的筒節(jié)設(shè)置成沿圓周方向拼接的筒節(jié)組件,將塔架中部直徑尺寸適中的筒節(jié)設(shè)置成一體式,將塔架上部直徑尺寸小的筒節(jié)設(shè)置成鋼制筒節(jié),通過三種筒節(jié)結(jié)構(gòu)的拼接組裝形成整體的塔架,塔架組裝過程更為簡單安全方便,且能更簡便的完成運輸,不會增加運輸?shù)呢?fù)擔(dān)。
所述預(yù)制構(gòu)件頂部設(shè)有多個預(yù)埋連接件,預(yù)制構(gòu)件底部設(shè)有多個預(yù)留插孔,上下相鄰的預(yù)制構(gòu)件的預(yù)留插孔和預(yù)埋連接件相連接。設(shè)置預(yù)埋連接件和預(yù)留插孔,在上下組裝筒節(jié)組件時,直接進行插接就可以完成上下筒節(jié)組件的連接,拼接方式簡單可靠。
優(yōu)選的,沿高度方向拼接的所述預(yù)制構(gòu)件還通過第一連接件緊固連接;沿圓周方向拼接的所述預(yù)制構(gòu)件通過第二連接件緊固連接。將沿圓周方向和沿高度方向拼接的預(yù)制構(gòu)件間通過連接件緊固連接起來,使預(yù)制構(gòu)件間連接更加可靠,塔架整體更加安全。
進一步的,所述預(yù)制構(gòu)件的上端部、下端部和側(cè)端部均設(shè)有連接部件。通過設(shè)置連接部件,將相鄰的預(yù)制構(gòu)件連接起來,連接部件可以采用法蘭等結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的,所述預(yù)制構(gòu)件的頂端設(shè)置吊點結(jié)構(gòu)。設(shè)置吊點結(jié)構(gòu)可以在拼接組裝時,方便的完成吊裝拼接。
優(yōu)選的,所述預(yù)制構(gòu)件為鋼筋混凝土制成。采用鋼筋混凝土制作預(yù)制構(gòu)件,保證塔架下部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性,同時能將塔架基礎(chǔ)提高,降低塔架上部在對接時的振幅。
優(yōu)選的,最底部的所述筒節(jié)組件下部連接有法蘭盤。通過法蘭盤的設(shè)置,可以很好的實現(xiàn)與下部基礎(chǔ)或地面的連接,保證組裝拼接的整個塔架更加牢固。
所述一體式筒節(jié)頂部設(shè)有多個預(yù)埋連接件,一體式筒節(jié)底部設(shè)有多個預(yù)留插孔,上下相鄰的一體式筒節(jié)的預(yù)留插孔和預(yù)埋連接件相連接。設(shè)置預(yù)埋連接件和預(yù)留插孔,在上下組裝一體式筒節(jié)時,直接進行插接就可以完成上下一體式筒節(jié)的連接,拼接方式簡單可靠。
優(yōu)選的,沿高度方向連接的所述一體式筒節(jié)還通過第三連接件緊固連接。將沿高度方向拼接的一體式筒節(jié)間通過連接件緊固連接起來,使一體式筒節(jié)間連接更加可靠,塔架整體更加安全。
進一步的,所述一體式筒節(jié)的上端部和下端部均設(shè)有連接部件。通過設(shè)置連接部件,將相鄰的預(yù)制構(gòu)件連接起來,連接部件可以采用法蘭等結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選的,所述一體式筒節(jié)的頂端設(shè)置吊點結(jié)構(gòu)。設(shè)置吊點結(jié)構(gòu)可以在拼接組裝時,方便的完成吊裝拼接。
所述鋼制筒節(jié)的上端部和下端部均設(shè)有預(yù)留連接孔,上下相鄰的鋼制筒節(jié)通過第四連接件穿過預(yù)留連接孔相連接。通過設(shè)置預(yù)留連接孔,在上下鋼制筒節(jié)連接時,通過在預(yù)留連接孔內(nèi)穿入連接件即可完成連接,連接方式簡便可靠。
優(yōu)選的,所述鋼制筒節(jié)的頂端設(shè)置吊點結(jié)構(gòu)。設(shè)置吊點結(jié)構(gòu)可以在拼接組裝時,方便的完成吊裝拼接。
一種風(fēng)力發(fā)電機組,包含上述的混鋼塔架。
本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明塔架下部采用鋼筋混凝土筒節(jié)將整個塔架的基礎(chǔ)提高,降低頂端對接時的振幅,從而使整個塔架能在更高的環(huán)境下施工。
本發(fā)明塔架下部為預(yù)制構(gòu)件拼接而成,且塔架整體上也是由各個筒節(jié)段拼接而成,可以在解決運輸問題的前提下提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)備整體高度,提高了單位風(fēng)機的發(fā)電量,也使許多原本不具備發(fā)電條件的地區(qū)具備風(fēng)力發(fā)電條件,有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
本發(fā)明塔架下部采用鋼筋混凝土筒節(jié),取代了傳統(tǒng)的厚鋼板,超強的防腐蝕能力在提高了塔架的使用壽命的同時也降低了制造成本。
附圖說明
圖1為本發(fā)明塔架底部筒節(jié)組件的預(yù)制構(gòu)件示意圖;
圖2為本發(fā)明處于拼裝筒節(jié)段中部的筒節(jié)組件示意圖;
圖3為本發(fā)明下接筒節(jié)組件的一體式筒節(jié)的示意圖;
圖4為本發(fā)明處于整體筒節(jié)段中部的一體式筒節(jié)示意圖;
圖5為本發(fā)明處于整體筒節(jié)段頂部的一體式筒節(jié)示意圖;
圖6為本發(fā)明鋼制筒節(jié)的示意圖;
圖中,1.接地法蘭盤;2.接地法蘭孔;3.對接法蘭Ⅰ;4.對接法蘭孔Ⅰ;5.筒節(jié)上端面;6.預(yù)埋鋼筋;7.對接法蘭Ⅱ;8.對接法蘭孔Ⅱ;9.混凝土;10.縱向主筋;11.橫向主筋;12.預(yù)埋吊耳;13.預(yù)制構(gòu)件;14.緊固件;15.對接法蘭Ⅲ;16.對接法蘭孔Ⅲ;17.預(yù)留插孔;18.一體式筒節(jié);19.預(yù)埋螺栓;20.下端法蘭;21.下端法蘭孔;22.鋼制筒節(jié);23.上端法蘭;24.上端法蘭孔;25.筒節(jié)下端面,26.筒節(jié)縱向端面。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例1:
如圖1-圖6所示,一種混鋼塔架,包括沿高度方向由低向高依次拼接的拼裝筒節(jié)段、整體筒節(jié)段和鋼制筒節(jié)段,拼裝筒節(jié)段由多個筒節(jié)組件沿高度方向相互拼接而成,筒節(jié)組件由多個預(yù)制構(gòu)件沿圓周方向拼接而成;整體筒節(jié)段由多個一體式筒節(jié)沿高度方向相互連接而成;鋼制筒節(jié)段由多個鋼制筒節(jié)沿高度方向相互連接而成。
整個塔架底部直徑較大的筒節(jié)采用鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件拼組形成拼裝筒節(jié)段,拼裝筒節(jié)段上部采用預(yù)制混凝土一體式筒節(jié)拼組形成整體筒節(jié)段,整體筒節(jié)段上部采用鋼制筒節(jié)拼組形成鋼制筒節(jié)段,拼裝筒節(jié)段、整體筒節(jié)段和鋼制筒節(jié)段三種筒節(jié)之間分別連接,用以保證整個塔架的安全穩(wěn)固。
塔架底部直徑較大的筒節(jié)(尺寸或重量會超過運輸允許范圍)比如基礎(chǔ)筒節(jié)采用預(yù)制構(gòu)件13拼組而成。預(yù)制構(gòu)件13拼組的筒節(jié)作為整個塔架基礎(chǔ)時(如圖1所示),還需要在筒節(jié)下端面25增設(shè)接地法蘭盤1,接地法蘭盤1上開有兩排接地法蘭孔2,以便和基礎(chǔ)連接。預(yù)制構(gòu)件13的鋼筋部分包括縱向主筋10、橫向主筋11以及輔助鋼筋,混凝土9需在特制的模具中澆筑,在澆筑過程中需要不斷的振動混凝土9,使混凝土澆筑更加密實。接地法蘭盤1與預(yù)制構(gòu)件13中的縱向主筋10焊接。接地法蘭盤1優(yōu)先選用鍛件,且開設(shè)兩排接地法蘭孔?;炷?,為高強度混凝土,標(biāo)號應(yīng)不低于C60。
沿圓周方向相互拼接的預(yù)制構(gòu)件13通過連接件連接起來,預(yù)制構(gòu)件13上端部、側(cè)端部均設(shè)置連接部件,本實施例連接部件采用對接法蘭,側(cè)端部的對接法蘭3設(shè)有對接法蘭孔Ⅰ4,且對接法蘭3與預(yù)制構(gòu)件13中的橫向主筋11相焊,筒節(jié)上端面5設(shè)有預(yù)埋鋼筋6、對接法蘭Ⅱ7、預(yù)埋吊耳12,其中預(yù)埋鋼筋6、對接法蘭Ⅱ7、預(yù)埋吊耳12均與筒體中的鋼筋部分焊接,對接法蘭Ⅱ7設(shè)有對接法蘭孔Ⅱ8。拼組時,接地法蘭盤1上的接地法蘭孔2對準(zhǔn)基礎(chǔ)螺桿,且用專用螺栓緊固;圓周方向相鄰預(yù)制構(gòu)件13的對接法蘭孔Ⅰ4通過緊固件14穿過并緊固;位于上部的筒節(jié)組件的預(yù)留插孔17對準(zhǔn)下部筒節(jié)組件的預(yù)留鋼筋6套入,下部筒節(jié)組件對接法蘭孔Ⅱ8與上部的筒節(jié)組件的對接法蘭孔對齊,用緊固件14緊固。拼組完成后,縱向拼組縫隙和橫向縫隙均需要進行防水處理。對接法蘭Ⅰ3,法蘭平面需與預(yù)制構(gòu)件13的筒節(jié)縱向端面在同一平面,當(dāng)預(yù)制構(gòu)件拼組時對接法蘭Ⅰ應(yīng)能緊密貼合。對接法蘭Ⅰ3,與預(yù)制構(gòu)件13的鋼筋籠部分焊接,在筒節(jié)縱向端面上可以是整體連續(xù)的(一個長法蘭)也可以是多個法蘭組成的。
預(yù)制構(gòu)件13不作為整個塔架基礎(chǔ)而作為中間過渡筒節(jié)組件時(即位于拼裝筒節(jié)段中部)(如圖2所示),需要在構(gòu)件成型時在筒節(jié)下端面25增設(shè)預(yù)留插孔17,預(yù)留插孔17,深度為600mm,直徑略大于預(yù)埋鋼筋6的直徑。筒節(jié)下端面25設(shè)置對接法蘭Ⅲ15,對接法蘭Ⅲ15上設(shè)有對接法蘭孔Ⅲ16,對接法蘭Ⅲ15,與對接法蘭Ⅱ7一致,安裝在筒節(jié)下端面。預(yù)制構(gòu)件13的筒節(jié)上端面5設(shè)有預(yù)埋鋼筋6、對接法蘭Ⅱ7、預(yù)埋吊耳12,其中預(yù)埋鋼筋6、對接法蘭Ⅱ7、預(yù)埋吊耳12均與筒體中的鋼筋部分焊接,對接法蘭Ⅱ7設(shè)有對接法蘭孔Ⅱ8。拼組時,預(yù)留插孔17套入下部筒節(jié)的預(yù)埋鋼筋6,對接法蘭孔Ⅲ16與下部筒節(jié)的對接法蘭孔Ⅱ8對齊,用緊固件14緊固;左右相鄰預(yù)制構(gòu)件13的對接法蘭孔Ⅰ4通過緊固件14穿過并緊固;其上部筒節(jié)的預(yù)留插孔17對準(zhǔn)其預(yù)留鋼筋6插入,對接法蘭孔Ⅱ8與上部筒節(jié)的對接法蘭孔Ⅲ16對齊,用緊固件14緊固。拼組完成后,縱向拼組縫隙和橫向縫隙均需要進行防水處理。預(yù)埋鋼筋6,與預(yù)制構(gòu)件13的鋼筋籠部分焊接,埋入預(yù)制構(gòu)件13的部分不宜小于1000mm,伸出端面部分為500mm。對接法蘭Ⅱ7,與筒節(jié)預(yù)制構(gòu)件13的鋼筋籠部分焊接,應(yīng)與上、下端面在同一水平面,使上下筒節(jié)連接時能緊密貼合。預(yù)埋吊耳12,與筒節(jié)預(yù)制構(gòu)件的鋼筋籠部分焊接,應(yīng)在筒節(jié)上端面開凹槽設(shè)置,確保在不需吊裝時,能夠低于整個上端面平面,用以確保上下端面對接。
本實施例中預(yù)制構(gòu)件13截面為弧形,也可以根據(jù)塔架的要求,設(shè)置成多邊形等。本實施例中預(yù)制構(gòu)件13的高度不宜超過4m,以便運輸,在不超過高度限制的情況下,預(yù)制構(gòu)件數(shù)越少越好。
筒節(jié)上端面5、筒節(jié)下端面25以及筒節(jié)縱向端面26表面均需做平整處理并滿足一定粗糙度,以便筒節(jié)的拼組。處理方法優(yōu)先選用表面打磨,表面粗糙度不宜超過Ra12.5。
緊固件14,指的是通用的緊固標(biāo)準(zhǔn)件,具體型號和規(guī)格根據(jù)實際情況選用,此處為泛指。
預(yù)制構(gòu)件13的主要制作工藝流程如下:
1.作為基礎(chǔ)的筒節(jié)組件時的制作流程如下:
制作模具→編制鋼筋籠→將縱向主筋與接地法蘭焊接→將橫向主筋與對接法蘭焊接→將預(yù)埋鋼筋與鋼筋籠焊接→澆筑混凝土→端面處理。
2.作為中部過渡筒節(jié)組建時的制作流程如下:
制作模具→編制鋼筋籠→將橫向主筋與對接法蘭焊接→放入預(yù)制插孔模具→將預(yù)埋鋼筋與鋼筋籠焊接→澆筑混凝土→端面處理。
對直徑稍小可以滿足運輸條件的部分筒節(jié),采用一體式筒節(jié)18。拼裝筒節(jié)段上部設(shè)置整體筒節(jié)段,整體筒節(jié)段由多個一體式筒節(jié)18沿高度方向相互連接而成。
一體式筒節(jié)18的下接筒節(jié)為預(yù)制構(gòu)件筒節(jié)組件,上接筒節(jié)為一體式筒節(jié)時,即整體筒節(jié)段的最底部的一體式筒節(jié)18,如圖3所示,一體式筒節(jié)18下接預(yù)制構(gòu)件13筒節(jié)組件時,由于要考慮到對下部預(yù)制構(gòu)件拼組筒節(jié)的加強作用,預(yù)留插孔17的數(shù)量一般不小于12且與預(yù)制構(gòu)件13上的預(yù)埋鋼筋6一一對應(yīng),與下部預(yù)制構(gòu)件13筒節(jié)連接處的對接法蘭孔Ⅱ8一一對應(yīng),并用緊固件14緊固,上部筒節(jié)為一體式筒節(jié),不用考慮過多的加強作用,因此上部的預(yù)埋鋼筋6數(shù)量為4,上部一體式筒節(jié)的預(yù)留插孔數(shù)也為4個,與上部筒節(jié)連接處的對接法蘭Ⅲ15一一對應(yīng),并用緊固件14緊固。筒節(jié)上端面上同樣設(shè)有預(yù)埋吊耳12,各部件的連接方式與預(yù)制構(gòu)件類似。
一體式筒節(jié)18的下接筒節(jié)和上接筒節(jié)均為一體式筒節(jié)時,即整體筒節(jié)段中部的一體式筒節(jié)18,如圖4所示,上下連接筒節(jié)均為一體式筒節(jié)18時,不需要考慮到對下部一體式筒節(jié)的加強作用,一體式筒節(jié)18上下端面的預(yù)留插孔17的數(shù)量均為4個,同時預(yù)埋鋼筋6也均為4根;上部筒節(jié)的對接法蘭Ⅲ15與下部筒節(jié)的對接法蘭孔Ⅱ8一一對應(yīng),并用緊固件14緊固,筒節(jié)上端面上同樣設(shè)有預(yù)埋吊耳12,各部件與筒節(jié)的連接方式與預(yù)制構(gòu)件類似。
一體式筒節(jié)18的下接筒節(jié)為一體式筒節(jié),上接筒節(jié)為鋼制筒節(jié)時,即整體筒節(jié)段頂部的一體式筒節(jié)18,如圖5所示,下部筒節(jié)為一體式筒節(jié)18時,與上述整體筒節(jié)段中部的一體式筒節(jié)類似,上部筒節(jié)為鋼制筒節(jié)22時,考慮到鋼制筒節(jié)的特性,其下端法蘭孔21的數(shù)量一般不小于80個,一體式筒節(jié)18上端面設(shè)置預(yù)埋螺栓19,保證一體式筒節(jié)的上端面預(yù)埋螺栓19與鋼制筒節(jié)的下端法蘭孔21一一對應(yīng),另外一體式筒節(jié)18的上端面可以不再需要設(shè)置對接法蘭。預(yù)埋螺栓19,與筒節(jié)的金屬籠焊接,車有螺紋,直徑能夠穿過鋼制筒節(jié)的法蘭盤,伸出高度為300mm。
一體式筒節(jié)的主要制作流程為:
整體筒節(jié)段上部連接鋼制筒節(jié)段,鋼制筒節(jié)段由多個鋼制筒節(jié)沿高度方向相互連接而成。
鋼制筒節(jié)制作技術(shù)較為成熟,一般主要制作工藝如下:
下料→卷焊筒節(jié)→組焊法蘭。
如圖6所示,鋼制筒節(jié)22下端設(shè)置下端法蘭20,下端法蘭20上具有下端法蘭孔21,鋼制筒節(jié)22上端設(shè)置上端法蘭23,上端法蘭23具有上端法蘭孔24,鋼制筒節(jié)22上部與一體式筒節(jié)18連接時,其下端法蘭孔21與一體式筒節(jié)18的預(yù)埋螺栓19對應(yīng)連接,鋼制筒節(jié)22上下連接筒節(jié)均為鋼制筒節(jié)22時,上下端法蘭通過緊固件對接連接即可。鋼制筒節(jié)22材料為Q345D。下端法蘭20為鍛件,直徑與鋼制筒節(jié)配套。上端法蘭23為鍛件,直徑與鋼制筒節(jié)配套。
拼裝筒節(jié)段、整體筒節(jié)段和鋼制筒節(jié)段三種筒節(jié)連接后,應(yīng)保證塔架筒節(jié)外端面連續(xù),沒有明顯的突變。
實施例2:
一種風(fēng)力發(fā)電機組,包含實施例1的混鋼塔架。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述,但并非對本發(fā)明保護范圍的限制,所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白,在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。