CN102828917B - 风力发电机组塔筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组塔筒，包括筒体单元、连接模块和底部基座，所述筒体单元通过连接模块两两连接；最底端筒体单元的下方固定有底部基座；所述筒体单元包括三根以上平行设置的筒体。本发明克服了现有塔筒技术的诸多缺点，满足大功率风电机组的要求，便于运输、储存和安装。

Description

风力发电机组塔筒

技术领域

本发明涉及大型风力发电机组技术，尤其涉及一种风力发电机组塔筒。

背景技术

能源是人类社会存在与发展的物质基础。在过去200多年，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大地推动了人类社会的发展。然而，大规模的使用化石燃料所带来的资源日益枯竭，环境不断恶化等严重后果，使得人类必须寻求一种新的、清洁、安全、可靠的可持续能源***。

风能是目前最有开发利用前景和技术最成熟的一种新能源和可再生能源。因此，世界各国都在积极发展风力发电技术。近年来，随着世界各地风场的不断增多，风场的分布也逐渐遍布于戈壁滩、高原、潮间带、沿海、近海等各种自然地理环境下。

随着科技的发展，风力发电技术不断革新，风力发电机组功率也不断增大。大功率风力发电机组能更好的利用风能，获得更多的发电量，因此各个主机厂家争先发展大功率机组。

由于大功率机组叶轮直径大，轮毂高度较高，载荷较大，因此对塔筒的要求也更加苛刻。目前采用的常规单管锥体塔筒，对于大功率风电机组，塔筒的高度、直径的增加已经很难满足生产和运输的要求，而且随着塔筒直径的增大，如果没有足够的刚度，塔筒出现局部屈曲的可能性增大，同时对塔筒的安装也造成了很大难度，这些都是风电行业发展的制约因素。

因此，亟需一种方法解决大型风力发电机组塔筒制造及运输限制的问题。

发明内容

本发明提供一种风力发电机组塔筒，用以解决现有技术中的缺陷，满足大功率风电机组的要求，便于运输、储存和安装。

本发明提供的一种风力发电机组塔筒，包括筒体单元、连接模块和底部基座，所述筒体单元通过连接模块两两连接；最底端筒体单元的下方固定有底部基座，所述底部基座可加固底部支撑；所述筒体单元包括三根以上平行设置的筒体。

进一步地，最顶端所述筒体单元的上方固定有顶部加强模块，所述顶部加强模块包括：连接圆筒、圆钢、筒体、连接法兰和筒体法兰，固定在连接圆筒侧壁的圆钢与固定在筒体侧壁的圆钢通过连接法兰连接，所述筒体两端圆周上设置有筒体法兰。顶部加强模块用于加强顶部支撑，避免筒体受载引起的顶部变形过大。

进一步地，所述顶部加强模块背离筒体单元的一侧固定有顶部过渡段，所述顶部过渡段包括过渡段筒体，所述过渡段筒体远离顶部加强模块的圆周上设置有过渡段法兰，所述过渡段筒体靠近顶部加强模块的一侧固定有连接底板，所述连接底板上配套的设置有与加强模块连接的连接孔。

进一步地，所述过渡段筒体为锥筒形。

进一步地，所述连接模块包括：连接圆筒、圆钢、筒体、连接法兰和筒体法兰，固定在连接圆筒侧壁的圆钢与固定在筒体侧壁的圆钢通过连接法兰连接，所述筒体两端圆周上设置有筒体法兰。

进一步地，所述连接模块，靠近连接模块上方的筒体距风力发电机组塔筒中心轴线的距离为D1，靠近连接模块下方的筒体距风力发电机组塔筒中心轴线的距离为D2，D1≤D2。

进一步地，所述底部基座包括：连接圆筒、圆钢、筒体、连接法兰和筒体法兰，固定在连接圆筒侧壁的圆钢与固定在筒体侧壁的圆钢通过连接法兰连接，所述筒体两端圆周上均设置有筒体法兰。

本发明风力发电机组塔筒结构简单、合理、紧凑，与现有技术相比较主要具有以下几方面优点：

1、本塔筒结构采用多筒体单元组合结构，通过连接模块使其能够协同作业，提高塔筒的整体工作强度，达到更好的承载效果；

2、在满足大功率风电机组强度和刚度要求下，最大程度节省塔筒材料，实现了塔筒质量轻、加工成本低的优点；

3、克服了大功率风电机组塔筒结构尺寸过大引起的运输不便的困难，本结构是模块化设计，由于采用多个筒体组合形式，单根塔筒的尺寸有效减小，便于运输；

4、模块化设计，使本发明的后期维护十分方便。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中顶部过渡段和顶部加强模块的连接示意图；

图3为图1中顶部过渡段的结构示意图；

图4为图3中连接底板结构示意图；

图5为图3中顶部法兰结构示意图；

图6为图1中连接模块结构示意图；

图7为图6中连接圆筒和圆钢的结构示意图；

图8为图1中底部基座结构示意图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-筒体           2-圆钢           3-连接圆筒

4-连接法兰       5-筒体法兰       6-过渡段筒体

7-过渡段法兰     8-连接底板

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种风力发电机组塔筒，包括筒体单元、连接模块和底部基座，筒体单元通过连接模块两两连接；最底端筒体单元的下方固定有底部基座，底部基座可加固底部支撑；筒体单元包括三根以上平行设置的筒体。

实施例一

图1为本发明的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的风力发电机组塔筒，包括筒体单元、连接模块和底部基座，筒体单元通过连接模块两两连接，风力发电机组塔筒最底端筒体单元的下方固定有底部基座，底部基座可加固底部支撑；筒体单元包括五根平行设置的筒体1，使用时五根筒体1均垂直于地面，每根筒体1两端圆周上均设置有筒体法兰，用于与连接模块连接固定；筒体1半径的大小根据风力发电机组承载情况选择。风力发电机组塔筒最顶端筒体单元的上方固定有顶部加强模块，顶部加强模块背离筒体单元的一侧固定有顶部过渡段。采用多个塔筒单元的多段式模块化结构形式，通过连接模块在高度方向上实现塔筒截面的变化，节约材料成本，同时可以提高塔筒的整体强度，有效地分散载荷，从而达到协同承载的效果。本发明解决了现有风力发电机组塔筒结构形式对运输、存储、安装造成的困难，满足大功率风电机组要求的同时，还便于运输、储存、安装。

图2为图1中顶部过渡段和顶部加强模块的连接示意图；图3为图1中顶部过渡段的结构示意图；图4为图3中连接底板结构示意图；图5为图3中顶部法兰结构示意图。

顶部加强模块包括：连接圆筒3、圆钢2、筒体1、连接法兰和筒体法兰5，固定在连接圆筒3侧壁的圆钢2与固定在筒体1侧壁的圆钢2通过连接法兰连接，筒体1两端圆周上设置有筒体法兰5，用于与筒体单元的筒体法兰连接。顶部加强模块用于加强顶部支撑，避免筒体受载引起的顶部变形过大。

顶部过渡段包括过渡段筒体6，过渡段筒体6可以为圆柱形或锥筒形，锥筒形的过渡段筒体6可以充分利用材料的力学性能。过渡段筒体6远离顶部加强模块的圆周上固定有过渡段法兰7，过渡段筒体靠近顶部加强模块的一侧固定有连接底板8，连接底板8上设置有与加强模块配套连接孔，采用高强螺栓穿过连接孔实现连接底板8与加强模块的固定。

图6为图1中连接模块结构示意图；图7为图6中连接圆筒和圆钢的结构示意图。如图所示连接模块包括：连接圆筒3、圆钢2、筒体1、连接法兰4和筒体法兰5，固定在连接圆筒3侧壁的圆钢2与固定在筒体1侧壁的圆钢2通过连接法兰4连接，筒体1两端圆周上设置有筒体法兰5。

连接模块，靠近连接模块上方的筒体距风力发电机组塔筒中心轴线的距离为D1，靠近连接模块下方的筒体距风力发电机组塔筒中心轴线的距离为D2，D1≤D2。本实施例采用的连接模块沿连接圆筒3侧壁圆周方向上水平的固定有两周圆钢2，靠近圆筒上方的圆钢2与连接圆筒3轴向成锐角，靠近连接圆筒3下方的圆钢2与连接圆筒3轴向垂直，实现了D1≤D2。

图8为图1中底部基座结构示意图。如图所示底部基座包括：连接圆筒3、圆钢2、筒体1、连接法兰4和筒体法兰5，固定在连接圆筒3侧壁的圆钢2与固定在筒体1侧壁的圆钢2通过连接法兰4连接，筒体1两端圆周上设置有筒体法兰5。

本实施例风力发电机组塔筒的安装步骤如下：

1、在车间焊接塔筒时，筒体法兰、圆钢、连接法兰等按照要求焊接在筒体的相应位置；

2、过渡段焊接完成要求保证过渡段法兰的焊后平面度；

3、由于对装配精度的要求较高，出厂前将风力发电机组塔筒各部件预组装；

4、运抵现场后，按照以下顺序完成塔筒吊装：

a)组装底部基座并安装；

b)吊装各段塔筒；

c)组装连接模块并吊装；

d)吊装过渡段。

5、吊装过程中随时监测平面度，如果装配误差较大，则可通过调整垫片进行调整以满足装配精度要求；

6、后期维护时，定期检测防腐及力矩情况。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种风力发电机组塔筒，其特征在于，包括筒体单元、连接模块和底部基座，所述筒体单元通过连接模块两两连接；最底端筒体单元的下方固定有底部基座；所述筒体单元包括三根以上平行设置的筒体，所述筒体两端圆周上设置有筒体法兰；

其中，最顶端所述筒体单元的上方固定有顶部加强模块，所述顶部加强模块包括：连接圆筒、圆钢、筒体、连接法兰和筒体法兰，固定在连接圆筒侧壁的圆钢与固定在筒体侧壁的圆钢通过连接法兰连接，所述筒体两端圆周上设置有筒体法兰。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，所述顶部加强模块背离筒体单元的一侧固定有顶部过渡段，所述顶部过渡段包括过渡段筒体，所述过渡段筒体远离顶部加强模块的圆周上设置有过渡段法兰，所述过渡段筒体靠近顶部加强模块的一侧固定有连接底板，所述连接底板上配套的设置有与加强模块连接的连接孔。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，所述过渡段筒体为锥筒形。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，所述连接模块包括：连接圆筒、圆钢、筒体、连接法兰和筒体法兰，固定在连接圆筒侧壁的圆钢与固定在筒体侧壁的圆钢通过连接法兰连接，所述筒体两端圆周上设置有筒体法兰。

5.根据权利要求4所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，靠近连接模块上方的筒体距风力发电机组塔筒中心轴线的距离为D1，靠近连接模块下方的筒体距风力发电机组塔筒中心轴线的距离为D2，D1≤D2。

6.根据权利要求1所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，所述底部基座包括：连接圆筒、圆钢、筒体、连接法兰和筒体法兰，固定在连接圆筒侧壁的圆钢与固定在筒体侧壁的圆钢通过连接法兰连接，所述筒体两端圆周上均设置有筒体法兰。

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