CN102011709A - 风力涡轮机塔架及制造该风力涡轮机塔架的系统和方法 - Google Patents

风力涡轮机塔架及制造该风力涡轮机塔架的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风力涡轮机塔架及制造该风力涡轮机塔架的系统和方法。提供了一种包括多个塔架节段(106)的风力涡轮机塔架(102)。塔架节段中的至少一个包括第一混凝土段、与第一混凝土段分开地形成的第二混凝土段，以及与第一混凝土段和第二混凝土段分开地形成的第三混凝土段，第三混凝土段定位在第一混凝土段和第二混凝土段之间。

Description

风力涡轮机塔架及制造该风力涡轮机塔架的系统和方法
技术领域
本文描述的主题大体涉及风力涡轮机，且更具体而言涉及风力涡轮机塔架和用于制造或生产风力涡轮机塔架的系统和方法。
背景技术
许多已知的风力涡轮机包括塔架和通过机舱安装在塔架上的转子。转子包括有利于将风能转化成旋转能的若干个叶片。转子经由转子轴通过齿轮箱驱动发电机，而且齿轮箱使转子轴的固有地低的转速提高，从而使得发电机可将机械能转换成电能。
因为许多已知的风力涡轮机都经受恶劣的环境条件，所以经常加强风力涡轮机塔架(例如用钢)，以有利于提高风力涡轮机的结构完整性。但是，至少一些风力涡轮机用于潮湿的环境(例如近海风场)中，而且已经知道增大的湿度会助长风力涡轮机塔架和/或风力涡轮机塔架加强件的腐蚀。因而，将有用的是提供这样一种风力涡轮机塔架，其较不易受腐蚀的影响，同时保持风力涡轮机塔架的结构完整性，从而提高风力涡轮机的使用寿命。
发明内容
在一方面，提供了一种用于制造风力涡轮机塔架的方法。该方法包括提供至少一个纤维增强塑料(“FRP”)绳股，将FRP绳股的第一部分嵌入第一混凝土段中，以及将FRP绳股的第二部分嵌入第二混凝土段中，从而使得FRP绳股的第三部分从第一混凝土段延伸到第二混凝土段。该方法进一步包括使第一混凝土段和第二混凝土段中的至少一个相对于彼此移置，从而使得对FRP绳股的第三部分施加张力。
在另一方面，提供了一种包括多个塔架节段的风力涡轮机塔架。塔架节段中的至少一个包括第一混凝土段、与第一混凝土段分开地形成的第二混凝土段，以及与第一混凝土段和第二混凝土段分开地形成的第三混凝土段。第三混凝土段定位在第一混凝土段和第二混凝土段之间。
在另一方面，提供了一种用于制造风力涡轮机塔架节段的系统。该系统包括第一法兰模板和第二法兰模板。第一法兰模板和第二法兰模板中的各个限定环形空腔和构造成以便容许接近该空腔的第一孔口。该系统还包括包含内模和外模的壁模板。壁模板构造成以便联接在第一法兰模板和第二法兰模板之间，从而使得第一法兰模板的第一孔口和第二法兰模板的第一孔口在内模和外模之间朝向彼此定向。
附图说明
图1是风力涡轮机的侧视图；
图2是在图1中显示的风力涡轮机的塔架节段的、且沿着截面线2-2得到的放大截面图；
图3是图2所示的塔架节段的放大部分；
图4是图2所示的塔架节段的放大部分；
图5是用于在制造图2所示的塔架节段时使用的模板的透视图；
图6是在图5中显示的模板的、且沿着截面线6-6得到的截面图；
图7是在使用图5所示的模板进行制造期间的、图2所示的塔架节段的构架的截面图；
图8是已经将混凝土添加到图5所示的模板中且已经移除了图5所示的模板之后的、图7所示的构架的截面图；
图9是联接到框架上的图8所示的构架的截面图；
图10是图9的联接到框架上的图8所示的构架的截面图，其中壁模板联接到该构架上；
图11是图10所示的构架的一部分和框架的一部分的放大截面图；以及
图12是用于制造图2所示的塔架节段的方法的流程图。
部件列表
100 风力涡轮机
102 塔架
104 机舱
106 塔架节段
108 转子
110 轮毂
112 转子叶片
114 第一转子叶片
116 第二转子叶片
118 第三转子叶片
202 第一法兰
204 第二法兰
206 壁节段
208 第一匹配面
210 第一内表面
212 第一支承面
214 外表面
216 第二匹配面
218 第二内表面
220 第二支承面
222 第二外表面
224 第一紧固件孔口
226 第二紧固件孔口
228 第一端面
230 第二端面
232 内部表面
234 外部表面
236 FRP绳股
300 法兰模板
302 内壁
304 匹配壁
306 外壁
308 支承壁
310 支承壁绳股孔口
312 匹配壁绳股孔口
314 多个紧固件套筒
400 构架
402 第一法兰模板
404 第二法兰模板
406 第一部分
408 第二部分
410 第三部分
412 外表面
414 外表面
600 框架
602 基部
604 第一侧壁
606 第二侧壁
608 框架孔口
610 紧固件
700 壁模板
702 外模
704 内模
706 第一端
708 第二端
710 第一端
712 第二端
800 方法
802 提供至少一个纤维增强塑料(FRP)绳股
804 将FRP绳股的第一部分嵌入第一混凝土段中
806 将FRP绳股的第二部分嵌入第二混凝土段中，从而使得FRP绳股的第三部分从第一混凝土段延伸到第二混凝土段
808 使第一混凝土段和第二混凝土段中的至少一个相对于彼此移置，从而使得对FRP绳股的第三部分施加张力
具体实施方式
以下详细描述以实例的方式而非限制的方式描述了用于制造或生产塔架的系统和方法。该描述使得本领域普通技术人员能够制造和使用本公开，而且该描述对本公开的若干个实施例进行了描述，包括目前被认为是执行本公开的最佳模式的实施例。本公开在本文中描述为应用于示例性实施例，即风力涡轮机塔架。但是，构想到本公开对宽泛范围的系统中和除了风力涡轮机之外的各种应用中的塔架具有一般性应用。
图1是示例性风力涡轮机100的侧视图。在该示例性实施例中，风力涡轮机100是水平轴风力涡轮机。或者，风力涡轮机100可为竖直轴风力涡轮机。风力涡轮机100包括从基础(未显示)上竖起的塔架102、安装在塔架102上的机舱104，以及可旋转地联接到机舱104上的转子108。塔架102包括多个塔架节段106，多个塔架节段106堆叠在彼此的顶上，并且使用适当的联接器或紧固件(例如，诸如多个螺栓)而联接在一起。在一个实施例中，塔架节段106是基本类似的(例如均由基本类似的过程制造，如下面描述的那样)。在其它实施例中，塔架节段106可能并不基本类似。
在该示例性实施例中，转子108包括可旋转的轮毂110和联接到轮毂110上且从轮毂110向外延伸的多个转子叶片112。在该示例性实施例中，转子叶片112包括第一转子叶片114、第二转子叶片116和第三转子叶片118。在其它实施例中，转子108可包括任何适当数量的转子叶片112。在该示例性实施例中，转子叶片112在轮毂110的周围等距地隔开，以有利于使得能够将风的动能转化成旋转能，而且随后转化成电能。或者，转子叶片112可在轮毂110的周围彼此隔开任何适当的距离。
图2是在图1中显示的塔架节段106的、且沿着截面线2-2得到的放大截面图。图3是如图2所示的塔架节段106的放大部分。图4是如图2所示的塔架节段106的另一个放大部分。在该示例性实施例中，塔架节段106具有纵向轴线L和半径R，且塔架节段106包括第一段(例如第一法兰202)、第二段(例如第二法兰204)，以及沿着纵向轴线L从第一段延伸到第二段的第三段(例如壁节段206)。在一个实施例中，塔架节段106大体是圆柱形的。在其它实施例中，塔架节段106可具有任何适当的大小和/或形状(例如塔架节段106可为渐缩的)。
在该示例性实施例中，第一法兰202是环形的，而且包括第一匹配面208、邻近第一匹配面208的第一内表面210、邻近第一内表面210的第一支承面212，以及在第一匹配面208和第一支承面212之间的第一外表面214，从而形成第一法兰202的基本四边形(例如长方形)的截面。类似地，第二法兰204是环形的，而且包括第二匹配面216、邻近第二匹配面216的第二内表面218、邻近第二内表面218的第二支承面220，以及在第二匹配面216和第二支承面220之间的第二外表面222，从而形成第二法兰204的基本四边形(例如长方形)的截面。第一法兰202具有由第一内表面210限定的第一内周边PI1和由第一外表面214限定的第一外周边PO1，而第二法兰204具有由第二内表面218限定的第二内周边PI2和由第二外表面222限定的第二外周边PO2。
在该示例性实施例中，第一法兰202包括多个第一紧固件孔口224，而第二法兰204包括有利于通过任何适当的紧固件(例如螺栓)将塔架节段106紧固到相邻的塔架节段106上的多个第二紧固件孔口226。第一紧固件孔口224在第一法兰202周围以预定排列型式(pattern)(例如在该示例性实施例中的周向排列型式)从第一支承面212延伸通过第一匹配面208，而第二紧固件孔口226在第二法兰204周围以预定排列型式(例如在该示例性实施例中的周向排列型式)从第二支承面220延伸通过第二匹配面216。在一些实施例中，第一紧固件孔口224和/或第二紧固件孔口226可布置成任何适当的排列型式。在其它实施例中，第一法兰202和/或第二法兰204可分别不包括第一紧固件孔口224和/或第二紧固件孔口226。在该示例性实施例中，第一法兰202和第二法兰204由超高性能混凝土(“UHPC”)制成。如本文所用，术语“超高性能混凝土”(或“UHPC”)指的是具有优于传统的混凝土材料的改进的压缩强度、拉伸强度和/或延展性的混凝土材料。在一个实施例中，UHPC具有介于约150兆帕和约300兆帕之间的压缩强度和介于约15兆帕和30兆帕之间的拉伸强度。在其它实施例中，UHPC可具有有利于使得UHPC能够如本文描述的那样起作用的任何适当的压缩强度、拉伸强度和/或延展性。或者，第一法兰202和/或第二法兰204可由使得塔架节段106能够如本文描述的那样起作用的任何适当的材料制成，包括但不限于另外的适当的混凝土材料。
在该示例性实施例中，壁节段206包括第一端面228、第二端面230、内部表面232和外部表面234。第一端面228在第一外周边PO1附近承座抵靠在第一法兰202的第一支承面212上，使得第一紧固件孔口224(即第一紧固件孔口224的周向排列型式)沿径向设置在壁节段206的内部表面232和第一内表面210之间。类似地，第二端面230在第二外周边PO2附近承座抵靠在第二法兰204的第二支承面220上，使得第二紧固件孔口226(即第二紧固件孔口226的周向排列型式)沿径向设置在内部表面232和第二内表面218之间。在其它实施例中，壁节段206可相对于第一法兰202和/或第二法兰204具有任何适当的径向定位(例如，壁节段206可定位成使得第一紧固件孔口224和/或第二紧固件孔口226设置在壁节段206与法兰202的外表面214和/或法兰204的外表面222之间)。在该示例性实施例中，壁节段206由混凝土材料制成。在一个实施例中，壁节段206的混凝土材料在成分上与第一法兰202和/或第二法兰204的UHPC不同。在其它实施例中，壁节段206的混凝土材料可与第一法兰202和/或第二法兰204的UHPC至少基本相同。或者，壁节段206可由使得塔架节段106能够如本文描述的那样起作用的任何适当的材料制成。
在该示例性实施例中，壁节段206包括嵌入其中的多个预加应力的纤维增强塑料(“FRP”)绳股236(例如碳纤维增强塑料(“CFRP”)绳股)。FRP绳股236沿着从第一法兰202至第二法兰204的纵向轴线L延伸通过壁节段206，从而使得各个FRP绳股236延伸通过第一支承面212到达第一法兰202中，以及/或者延伸通过第二支承面220并且到达第二法兰204中。在该示例性实施例中，FRP绳股236直接结合到壁节段206的混凝土材料上，并且直接结合到第一法兰202和第二法兰204的UHPC上。如本文所用，用语“直接结合”定义为与其接触且在它们之间没有阻碍或缓冲物。在其它实施例中，FRP绳股236可具有与第一法兰202、第二法兰204和/或壁节段206的任何适当的接合(例如，中间材料可设置在FRP绳股236和第一法兰202、第二法兰204和/或壁节段206之间)。
图5是适于在制造第一法兰202和/或第二法兰204时使用的法兰模板300的透视图。图6是沿着截面线6-6得到的法兰模板300的截面图。在该示例性实施例中，法兰模板300由环形木料形成，其包括内壁302、邻近内壁302的匹配壁304、邻近匹配壁304的外壁306，以及在外壁306和内壁302之间的支承壁308，从而形成具有基本四边形(例如长方形)的截面的空腔C，该截面大小设置成以便与第一法兰202和/或第二法兰204的基本四边形的截面相配。在一个实施例中，内壁302、匹配壁304、外壁306和/或支承壁308可彼此分开地形成且使用任何适当的紧固件(例如螺钉、钉子和/或粘合剂)联接在一起。在另一个实施例中，内壁302、匹配壁304、外壁306和/或支承壁308可整体地形成在一起(即由单件连续而非连结的材料形成)。在一些实施例中，法兰模板300可由任何适当的材料形成，而且可具有布置成有利于制造本文描述的具有期望的尺寸和/或构造的第一法兰202和/或第二法兰204的任何适当的构造(例如，法兰模板300可具有环形形状之外的形状)的任何适当数量的壁。
在该示例性实施例中，支承壁308包括延伸通过其中的多个支承壁绳股孔口310，而匹配壁304包括延伸通过其中的多个匹配壁绳股孔口312。支承壁绳股孔口310在支承壁308周围以预定排列型式(例如在该示例性实施例中的周向排列型式)布置，而匹配壁绳股孔口312在匹配壁304周围以预定排列型式(例如在该示例性实施例中的周向排列型式)布置，使得匹配壁绳股孔口312的周向排列型式与支承壁绳股孔口310的周向排列型式基本相配(即各个支承壁绳股孔口310均沿着图6所示的X轴与对应的匹配壁绳股孔口312基本同轴地对准)。在该示例性实施例中，法兰模板300还包括从支承壁308延伸到匹配壁304的多个紧固件套筒314。紧固件套筒314以沿径向设置在绳股孔口310、312和内壁302之间的周向排列型式布置(即紧固件套筒314的周向排列型式布置成产生了通过第一法兰202和/或第二法兰204的第一紧固件孔口224和/或第二紧固件孔口226的周向排列型式，如图2所示)。
图7和8是适于在制造塔架节段106时使用的构架400的截面图。在该示例性实施例中，如图7所示，构架400最初包括第一法兰模板402、第二法兰模板404，以及在基本没有张力的情况下从第一法兰模板402延伸到第二法兰模板404的多个FRP绳股236。第一法兰模板402和第二法兰模板404基本类似于图5所示的法兰模板300，并且将使用图5的相同标号来参照类似的构件。
在一个实施例中，各个FRP绳股236的第一部分406通过这样的方式设置在第一法兰模板402的空腔C内：经由一个支承壁绳股孔口310和对应的且基本同轴的匹配壁绳股孔口312将各个FRP绳股236插入穿过第一法兰模板402，以及将各个FRP绳股236紧固到第一法兰模板402的匹配壁304的外表面412上(例如通过打结、钉住等)，以防止或限制FRP绳股236通过匹配壁绳股孔口312和/或支承壁绳股孔口310缩回。类似地，各个FRP绳股236的第二部分408通过这样的方式设置在第二法兰模板404的空腔C内：经由一个支承壁绳股孔口310和对应的且基本同轴的匹配壁绳股孔口312将各个FRP绳股236插入穿过第二法兰模板404，以及将各个FRP绳股236紧固到第二法兰模板404的匹配壁304的外表面414上(例如通过打结、钉住等)，以防止或限制FRP绳股236通过匹配壁绳股孔口312和/或支承壁绳股孔口310缩回。
在FRP绳股236在基本没有张力的情况下从第一法兰模板402延伸到第二法兰模板404的情况下，将UHPC添加到第一法兰模板402和第二法兰模板404的空腔C中。在一个实施例中，可通过任何适当的混凝土注射方法将UHPC注射到第一法兰模板402和/或第二法兰模板404中。在另一个实施例中，第一法兰模板402和/或第二法兰模板404可不包括内壁302，而且可通过旋转方法将UHPC添加到第一法兰模板404和/或第二法兰模板404中(即以便有利于获得“旋制混凝土”)。或者，可通过使得能够如本文描述的那样分别用第一法兰模板402和/或第二法兰模板404形成第一法兰202和第二法兰204的任何适当的方法来将UHPC添加到第一法兰模板402和/或第二法兰模板404上。
在该示例性实施例中，在将UHPC添加到第一法兰模板402和/或第二法兰模板404上之后，容许UHPC分别变硬成第一法兰202和第二法兰204，如图8所示(例如，使得第一法兰202和/或第二法兰204中的各个的厚度T为约10-20厘米，并且使得FRP绳股236延伸到第一法兰202和第二法兰204的UHPC中距离D且直接结合到UHPC上)。在一个实施例中，各个FRP绳股的第一部分406通过第一法兰202从第一支承面212延伸到第一匹配面208，各个FRP绳股236的第二部分408通过第二法兰204从第二支承面220延伸到第二匹配面216，而各个FRP绳股236的第三部分410从第一法兰202延伸到第二法兰204。或者，第一法兰202和/或第二法兰204可具有任何适当的厚度T，而FRP绳股236的第一部分406和/或第二部分408可分别延伸到第一法兰202和/或第二法兰204中任何适当的距离D，这使得塔架节段106能够如本文描述的那样起作用和/或能够如本文描述的那样制造该塔架节段106。在该示例性实施例中，在UHPC变硬且第一法兰202和第二法兰204形成之后，移除第一法兰模板402和第二法兰模板404，如图8所示。在备选实施例中，第一法兰模板402和/或第二法兰模板404可在塔架节段106的至少一个后来的制造阶段期间保持分别联接到第一法兰202和/或第二法兰204上。
图9是在塔架节段106的后来的制造阶段期间的构架400的截面图。在该示例性实施例中，在已经移除了第一法兰模板402和第二法兰模板404之后，将构架400插入框架600中，以有利于对FRP绳股236施加张力，如下面描述的那样。框架600包括基部602、从基部602向外延伸的第一侧壁604，以及从基部602向外延伸的第二侧壁606。第一侧壁604和第二侧壁606包括布置成与第一法兰202的第一紧固件孔口224和/或第二法兰204的第二紧固件孔口226的排列型式相对应的排列型式(例如周向排列型式)的多个框架孔口608。在该示例性实施例中，框架600由刚性材料(例如钢)制成。在其它实施例中，框架600可由使得框架600能够如本文描述的那样起作用的任何适当的材料制成。
在构架400插入框架600中的情况下，第一法兰202的第一外表面214和第二法兰204的第二外表面222通过多个紧固件610(例如螺栓)抬升到基部602上方，该多个紧固件610插入穿过侧壁604、606的框架孔口608且分别插入第一法兰202和第二法兰204的紧固件孔口224、226中，从而接合第一法兰202和第二法兰204。然后紧固件610抵靠着第一侧壁604和第二侧壁606被上紧，以有利于分别沿方向D1朝向第一侧壁604以及沿方向D2朝向第二侧壁606(即远离彼此)分别移置第一法兰202和第二法兰204，从而对FRP绳股236施加期望的张力。在该示例性实施例中，在对FRP绳股236施加了期望的张力之后，各个FRP绳股236的第一部分406具有第一张力，各个FRP绳股236的第二部分408具有第二张力，而各个FRP绳股236的第三部分410具有第三张力，使得第三张力大于第一张力和第二张力。在一些实施例中，第一部分406的第一张力和/或第二部分408的第二张力可沿着距离D变化(例如，可在第三部分410附近与第三部分410的第三张力基本相同，而且可在远离第三部分410处小于第三部分410的第三张力)。在其它实施例中，各个FRP绳股236的第一部分406、第二部分408和/或第三部分410可相对于彼此具有任何适当的张力(例如，可彼此不同或彼此基本相同)。
在该示例性实施例中，第一法兰202和第二法兰204的UHPC和FRP绳股236与法兰202、204之间的直接结合共同有利于为第一法兰202和第二法兰204提供增大的拉伸强度(例如，用以经受住拉伸应力而不破裂的增强的能力)。这个增大的拉伸强度至少部分是由于UHPC和FRP绳股236之间的直接结合的强度引起的，这使得能够在塔架节段106的制造期间通过紧固件610对FRP绳股236施加更高的拉伸载荷，而第一法兰202和/或第二法兰204破裂的风险降低。另外，因为FRP绳股236延伸到第一法兰202和第二法兰204中距离D(例如，在一些实施例中基本完全穿过第一法兰202和/或第二法兰204)，所以有利于将由第一法兰202和/或第二法兰204对FRP绳股236施加的横向(即径向)力(例如对在上紧紧固件610时对FRP绳股236施加的拉伸应力作出反应)分配遍及第一法兰202和/或第二法兰204的更大的部分，从而使得能够在塔架节段106的制造期间，对FRP绳股236施加更高的拉伸载荷，而不破坏FRP绳股236。
图10是在对FRP绳股236施加了期望的张力的情况下且在塔架节段106的后来的制造阶段期间插入框架600中的构架400的截面图。图11是图10所示的构架400和框架600的一部分的放大截面图。在该示例性实施例中，在对FRP绳股236施加了期望的张力之后，壁模板700联接到第一法兰202和第二法兰204上。在该示例性实施例中，壁模板700包括环形外模702和环形内模704。内模704包括第一端706和第二端708，而外模702包括第一端710和第二端712。内模704定位在第一法兰202和第二法兰204之间，使得内模704沿径向位于紧固件孔口224、226的周向排列型式和FRP绳股236的周向布置之间，而且使得内模704的第一端706抵靠在第一法兰202的第一支承面212上，且内模704的第二端708抵靠在第二法兰204的第二支承面220上。另外，外模702定位在FRP绳股236的径向外侧，使得外模702分别承座于第一法兰202的外表面214和第二法兰204的外表面222上，而且使得外模702的第一端710与第一法兰202的第一匹配面208基本对齐，并且外模702的第二端712与第二法兰204的第二匹配面216基本对齐。
在内模704定位在FRP绳股236的径向内侧且外模702定位在FRP绳股236的径向外侧的情况下，周向间隙G限定在内模704和外模702之间，并且FRP绳股236沿纵向延伸通过间隙G。在一个实施例中，壁模板700可为可延伸的(例如伸缩性的)，以有利于在第一法兰202和第二法兰204之间延长和/或缩回外模702和/或内模704(例如，以有利于在制造大小不同的塔架节段106期间使用同一个壁模板700，以及/或者有利于在第一法兰202和/或第二法兰204之间更容易地插入和/或移除壁模板700)。在一些实施例中，内模704和/或外模702可定位在有利于使得能够如本文描述的那样制造塔架节段106的任何适当的位置处。在其它实施例中，第一法兰模板402、第二法兰模板404和/或壁模板700可为单一结构(即单件连续而非连结的材料)，使得第一法兰202、第二法兰204和/或壁节段206在单一结构被移除之前变硬。在一个实施例中，如果第一法兰模板402、第二法兰模板404和/或壁模板700是单一结构，则可在第一法兰202和/或第二法兰204的形成(例如浇灌和硬化)期间，在空腔C和间隙G之间提供临时壁，以有利于防止UHPC流入间隙G中。
在该示例性实施例中，在FRP绳股236延伸通过间隙G的情况下，将混凝土材料添加到内模704和外模702之间的间隙G中，并且容许该混凝土材料变硬，从而形成壁节段206(在图2中显示)。在该示例性实施例中，在框架600以基本水平的位置定向的情况下(例如，基部602定位在平面上，例如定位在地面或工作台表面上)，将混凝土材料添加到间隙G中。在一个实施例中，可通过任何适当的混凝土注射方法将混凝土材料添加到间隙G中。在其它实施例中，壁模板700可不包括内模704，并且可通过旋转方法来添加壁节段206的混凝土材料(例如，构架400和/或框架600可绕着纵向轴线L旋转，以有利于获得“旋制混凝土”)。或者，可在框架600沿竖直位置定向的情况下，将壁节段206的混凝土材料添加到间隙G中。在该示例性实施例中，在壁节段206的混凝土材料已经变硬之后，移除内模704和外模702。在移除了内模704和外模702的情况下，就完全制造好了塔架节段106(如图2所示)，而且可从框架600中移除该塔架节段106。
在从框架600中移除了塔架节段106之后，塔架节段106随后可如图1所示的那样与相邻的塔架节段106堆叠在一起以及/或者紧固到相邻的塔架节段106上(例如，通过经由第一紧固件孔口224和/或第二紧固件孔口226将相邻的塔架节段106栓接在一起)。在该示例性实施例中，在风力涡轮机100的操作期间，壁节段206和法兰202、204没有结合在一起，而是相反，在各个塔架节段106的制造期间对FRP绳股236施加张力，而且在另一个塔架节段106的顶上的各个塔架节段106的重量有利于保持法兰202、204和壁节段206彼此抵靠(即有利于防止法兰202、204和/或壁节段206相对于彼此横向地移动)。在其它实施例中，可提供另外的紧固件(例如机械紧固件和/或粘合紧固件)，以有利于在风力涡轮机100的操作期间，使法兰202、204和/或壁节段206相对于彼此保持在恰当的位置上。在一个实施例中，多个更短的未加应力的FRP绳股236可在塔架节段106的制造期间嵌入法兰202、204和壁节段206中，使得该更短的未加应力的FRP绳股236在法兰202、204和壁节段206之间延伸，以有利于在风力涡轮机100的操作期间保持法兰202、204与壁节段206抵靠(例如，以有利于防止法兰202、204和/或壁节段206相对于彼此横向地移动)。
图12是用于如本文描述的那样制造或生产风力涡轮机塔架的方法800的流程图。在该示例性实施例中，该方法包括提供802至少一个纤维增强塑料(FRP)绳股，将FRP绳股的第一部分嵌入804第一混凝土段中，以及将FRP绳股的第二部分嵌入806第二混凝土段中，使得FRP绳股的第三部分从第一混凝土段延伸到第二混凝土段。方法800还包括使第一混凝土段和第二混凝土段中的至少一个相对于彼此移置808，从而使得对该FRP绳股的第三部分施加张力。
本文描述的方法和系统有利于为塔架提供非腐蚀性加强件，从而使得塔架可制造成具有减小的厚度(例如，包围加强件的更小的一层混凝土)，从而降低塔架(以及单独的塔架节段)的总重量，并且使得能够将塔架更容易地运输到架设地点。另外，本文描述的方法和系统有利于尽管在减小的厚度的情况下仍能加强塔架(例如，本文描述的方法和系统有利于提高塔架的疲劳强度和拉伸强度，这可有利于减小塔架在机舱附近的直径)。
在上面详细描述了风力涡轮机塔架和用于制造或生产该风力涡轮机塔架的系统和方法的示例性实施例。本文描述的方法和系统不限于本文描述的具体实施例，而是相反，系统的构件和/或方法的步骤可独立地以及与本文描述的其它构件和/或步骤分开来使用。例如，本文描述的方法和系统可具有不限于如本文所描述的那样与风力涡轮机一起实践的其它应用。相反，可结合各种其它行业来实现和使用本文描述的方法和系统。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例意图处于权利要求书的范围之内。

Claims (10)

1.一种包括多个塔架节段(106)的风力涡轮机塔架(102)，所述塔架节段中的至少一个包括：
第一混凝土段；
与所述第一混凝土段分开地形成的第二混凝土段；以及
与所述第一混凝土段和所述第二混凝土段分开地形成的第三混凝土段，所述第三混凝土段定位在所述第一混凝土段和所述第二混凝土段之间。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机塔架(102)，其特征在于，所述风力涡轮机塔架(102)进一步包括至少一个纤维增强塑料(“FRP”)绳股(236)，所述纤维增强塑料(“FRP”)绳股(236)包括嵌入所述第一混凝土段中的第一部分(406)、嵌入所述第二混凝土段中的第二部分(408)，以及嵌入所述第三混凝土段中的第三部分(410)。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮机塔架(102)，其特征在于，所述第一部分(406)具有第一张力，所述第二部分(408)具有与所述第一张力基本类似的第二张力，且所述第三部分(410)具有与所述第一张力和所述第二张力基本类似的第三张力。
4.根据权利要求2所述的风力涡轮机塔架(102)，其特征在于，所述第一部分(406)具有第一张力，所述第二部分(408)具有第二张力，且所述第三部分(410)具有第三张力，所述第三张力与所述第一张力和所述第二张力不同。
5.根据权利要求1所述的风力涡轮机塔架(102)，其特征在于，所述第一混凝土段和所述第二混凝土段中的至少一个由超高性能混凝土(“UHPC”)制成。
6.根据权利要求5所述的风力涡轮机塔架(102)，其特征在于，所述第三混凝土段由包含不同于所述UHPC的成分的混凝土材料制成。
7.根据权利要求2所述的风力涡轮机塔架(102)，其特征在于，所述第一部分(406)中的至少一个直接结合到所述第一混凝土段上，所述第二部分(408)直接结合到所述第二混凝土段上，且所述第三部分(410)直接结合到所述第三混凝土段上。
8.一种用于制造风力涡轮机塔架节段(106)的系统，所述系统包括：
第一法兰模板(402)和第二法兰模板(404)，所述第一法兰模板和所述第二法兰模板中的各个限定环形空腔和构造成以便容许接近所述空腔的第一孔口；以及
包括内模(704)和外模(702)的壁模板(700)，所述壁模板构造成以便联接在所述第一法兰模板和所述第二法兰模板之间，使得所述第一法兰模板的第一孔口(608)和所述第二法兰模板的第一孔口在所述内模和所述外模之间朝向彼此定向。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括框架(600)，该框架(600)包括基部(602)、从所述基部延伸的第一侧壁(604)，以及从所述基部延伸的第二侧壁(606)，所述框架构造成以便在将混凝土材料添加到所述壁模板的间隙中的同时将所述塔架节段(106)支承在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一法兰模板(402)和所述第二法兰模板(404)中的各个限定与所述第一孔口相对的第二孔口(608)，使得所述第一孔口和所述第二孔口越过所述空腔而基本同轴地对准。
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