CN102297088B - 地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统 - Google Patents
地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统 Download PDFInfo
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Abstract
地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，它涉及一种立式多层风动力机系统。本发明为了解决现有风力发电系统中存在的抗翻倒力矩小和抗暴风摧毁能力弱的问题。地基平台的地基横梁钢筋骨架围合形成地基框架，发电机机座钢筋骨架通过内部支撑梁钢筋骨架设置在地基框架的中心，固定钢缆方墩钢筋骨架通过固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架布置在地基框架的周围，固定钢缆方墩钢筋骨架、立柱方墩钢筋骨架、发电机机座钢筋骨架以及地基横梁钢筋骨架的下端固接有地桩钢筋骨架，地基平台由混凝土整体浇注形成，地桩钢筋骨架的下端打入地下，多层复合风动力系统通过框架钢缆稳固系统与固定钢缆方墩钢筋骨架上的拉环拉紧连接。本发明用于风力发电中。
Description
技术领域
本发明涉及一种立式多层风动力机系统，具体涉及一种地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，属于风力发电技术领域。
背景技术
随着世界能源危机的加剧，风力发电作为新能源，已经成为社会发展的热点。
目前为止，传统的风力发电机包括螺旋桨式风力发电机和立轴风力发电机，传统的风力发电机没有立式风电地基平台和钢缆稳固系统，利用庞大圆筒做支柱，需要很深很大的地基做根和基础，才不至于被风催毁。所以风力发电机是靠增加塔架的体积或塔筒的直径及增加基础地基的面积来增加风力发电机的支撑力矩和稳定性，风力发电机体积大，极易受暴风损坏与摧毁。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利号为200520039030.X、公告号为CN2795476、公告日为2006年7月12日的专利，公开了一种带自动阻风移门的框架结构风能聚集增强风力发电装置，该技术的二道钢筋混凝土的集风墙与一个钢结构的风道出风口框架连接，风力发电机组安装在风道出风口框架上。此机型结构采用钢筋混凝土的集风墙体来增加系统风量与支持力度，体积大，无灵活性，不能适应风向变化。
检索中还发现，中国专利号为200720133226.4、公告号为CN 201144765、公告日为2008年11月5日的专利，公开了一种聚风式风力发电机，该技术有多个活动集风风罩，由于多个活动集风罩的结构与方向舵驱动能力所限，此种结构仅能用于很小容量发电机。
现有技术中还公开了一种集风立式风力发电系统，其专利号201010272913.0，上述专利克服了传统的三桨叶式风力发电系统风力利用率低的缺陷；但是依然存在抗翻倒力矩小和抗暴风摧毁能力弱的弊端。
故而，现有技术中的风力发电系统中仍然存在抗翻倒力矩小和抗暴风摧毁能力弱的弊端。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的风力发电系统中仍然存在抗翻倒力矩小和抗暴风摧毁能力弱的问题，进而提供一种地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统。
为实现上述发明目的，本发明所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统包括多层复合风动力系统以及框架钢缆稳固系统；地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统还包括地基平台，所述地基平台包括多个地基横梁钢筋骨架、多个立柱方墩钢筋骨架、发电机机座钢筋骨架、多个固定钢缆方墩钢筋骨架、多个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架、多个内部支撑梁钢筋骨架和多个地桩钢筋骨架，多个地基横梁钢筋骨架围合形成地基框架，地基框架的每个棱边处各固定安装有一个立柱方墩钢筋骨架，所述发电机机座钢筋骨架设置在地基框架的中心，并通过多个内部支撑梁钢筋骨架与地基框架固定连接，所述多个固定钢缆方墩钢筋骨架布置在地基框架的周围，且每个固定钢缆方墩钢筋骨架通过一个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架与相应的立柱方墩钢筋骨架固定连接，每个固定钢缆方墩钢筋骨架的下端固定连接有一个地桩钢筋骨架，每个立柱方墩钢筋骨架的下端固定连接有一个地桩钢筋骨架，发电机机座钢筋骨架的下端连接有一个地桩钢筋骨架，每个地基横梁钢筋骨架的下端固定连接有一个或两个或多个地桩钢筋骨架，所述多个地基横梁钢筋骨架、多个立柱方墩钢筋骨架、发电机机座钢筋骨架、多个固定钢缆方墩钢筋骨架、多个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架、多个内部支撑梁钢筋骨架和多个地桩钢筋骨架由混凝土整体浇注形成地基平台，地桩钢筋骨架的下端打入地下，多层复合风动力系统通过框架钢缆稳固系统与地基平台的多个固定钢缆方墩钢筋骨架上的拉环拉紧连接。
采用上述的技术方案后，本发明的风力发电系统具有如下优势：增加了抗翻倒力矩与抗暴风摧毁能力；同时提高了最大工作风区极限与风力利用率，增大了装机容量，提高了风力发电机运行的安全性与稳定性，减小了风力发电机整机体积和占地面积，节约大量的钢材和成本，有利于风力发电机的大容量化。具体优势体现数据如下：
1、与同功率风力发电系统相比，体积缩小70％以上；
2、与传统的三桨叶式风电系统相比总造价成本降低50％以上；
3、风场土地利用率提高5倍以上；
4、安装维修和运输成本降低了70％以上；
5、系统采用层叠式结构，多层组合，因此可构成大功率10兆瓦级以上风力发电机组系统。
附图说明
图1为本发明地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统的立体结构示意图；
图2为地基平台1的立体结构示意图；
图3为立柱方墩钢筋骨架11与地桩钢筋骨架16安装关系的立体结构图；
图4为固定钢缆方墩钢筋骨架13与地桩钢筋骨架16安装关系的立体结构图；
图5为地基平台1上地桩钢筋骨架16的布置关系图；
图6为地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统采用横拉水平钢缆21的立体结构示意图；
图7为地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统采用斜拉钢缆的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的解释，但是以下的内容不用于限定本发明的保护范围。
具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，它包括多层复合风动力系统3以及框架钢缆稳固系统2；地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统还包括地基平台1，所述地基平台1包括多个地基横梁钢筋骨架10、多个立柱方墩钢筋骨架11、发电机机座钢筋骨架12、多个固定钢缆方墩钢筋骨架13、多个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架14、多个内部支撑梁钢筋骨架15和多个地桩钢筋骨架16，多个地基横梁钢筋骨架10围合形成地基框架，地基框架的每个棱边处各固定安装有一个立柱方墩钢筋骨架11，所述发电机机座钢筋骨架12设置在地基框架的中心，并通过多个内部支撑梁钢筋骨架15与地基框架固定连接，所述多个固定钢缆方墩钢筋骨架13布置在地基框架的周围，且每个固定钢缆方墩钢筋骨架13通过一个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架14与相应的立柱方墩钢筋骨架11固定连接，每个固定钢缆方墩钢筋骨架13的下端固定连接有一个地桩钢筋骨架16，每个立柱方墩钢筋骨架11的下端固定连接有一个地桩钢筋骨架16，发电机机座钢筋骨架12的下端连接有一个地桩钢筋骨架16，每个地基横梁钢筋骨架10的下端固定连接有一个或两个或多个地桩钢筋骨架16，所述多个地基横梁钢筋骨架10、多个立柱方墩钢筋骨架11、发电机机座钢筋骨架12、多个固定钢缆方墩钢筋骨架13、多个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架14、多个内部支撑梁钢筋骨架15和多个地桩钢筋骨架16由混凝土整体浇注形成地基平台1，地桩钢筋骨架16的下端打入地下，多层复合风动力系统3通过框架钢缆稳固系统2与地基平台1的多个固定钢缆方墩钢筋骨架13上的拉环13-1拉紧连接。
本实施方式中的多层复合风动力系统3为现有技术，其公开于专利号为201010272913.0、发明名称为集风立式风力发电系统的发明专利中。
具体实施方式二：结合图6说明本实施方式，本实施方式的框架钢缆稳固系统2包括多根斜拉主钢缆20和多根横拉水平钢缆21，多层复合风动力系统3顶部的箱体框架30的顶角各通过一根斜拉主钢缆20与相应的固定钢缆方墩钢筋骨架13上的拉环13-1拉紧连接，多层复合风动力系统3除顶部的箱体框架30之外的其余箱体框架30的顶角各通过一根横拉水平钢缆21与相应的斜拉主钢缆20连接。如此设置，使立式多层风力发电系统与地基平台1之间保持较好的垂直度，使整体箱体框架变形较小，无论风从哪个方向吹来，钢缆都可以拉紧固定风力发电机箱体框架，系统整体稳定，使风力发电机垂直树立并稳定在地基平台上，使风力发电系统不被风力摧毁倾斜，同时产生了巨大的抗翻倒力矩，减少风力发电机箱体框架的变形和振动，增加系统稳定性与安全性。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
本实施方式中可在箱体框架的顶角处增加多条钢缆，以增加稳固系统的受力点，使钢缆与箱体框架受力均匀，使箱体框架不产生变形或使箱体框架变形最小，产生最大和最好的稳固效果。
具体实施方式三：结合图6说明本实施方式，本实施方式的横拉水平钢缆21与相应的斜拉主钢缆20之间通过连接环22连接。如此设置，横拉水平钢缆21通过连接环22可在斜拉主钢缆20上自动滑动，使各层箱体框架30受钢缆拉力自动调节均衡，使立式多层风力发电系统与地基平台1之间保持最大垂直度，使整体箱体框架变形最小。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图7说明本实施方式，本实施方式的框架钢缆稳固系统2包括多根斜拉主钢缆20和多根斜拉次钢缆23，多层复合风动力系统3顶部的箱体框架30的顶角各通过一根斜拉主钢缆20与相应的固定钢缆方墩钢筋骨架13的拉环13-1拉紧连接，多层复合风动力系统3除顶部的箱体框架30之外的其余箱体框架30的顶角各通过一根斜拉次钢缆23与相应的固定钢缆方墩钢筋骨架13上的拉环13-1拉紧连接。如此设置，使立式多层风力发电系统与地基平台1之间保持较好的垂直度，使整体箱体框架变形较小，无论风从哪个方向吹来，钢缆都可以拉紧固定风力发电机箱体框架，系统整体稳定，使风力发电机垂直树立并稳定在地基平台上，使风力发电系统不被风力摧毁倾斜，同时产生了巨大的抗翻倒力矩，减少风力发电机箱体框架的变形和振动，增加系统稳定性与安全性。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
本实施方式中可在箱体框架的顶角处增加多条钢缆，以增加稳固系统的受力点，使钢缆与箱体框架受力均匀，使箱体框架不产生变形或使箱体框架变形最小，产生最大和最好的稳固效果。
具体实施方式五：本实施方式的多个地基横梁钢筋骨架10围合形成的地基框架为三角形地基框架、五角形地基框架、七角形地基框架或者九角形地基框架中的一种。如此设置，便于浇注成型。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：本实施方式的多个地基横梁钢筋骨架10围合形成的地基框架为四角形地基框架、六角形地基框架或者八角形地基框架中的一种。如此设置，便于浇注成型。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式七：结合图2和图5说明本实施方式，本实施方式的每个固定钢缆方墩钢筋骨架13均布置在方形框架的对角延长线上。如此设置，框架钢缆稳固系统2的各钢缆互补并互相配合，产生平衡稳定力矩，产生最佳的平衡稳固特性，使风力发电旋转平稳。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图1、图2、图3、图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式的地桩钢筋骨架16的下端打入地下25米以内。如此设置，立式多层风力发电系统适用于安装在陆地上，根据地质状况地桩钢筋骨架的打入深度视地质成分而定，更好的固定地基平台1，增加风力发电系统的抗翻倒力矩和抗暴风能力。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：结合图1、图2、图3、图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式的地桩钢筋骨架16的下端打入地下岩石层中，并与岩石层牢固连接。如此设置，立式多层风力发电系统适用于安装在海岸和海上，更好的固定地基平台1，增加风力发电系统的抗翻倒力矩和抗暴风能力。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式十：结合图1、图2、图3、图4、图6和图7说明本实施方式，本实施方式的地桩钢筋骨架16的下端打入地下岩石层的深度在1米至15米之间。如此设置，立式多层风力发电系统根据地质状况，地桩钢筋骨架的打入深度视地质与岩石层成分而定更好的固定地基平台1，增加风力发电系统的抗翻倒力矩和抗暴风能力。其它组成和连接关系与具体实施方式九相同。
上述实施方式一至十中的框架钢缆稳固系统2的钢缆可由圆形钢管或圆形钢替代。
Claims (10)
1.一种地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，它包括多层复合风动力系统(3)以及框架钢缆稳固系统(2)；其特征在于：地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统还包括地基平台(1)，所述地基平台(1)包括多个地基横梁钢筋骨架(10)、多个立柱方墩钢筋骨架(11)、发电机机座钢筋骨架(12)、多个固定钢缆方墩钢筋骨架(13)、多个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架(14)、多个内部支撑梁钢筋骨架(15)和多个地桩钢筋骨架(16)，多个地基横梁钢筋骨架(10)围合形成地基框架，地基框架的每个棱边处各固定安装有一个立柱方墩钢筋骨架(11)，所述发电机机座钢筋骨架(12)设置在地基框架的中心，并通过多个内部支撑梁钢筋骨架(15)与地基框架固定连接，所述多个固定钢缆方墩钢筋骨架(13)布置在地基框架的周围，且每个固定钢缆方墩钢筋骨架(13)均通过一个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架(14)与相应的立柱方墩钢筋骨架(11)固定连接，每个固定钢缆方墩钢筋骨架(13)的下端固定连接有一个地桩钢筋骨架(16)，每个立柱方墩钢筋骨架(11)的下端固定连接有一个地桩钢筋骨架(16)，发电机机座钢筋骨架(12)的下端连接有一个地桩钢筋骨架(16)，每个地基横梁钢筋骨架(10)的下端固定连接有一个或两个或多个地桩钢筋骨架(16)，所述多个地基横梁钢筋骨架(10)、多个立柱方墩钢筋骨架(11)、发电机机座钢筋骨架(12)、多个固定钢缆方墩钢筋骨架(13)、多个固定钢缆方墩支撑梁钢筋骨架(14)、多个内部支撑梁钢筋骨架(15)和多个地桩钢筋骨架(16)由混凝土整体浇注形成地基平台(1)，地桩钢筋骨架(16)的下端打入地下，多层复合风动力系统(3)通过框架钢缆稳固系统(2)与地基平台(1)的多个固定钢缆方墩钢筋骨架(13)上的拉环(13-1)拉紧连接。
2.根据权利要求1所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：所述框架钢缆稳固系统(2)包括多根斜拉主钢缆(20)和多根横拉水平钢缆(21)，多层复合风动力系统(3)顶部的箱体框架(30)的顶角各通过一根斜拉主钢缆(20)与相应的固定钢缆方墩钢筋骨架(13)上的拉环(13-1)拉紧连接，多层复合风动力系统(3)除顶部的箱体框架(30)之外的其余箱体框架(30)的顶角各通过一根横拉水平钢缆(21)与相应的斜拉主钢缆(20)连接。
3.根据权利要求2所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：所述横拉水平钢缆(21)与相应的斜拉主钢缆(20)之间通过连接环(22)连接。
4.根据权利要求1所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：所述框架钢缆稳固系统(2)包括多根斜拉主钢缆(20)和多根斜拉次钢缆(23)，多层复合风动力系统(3)顶部的箱体框架(30)的顶角各通过一根斜拉主钢缆(20)与相应的固定钢缆方墩钢筋骨架(13)的拉环(13-1)拉紧连接，多层复合风动力系统(3)除顶部的箱体框架(30)之外的其余箱体框架(30)的顶角各通过一根斜拉次钢缆(23)与相应的固定钢缆方墩钢筋骨架(13)上的拉环(13-1)拉紧连接。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：所述多个地基横梁钢筋骨架(10)围合形成的地基框架为三角形地基框架、五角形地基框架、七角形地基框架或者九角形地基框架中的一种。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：所述多个地基横梁钢筋骨架(10)围合形成的地基框架为四角形地基框架。
7.根据权利要求6所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：每个固定钢缆方墩钢筋骨架(13)均布置在四角形地基框架的对角延长线上。
8.根据权利要求1、2、3、4或7所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：地桩钢筋骨架(16)的下端打入地下25米以内。
9.根据权利要求1、2、3、4或7所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：地桩钢筋骨架(16)的下端打入地下岩石层中，并与岩石层牢固连接。
10.根据权利要求9所述的地基平台与框架钢缆联合稳固的立式多层风力发电系统，其特征在于：地桩钢筋骨架(16)的下端打入地下岩石层的深度在1米至15米之间。
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Granted publication date: 20130410 Termination date: 20180601 |
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