CN102734088A - 一种风机塔架 - Google Patents

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张永利
张启应
张东灿
徐国庆
王东
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Abstract

本发明公开了一种风机塔架，所述风机塔架的塔身包括上部的钢制塔段、及与钢制塔段连接的下部的预制混凝土塔段，所述预制混凝土塔段由多个预制混凝土单元拼接而成；本发明的钢-预制混凝土组合的风机塔架不仅克服了传统钢制塔架制造、运输等方面的约束，具有经济效益高的优点，同时也突破了钢制塔架高度不能超过100 m的限制，能满足目前风机发展对于塔架高度的需求。

Description

一种风机塔架
技术领域
本发明属于新能源风电领域，涉及风机塔架结构。
背景技术
风机塔架的主要作用是将叶轮提升至设计高度，以获取更大的风能和更平稳的风速。相关研究已证实，风力发电过程中，稳定风速是兆瓦级风机达到高功率的重要因素。无论在陆地或海上，通常80-200米高度处风速比较稳定。同时，叶轮大小也是兆瓦级风机设备非常重要的参数。以平均功率在2.0到5.0 兆瓦的风力发电机为例，叶轮直径接近100 米。随着稳定风速的需要和叶轮直径的增加，支撑风涡轮的塔架高度也随着相应增高。另外，据统计，我国可利用的低风速资源面积约占全国风能资源区的68%，且均接近电网负荷的受端地区，在这些地区建设风电场，塔架也需要建的更高。随着塔高的增加，特别塔高达到80米以上，对于传统的钢结构塔架来说，其设计和施工技术的限制逐渐加大，运输困难，经济效益显著降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型风机塔架，其制作、运输方便，经济效益高，可突破钢制塔架高度不能超过100 m的限制，能满足目前风机发展对于塔架高度的需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种风机塔架，所述风机塔架的塔身包括上部的钢制塔段、及与钢制塔段连接的下部的预制混凝土塔段，所述预制混凝土塔段由多个预制混凝土单元拼接而成。
进一步地，所述钢制塔段下端及预制混凝土塔段上端分别预设有螺栓连接件，二者通过螺栓连接。
进一步地，所述预制混凝土单元为横截面为弧形的条状单元；所述条状单元在径向进行环形拼接，在轴向进行竖直拼接，且在轴向上拼接缝沿塔高上下错开。
进一步地，所述条状单元左右端预埋螺栓连接件，通过螺栓连接进行环向拼接，组装成预制混凝土塔段的各级分段；所述预制混凝土塔段的各级分段的相邻端部分别预埋有钢制连接环，所述钢制连接环通过环氧树脂粘结，且所述预制混凝土塔段的各级分段的相邻端部还分别设置有预留孔道，通过螺栓连接相邻的各级分段。
进一步地，所述条状单元长10-20m，宽3-4m，壁厚0.3-0.5m。
进一步地，所述预制混凝土塔段顶部和底部分别设置有预应力索锚具，所述锚具之间安装有沿预制混凝土塔段全长设置的体外预应力索。
进一步地，所述体外预应力索上设有防腐涂漆层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用了混凝土结构相对于钢制塔架在防腐性能、交通运输、现场制作等方面的优势，同时，为了提高经济性，并未全塔均采用预制混凝土结构，而是采用了钢-预制混凝土结构的组合形式，预制混凝土结构由多个预制混凝土单元拼接而成。其中，塔身下部采用预制混凝土单元拼接结构可以克服钢塔截面过大导致的轧制和运输困难，塔身上部采用钢塔段可以加快施工速度。
综上所述，本发明的风机塔架具有结构形式新颖、施工运输方便、动力特性优良、施工灵活、适用范围广、工期短、便于升级的优点，同时也突破了钢制塔架高度不能超过100 m的限制，能满足目前风机发展对于塔架高度的需求，为大型风电场建设提供了新的技术选择。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是风机塔架整体结构示意图；
图2是钢制塔段与预制混凝土塔段连接示意图；
图3是预制混凝土单元横截面结构示意图；
图4是预制混凝土单元环向拼接结构示意图；
图5是预制混凝土塔段的相邻分段之间螺栓连接示意图；
图6是预制混凝土塔段的相邻分段之间钢制连接环连接示意图；
图7是预制混凝土塔段的体外预应力索结构示意图；
图8是预制混凝土塔段的预应力索顶部、底部锚具示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的一种风机塔架，其塔身包括上部的钢制塔段1、及与钢制塔段1连接的下部的预制混凝土塔段2，预制混凝土塔段2由多个预制混凝土单元2n拼接而成。
如图2所示，钢制塔段1下端及预制混凝土塔段2上端分别预设有螺栓连接件，二者通过螺栓3连接。
如图1、3所示，预制混凝土单元2n为横截面为弧形的条状单元；条状单元在径向进行环形拼接，在轴向进行竖直拼接，且在轴向上拼接缝沿塔高上下错开。
如图1、4所示，预制混凝土单元（条状单元）21、22左右端预埋螺栓连接件，通过螺栓4连接进行环向拼接，组装成预制混凝土塔段的各级分段，各级分段间的连接方式见图5和图6，预制混凝土塔段的各级分段的相邻端部（上一段预制混凝土塔段5的下端与下一段预制混凝土塔段6的上端）分别设置有预留孔道，通过螺栓7连接，且预制混凝土塔段的各级分段的相邻端部（上一段预制混凝土塔段5的下端与下一段预制混凝土塔段6的上端）分别预埋有钢制连接环8，钢制连接环8通过环氧树脂9粘结。
上述条状单元典型尺寸为：长10-20m，宽3-4m，壁厚0.3-0.5m，配筋由实际需求确定。
如图6、7、8所示，预制混凝土塔段顶部和底部分别设置有预应力索锚具10，锚具10之间安装有沿预制混凝土塔段全长设置的体外预应力索11。预制混凝土塔段的塔身安装完成后，在钢制塔段吊装之前立即完成体外预应力索11的安装。所有体外预应力索11按照防腐设计做两至三遍刷漆处理，即在体外预应力索11上设有防腐涂漆层。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风机塔架，其特征在于，所述风机塔架的塔身包括上部的钢制塔段、及与钢制塔段连接的下部的预制混凝土塔段，所述预制混凝土塔段由多个预制混凝土单元拼接而成。
2.根据权利要求1所述的风机塔架，其特征在于，所述钢制塔段下端及预制混凝土塔段上端分别预设有螺栓连接件，二者通过螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的风机塔架，其特征在于，所述预制混凝土单元为横截面为弧形的条状单元；所述条状单元在径向进行环形拼接，在轴向进行竖直拼接，且在轴向上拼接缝沿塔高上下错开。
4.根据权利要求3所述的风机塔架，其特征在于，所述条状单元左右端预埋螺栓连接件，通过螺栓连接进行环向拼接，组装成预制混凝土塔段的各级分段；
所述预制混凝土塔段的各级分段的相邻端部分别预埋有钢制连接环，所述钢制连接环通过环氧树脂粘结，且所述预制混凝土塔段的各级分段的相邻端部还分别设置有预留孔道，通过螺栓连接相邻的各级分段。
5.根据权利要求3所述的风机塔架，其特征在于，所述条状单元长10-20m，宽3-4m，壁厚0.3-0.5m。
6.根据权利要求1-5任一项所述的风机塔架，其特征在于，所述预制混凝土塔段顶部和底部分别设置有预应力索锚具，所述锚具之间安装有沿预制混凝土塔段全长设置的体外预应力索。
7.根据权利要求6所述的风机塔架，其特征在于，所述体外预应力索上设有防腐涂漆层。
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