CN103195288B - 风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明是风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法。其特征是：塔架是锥形圆筒的钢筋混凝土结构，塔架共分为四个塔节，每个塔节高度一致，从塔架底部至顶部次为第一塔节、第二塔节、第三塔节和第四塔节；这种风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法按照水平轨道及滑动平台的搭建、第四塔节平推、第四塔节竖推、第三塔节平推、第三塔节与第四塔节对接、第三塔节与第四塔节竖推、第二塔节的平推、第二塔节与第三塔节的对接、第二塔节、第三塔节与第四塔节竖推、第一塔节的平推、第一塔节与第二塔节的对接、塔架与基础平台对接、塔架体外索张拉的步骤进行。本发明通过平推和竖推两种方式的结合避免了高空作业、实现塔架的快速搭建、降低安装成本。

Description

风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法

技术领域

本发明涉及风力发电的塔架搭建领域，是风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法。

背景技术

全球能源紧张和环境气候问题的严峻，促使各国日益重视对风能、太阳能、生物能等可再生能源的开发和利用。风力发电研究起步早、技术成熟，已成为可再生能源利用的重用途径，尤其在最近几年，风电装机容量取得快速增长。我国风能蕴含丰富，其中陆地高度10 m处2.53亿千瓦，50 m处可增加一倍；近海高度10 m处7.5亿千瓦，50 m处约15亿千瓦。截至2010年，我国风力发电达4473万千瓦，已成为继水电后最重要的可再生能源。

内陆地区的风速通常比沿海地区低很多，为了给中低风速地区的风电场提供更多的发电量，风机供应商有两种主要选择：他们既可以选择安装具有更大风轮的风机，也可以把没有改造过的机组安装在更高的风塔上。高塔的选择只需增加适度的投资，便可以大幅度的提高功率输出。例如，在非沿海地区，轮毂高度每增加1m（限制范围内），增产幅度约为1%。更高的风塔还能提供其他优势，如降低湍流影响、减少疲劳载荷、增加整机寿命、解决运输限制、减少材料成本变动等。

由于钢塔架材料特性的局限和造价决定了高混凝土塔架的必然，现浇混凝土塔架施工期较长，难以满足风场快速施工要求，预制混凝土塔架应运而生。

针对刚塔架和预制混凝土塔架，传统的安装方式是利用大型起重设备起吊安装，高空作业隐患较多，租用大型设备费用高，吊装程序复杂，拼装精度难控制，寻找一种能够快速、准确和安全的预制混凝土塔架安装方法，是预制混凝土塔架应用迫切需要解决的难点问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法，利用千斤顶在水平方向和竖直方向分别进行顶推，实现钢筋混凝土塔架的搭建。

本发明的技术方案是风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法，其特征是：塔架是锥形圆筒的钢筋混凝土结构，塔架共分为四个塔节，每个塔节高度一致，从塔架底部至顶部次为第一塔节、第二塔节、第三塔节和第四塔节；这种风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法的具体实施步骤如下：

步骤1，水平轨道及滑动平台的搭建；在基础平台上搭建水平轨道，水平轨道横跨在塔架基础上方，并由混凝土支撑梁支撑，轨道上设置滑动平台，滑动平台面积大于塔架的最大横截面积；

步骤2，第四塔节平推；用起重机将第四塔节吊装放置在滑动平台上，滑动平台沿水平轨道将第四塔节顶推至塔架基础上方停止，使第四塔节的中心对齐塔架基础中心；

步骤3，第四塔节竖推；第四塔节顶部设置有三根钢索，每根钢索与基础平台固定连接；在第四塔节底部安装十字横梁，并用四个竖向顶推的千斤顶支撑十字横梁的四角；四个千斤顶向上顶推，并配合钢索辅助使第四塔节向上竖推，竖推高度大于塔节高度；

步骤4，第三塔节平推；第四塔节竖推后，滑动平台离开塔架基础上方，返回原位，第三塔节置于滑动平台上，并由滑动平台平推至塔架基础上方、第四塔节的正下方停止；

步骤5，第三塔节与第四塔节对接；第三塔节到位后，四个千斤顶同时收缩，使第四塔节下降，当第四塔节与第三塔节接触后，利用基础平台在第三塔节底部进行体内预应力的张拉，保证第三塔节与第四塔节连接成整体；

步骤6，第三塔节与第四塔节竖推；第三塔节与第四塔节对接完成后，四个千斤顶收缩回原位，拆除第四塔节底部的十字横梁，并将十字横梁安装在第三塔节的底部，然后四个千斤顶顶起十字横梁的四角，使第三塔节与第四塔节一起向上竖推，并使竖推高度大于塔节高度；

步骤7，第二塔节的平推；第三塔节与第四塔节顶起后，利用滑动平台装载第二塔节，并将第二塔节平推至塔架基础上方、第三塔节的正下方停止；

步骤8，第二塔节与第三塔节的对接；第二塔节到位后，千斤顶收缩，第三塔节与第四塔节下降，当第三塔节与第二塔节接触后，利用基础平台在第而塔节底部进行体内预应力的张拉，保证第二塔节与第三塔节、第四塔节连接成整体；

步骤9，第二塔节、第三塔节与第四塔节竖推；将十字横梁安装在第二塔节的底部，并利用千斤顶使第二塔节、第三塔节与第四塔一起竖推，竖推高度大于塔节高度；

步骤10，第一塔节的平推；利用滑动平台装载第以塔节，并将第以塔节平推至塔架基础上方、第二塔节的正下方停止；

步骤11，第一塔节与第二塔节的对接；第一塔节到位后，千斤顶收缩，第二塔节、第三塔节与第四塔节下降，当第二塔节与第一塔节接触后，利用基础平台在第而塔节底部进行体内预应力的张拉，保证四个塔节连接成整体；

步骤12，塔架与基础平台对接；将十字横架安装在第一塔节的底部，利用千斤顶将塔架整体竖推，同时拆除轨道；然后千斤顶收缩使塔架落与塔架基础对接，并拆除第一塔节底部的十字横架；

步骤13，塔架体外索张拉；由第一塔节的进入门进入塔架内部进行预应力索的施工，然后拆除第四塔节外侧的钢索，整个施工结束。

所述的第一塔节、第二塔节、第三塔节与第四塔节的内部顶端设置有检修平台，工作人员在检修平台上观察塔节之间的对接，确保精确对接。

所述的体内预应力用于塔节对接过程，体内预应力索设置为四束，塔节的混凝土筒壁设置有预应力索孔，孔直径为70毫米。

所述的体外预应力用于施工最后的塔架整体稳定，体外预应力索为八束，塔架内部安装张拉。

所述的滑动平台的平推与四个千斤顶的竖推采用ZLD自动连续顶推系统。

所述的第一塔节、第二塔节、第三塔节与第四塔节的底部设置有四个凹槽，十字横梁通过凹槽安装在每个塔节的底部。

所述的塔架为锥形圆筒的钢筋混凝土结构，总高60米，底部直径8米，顶部直径5米，混凝土筒厚度30厘米，混凝土标号C60；四个塔节的高度均为15米，第一塔节、第二塔节、第三塔节与第四塔节的重量分别是248.40吨、222.86吨、197.59吨和171.7吨。

所述的水平轨道是高强钢轨，宽0.5米、高0.4米，两条轨道之间相距3.5米；支撑梁是钢筋混凝土块，顶宽6米、底宽8.309米、高2米，两侧斜坡的坡角为60°，厚度0.5米，混凝土标号C60；滑动平台是由钢构件焊接构成，平台尺寸6米×8米，厚度0.5米，平台底部设置有滑轮。

所述的第四塔节顶部的三根钢索的拉力为2000千牛；十字横梁是十字钢架，钢架高0.5米、宽0.5米，抗拉强度值大于250兆帕；四个千斤顶为3500千牛级，每次起吊塔节的高度为16米。

本发明的特点是通过平推和竖推两种方式的结合避免了高空作业、同时实现塔架的快速搭建、降低了安装的成本。

附图说明

下面将结合实施例对本发明作进一步的说明：

图1是塔架整体结构示意图；

图2是塔架顶部剖面图；

图3是塔架底部剖面图；

图4是基础平台布置图；

图5是第四塔节吊装至滑动平台示意图；

图6是第四塔节的平推示意图；

图7是第四塔节的拉索安装示意图；

图8是第四塔节的十字横架安装示意图；

图9是第四塔节的千斤顶安装示意图；

图10是第四塔节的竖推示意图；

图11是第三塔节的平推示意图；

图12是第三塔节定位示意图；

图13是第三塔节与第四塔对接示意图；

图14是第三塔节与第四塔竖推示意图；

图15是塔架对接完成示意图；

图16是轨道拆除示意图；

图17是塔架与塔架基础对接示意图；

图18是塔架整体结构示意图。

图中：1.第一塔节；2.第二塔节；3.第三塔节；4第四塔节；5.施工平台一；6.施工平台二；7.施工平台三；8.施工平台四； 9.基础平台；10.进人门；11.支撑梁；12.轨道；13.滑动平台；14.横向千斤顶；15.第四塔节安装；16.拉索；17.十字横梁；18.竖向千斤顶。

具体实施方式

风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法主要利用自动连续顶推体统，自动连续顶推系统又分为水平顶推系统和竖直顶推系统，本塔架安装利用这两套系统完成塔架的安装，为预制混凝土塔架提供了一套好的施工方法和思路

如图1、图2和图3以塔架为锥形圆筒的钢筋混凝土结构，总高60米，底部直径8米，顶部直径5米，混凝土筒厚度30厘米，混凝土标号C60为例。

塔架共分为四个塔节，每个塔节高度一致，从塔架底部至顶部次为第一塔节、第二塔节、第三塔节和第四塔节，四个塔节的高度均为15米，第一塔节、第二塔节、第三塔节与第四塔节的重量分别是248.40吨、222.86吨、197.59吨和171.7吨。

每个塔节内部顶端设置有检修平台，工作人员可以在检修平台上观察和施工；每个塔节底部设置有四个凹槽，十字横梁通过凹槽安装在每个塔节的底部。

这种风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法的具体实施步骤如下：

步骤1，如图4所示，水平轨道及滑动平台的搭建；在基础平台上搭建水平轨道，水平轨道横跨在塔架基础上方，并由混凝土支撑梁支撑，轨道上设置滑动平台，滑动平台面积大于塔架的最大横截面积。

水平轨道是高强钢轨，宽0.5米、高0.4米，两条轨道之间相距3.5米；支撑梁是钢筋混凝土块，顶宽6米、底宽8.309米、高2米，两侧斜坡的坡角为60°，厚度0.5米，混凝土标号C60；滑动平台是由钢构件焊接构成，平台尺寸6米×8米，厚度0.5米，平台底部设置有滑轮。

步骤2，如图5和图6所示，第四塔节平推；用500吨的履带起重机将第四塔节吊装放置在滑动平台上，滑动平台沿水平轨道将第四塔节顶推至塔架基础上方停止，使第四塔节的中心对齐塔架基础中心。

滑动平台采用ZLD自动连续顶推系统，横向千斤顶为2000千牛级，横向千斤顶有2个。

步骤3，第四塔节竖推；如图7所示，第四塔节顶部设置有三根钢索，每根钢索与基础平台固定连接。三根钢索的拉力为2000千牛。

如图8和图9所示，在第四塔节底部凹槽内安装十字横梁，并用四个竖向顶推的千斤顶支撑十字横梁的四角。十字横梁是十字钢架，钢架高0.5米、宽0.5米，抗拉强度值大于250兆帕。

如图10所示四个千斤顶向上顶推，并配合钢索辅助使第四塔节向上竖推，竖推高度为16米。四个千斤的竖推采用ZLD自动连续顶推系统，四个千斤顶为3500千牛级。

步骤4，如图11和图12所示，第三塔节平推；第四塔节竖推后，滑动平台离开塔架基础上方，返回原位，第三塔节置于滑动平台上，并由滑动平台平推至塔架基础上方、第四塔节的正下方停止。

步骤5，如图13所示，第三塔节与第四塔节对接；第三塔节到位后，四个千斤顶同时收缩，使第四塔节下降，工作人员在检修平台处观察两个塔节的对接，确保完成精确对接。

当第四塔节与第三塔节接触后，利用基础平台在第三塔节底部进行体内预应力的张拉，保证第三塔节与第四塔节连接成整体。

体内预应力用于塔节对接过程，体内预应力索设置为四束，塔节的混凝土筒壁设置有预应力索孔，孔直径为70毫米。

步骤6，如图14所示，第三塔节与第四塔节竖推；第三塔节与第四塔节对接完成后，四个千斤顶收缩回原位，拆除第四塔节底部的十字横梁，并将十字横梁安装在第三塔节的底部，然后四个千斤顶顶起十字横梁的四角，使第三塔节与第四塔节一起向上竖推，并竖推16米高度。

步骤7，第二塔节的平推；第三塔节与第四塔节顶起后，利用滑动平台装载第二塔节，并将第二塔节平推至塔架基础上方、第三塔节的正下方停止。

步骤8，第二塔节与第三塔节的对接；第二塔节到位后，千斤顶收缩，第三塔节与第四塔节下降，当第三塔节与第二塔节接触后，利用基础平台在第而塔节底部进行体内预应力的张拉，保证第二塔节与第三塔节、第四塔节连接成整体。

步骤9，第二塔节、第三塔节与第四塔节竖推；将十字横梁安装在第二塔节的底部，并利用千斤顶使第二塔节、第三塔节与第四塔一起竖推，竖推高度16米。

步骤10，第一塔节的平推；利用滑动平台装载第以塔节，并将第以塔节平推至塔架基础上方、第二塔节的正下方停止。

步骤11，如图15所示，第一塔节与第二塔节的对接；第一塔节到位后，千斤顶收缩，第二塔节、第三塔节与第四塔节下降，当第二塔节与第一塔节接触后，利用基础平台在第而塔节底部进行体内预应力的张拉，保证四个塔节连接成整体。

步骤12，塔架与基础平台对接；如图16所示，将十字横架安装在第一塔节的底部，利用千斤顶将塔架整体竖推1.5米，同时拆除轨道。

如图17所示，千斤顶收缩使塔架落与塔架基础对接，并拆除第一塔节底部的十字横架。

步骤13，如图18所示，塔架体外索张拉；由第一塔节的进入门进入塔架内部进行预应力索的施工，然后拆除第四塔节外侧的钢索，整个施工结束。

体外预应力用于施工最后的塔架整体稳定，体外预应力索为八束，塔架内部安装张拉。

这种风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法通过平推和竖推两种方式的结合避免了高空作业、同时实现塔架的快速搭建、降低了安装的成本。

  本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (4)

1.风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法，其特征是：塔架是锥形圆筒的钢筋混凝土结构，塔架共分为四个塔节，每个塔节高度一致，从塔架底部至顶部依次为第一塔节、第二塔节、第三塔节和第四塔节；这种风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法的具体实施步骤如下：

步骤1，水平轨道及滑动平台的搭建；在基础平台上搭建水平轨道，水平轨道横跨在塔架基础上方，并由混凝土支撑梁支撑，水平轨道上设置滑动平台，滑动平台面积大于塔架的最大横截面积；

步骤2，第四塔节平推；用起重机将第四塔节吊装放置在滑动平台上，滑动平台沿水平轨道将第四塔节平推至塔架基础上方停止，使第四塔节的中心对齐塔架基础中心；

步骤3，第四塔节竖推；第四塔节顶部设置有三根钢索，每根钢索与基础平台固定连接；在第四塔节底部安装十字横梁，并用四个竖向顶推的千斤顶支撑十字横梁的四角；四个千斤顶向上顶推，并配合钢索辅助使第四塔节向上竖推，竖推高度大于塔节高度；

步骤4，第三塔节平推；第四塔节竖推后，滑动平台离开塔架基础上方，返回原位，第三塔节置于滑动平台上，并由滑动平台平推至塔架基础上方、第四塔节的正下方停止；

步骤5，第三塔节与第四塔节对接；第三塔节到位后，四个千斤顶同时收缩，使第四塔节下降，当第四塔节与第三塔节接触后，利用基础平台在第三塔节底部进行体内预应力的张拉，保证第三塔节与第四塔节连接成整体；

步骤6，第三塔节与第四塔节竖推；第三塔节与第四塔节对接完成后，四个千斤顶收缩回原位，拆除第四塔节底部的十字横梁，并将十字横梁安装在第三塔节的底部，然后四个千斤顶顶起十字横梁的四角，使第三塔节与第四塔节一起向上竖推，并使竖推高度大于塔节高度；

步骤7，第二塔节的平推；第三塔节与第四塔节顶起后，利用滑动平台装载第二塔节，并将第二塔节平推至塔架基础上方、第三塔节的正下方停止；

步骤8，第二塔节与第三塔节的对接；第二塔节到位后，千斤顶收缩，第三塔节与第四塔节下降，当第三塔节与第二塔节接触后，利用基础平台在第二塔节底部进行体内预应力的张拉，保证第二塔节与第三塔节、第四塔节连接成整体；

步骤9，第二塔节、第三塔节与第四塔节竖推；将十字横梁安装在第二塔节的底部，并利用千斤顶使第二塔节、第三塔节与第四塔节一起竖推，竖推高度大于塔节高度；

步骤10，第一塔节的平推；利用滑动平台装载第一塔节，并将第一塔节平推至塔架基础上方、第二塔节的正下方停止；

步骤11，第一塔节与第二塔节的对接；第一塔节到位后，千斤顶收缩，第二塔节、第三塔节与第四塔节下降，当第二塔节与第一塔节接触后，利用基础平台在第一塔节底部进行体内预应力的张拉，保证四个塔节连接成整体；

步骤12，塔架与基础平台对接；将十字横梁安装在第一塔节的底部，利用千斤顶将塔架整体竖推，同时拆除水平轨道；然后千斤顶收缩使塔架落于塔架基础对接，并拆除第一塔节底部的十字横梁；

步骤13，塔架体外预应力索张拉；由第一塔节的进入门进入塔架内部进行体外预应力索的施工，然后拆除第四塔节外侧的钢索，整个施工结束；体外预应力索的体外预应力用于施工最后的塔架整体稳定，体外预应力索为八束，塔架内部安装张拉；

所述的体内预应力用于塔节对接过程，体内预应力索设置为四束，塔节的混凝土筒壁设置有预应力索孔，孔直径为70毫米；

所述的滑动平台的平推与四个千斤顶的竖推采用ZLD自动连续顶推系统；

所述的第一塔节、第二塔节、第三塔节与第四塔节的底部设置有四个凹槽，十字横梁通过凹槽安装在每个塔节的底部；

所述的第四塔节顶部的三根钢索的拉力为2000千牛；十字横梁是十字钢架，钢架高0.5米、宽0.5米，抗拉强度值大于250兆帕；四个千斤顶为3500千牛级，每次起吊塔节的高度为16米。

2.根据权利要求1中所述的风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法， 其特征是：所述的第一塔节、第二塔节、第三塔节与第四塔节的内部顶端设置有检修平台，工作人员在检修平台上观察塔节之间的对接，确保精确对接。

3.根据权利要求1中所述的风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法，其特征是：所述的塔架为锥形圆筒的钢筋混凝土结构，总高60米，底部直径8米，顶部直径5米，混凝土筒厚度30厘米，混凝土标号C60；四个塔节的高度均为15米，第一塔节、第二塔节、第三塔节与第四塔节的重量分别是248.40吨、222.86吨、197.59吨和171.7吨。

4.根据权利要求3中所述的风力发电预制钢筋混凝土塔架顶推安装方法，其特征是：所述的水平轨道是高强钢轨，宽0.5米、高0.4米，两条水平轨道之间相距3.5米；支撑梁是钢筋混凝土块，顶宽6米、底宽8.309米、高2米，两侧斜坡的坡角为60°，厚度0.5米，混凝土标号C60；滑动平台是由钢构件焊接构成，平台尺寸6米×8米，厚度0.5米，平台底部设置有滑轮。