CN103328820A - 用于组装用于形成混合风力涡轮机塔的塔段的壳分段的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的方法包括以下步骤：设置至少两个金属壳分段（15），所述至少两个金属壳分段彼此相邻地布置；在相邻的壳分段（15）的至少接头部分上形成混凝土柱形物（40）；放置模板（50）以形成所述混凝土柱形物（40）；在设置壳分段（15）之前组装支撑框架（20）；将辅助子结构（10）设置在壳分段（15）的内部；和将与内部支撑框架（20）关联的附装模板（50）附装到壳分段（15）。可以通过设置至少第一系列辅助支柱（60）、通过将辅助支柱（60）彼此连结以形成第一辅助子结构（10）和通过布置附装到所述辅助支柱（60）的附装模板（50）而执行内部支撑框架（20）的组装。

Description

用于组装用于形成混合风力涡轮机塔的塔段的壳分段的方法

技术领域

本发明涉及风力涡轮机塔，并且更具体地，本发明涉及一种如在权利要求1的前序中所限定的用于组装用于形成混合风力涡轮机塔的塔段的壳分段的方法。

背景技术

在风力涡轮机的应用中，趋向于构建越来越高的塔，以便获得增大的功率。增大的高度在塔的基座处产生更高的载荷。因此，必须使塔的下段变得更宽。风力涡轮机塔的底部处的直径变得越来越大，达到不能通过道路容易运输的程度。此时，已经提出两个可替代的方案，包括：就地制成塔的下部分（例如，由混凝土制成塔的下部分）；或使用预制元件制成塔，所述预制元件则就地被组装起来。

如本文所使用的，塔段包括两个或更多个壳分段，以便在已组装的条件下壳分段限定塔段。因而，每个塔段都是对应于风力涡轮机塔中某一级的基本中空的结构。塔段通过使用例如连接装置而形成，所述连接装置用于将两个相邻的壳分段沿着基本竖直的接头相互连结起来。

在本技术领域中已知用于组装壳分段的方法。例如，WO2010067166A1公开了一种用于构建风力涡轮机塔的方法，在所述方法中提供塔段的预组装的混凝土分段。然后，分段被提升和定位以获得完整的塔段。该文献中所公开的方法使用多个连接元件，例如，配合在圆柱形模块中的导管内的预应力钢筋、钢缆或绞合线，这使得所产生的组装过程变得复杂和成本高。

另一个示例是WO2010049313A2，其公开了一种用于竖立用于风力涡轮机的分段钢塔的方法，在所述方法中首先构建攀登器（climber），所述攀登器承载塔的顶段。攀登器在安装塔的全部分段期间承载顶段的重量，但是与分段塔的重量无关。该文献中所公开的方法需要两个支撑结构，所述两个支撑结构中的一个具有附装提升机构，所述附装提升机构需要较高的抵抗能力并且使组装过程变得更加复杂和昂贵。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种简单有效地组装用于形成塔段的壳分段的方法，以便构建具有期望高度的混合风力涡轮机塔。因此，塔段由两个或更多个所述壳分段形成，壳分段包括加工过的金属元件，即，具有预定的尺寸和形状的金属元件，所述金属元件适于通过通常由混凝土就地形成的混合竖直接头彼此组装起来，用于获得塔段。然后，若干塔段可以彼此连结起来以构建混合风力涡轮机塔结构。

根据本发明，例如自支撑结构的辅助结构首先通过设置至少第一系列辅助支柱而组装起来。第一系列辅助支柱限定第一子结构，并且因此，辅助结构可以由一个或多个子结构组成。辅助支柱使用加固梁彼此连结起来。第一系列辅助支柱可以根据需要锚固到地基。

然后，一个或多个金属壳分段彼此相邻地布置，限定中空的管状结构。通过形成复合钢筋混凝土连接部而执行壳分段的连结，所述钢筋混凝土连接部布置成与在所述相邻的壳分段之间至少一部分基本重叠。为此，在对柱形物浇筑混凝土之前，辅助支柱附装有模板。另外地，壳分段的连结需要对在相邻的壳分段之间的竖直接头部分进行密封。

壳分段由此被连结以形成塔段。辅助结构首先被组装，即，在安装壳分段之前被组装，以便一旦壳分段被组装起来，辅助结构就处于壳分段的内部。辅助结构的目的是将模板附装到壳分段，在接头形成阶段期间稳定壳分段，并且从塔段的内部提供可达性。

本发明的方法还可以包括以下步骤：将至少额外的第二系列辅助支柱组装在第一系列辅助支柱上方以形成第二辅助子结构。这允许根据对应的塔段制成具有期望的高度的内部辅助结构。该额外的第二系列辅助支柱可以例如通过经过存在于已经安装好的第一系列辅助支柱之间的空隙的内部，即，经过存在于第一辅助子结构内部的空隙内部，而被向上提升。

所述将额外的一系列辅助结构组装在其它系列辅助结构上方以用于形成不同的塔段的步骤可以重复，以便根据要求获得具有期望的高度的辅助结构。这会需要使用加固梁以用于将支柱彼此连结。

设想到，本文所公开的方法还可以包括以下步骤：将额外的壳分段设置在已经配合好的壳分段上方，用于形成更多的塔段并且将不同的塔段的壳分段彼此连接。

优选地，所述组装内部辅助结构的步骤还可以包括将工作平台布置在每个辅助子结构的顶部上的步骤。工作平台中的一个、某些或全部可以是永久性的。无论工作平台是否是永久性的，工作平台都可以固定到壳分段。无论工作平台是否是永久性的，工作平台可以既固定到壳分段，又固定到对应子结构的辅助支柱。可以通过适当的平台附装装置执行工作平台的固定，所述适当的平台附装装置可以包括角板，所述角板既连结到平台的一部分，又连结到模板。可以通过使用附装板将工作平台固定到辅助支柱。

形成内部辅助结构的辅助支柱系列中的至少一个系列的数量可以与形成每个塔段的壳分段的数量相同。另外地，或可替代地，形成内部辅助结构的辅助支柱系列中的一个或多个系列可以放置在布置有附装模板的位置的前方。

该方法还可以包括拆卸至少一个辅助子结构的步骤。

根据所公开的方法在壳分段内部设置辅助结构允许诸如支柱的元件容易提升，从而避免使用起重机或其它额外的脚手架。借助该特征，还为形成风力涡轮机塔的塔段的壳分段提供支撑。诸如工作平台的辅助结构的一部分可以是永久性的，即，是风力涡轮机塔的结构的一部分，从而加强塔段。

在组装过程期间在每个辅助子结构的顶部上设置工作平台避免了一旦塔已经竖立就必须添加平台的情况，从而例如改进了塔内部的可达性以及组装和安装任务。

附图说明

以下将参照附图仅以非限制性示例的方式说明根据本发明的混合风力涡轮机塔的具体实施例，其中：

图1是正视图，示意性地示出一个具有附装模板的辅助子结构；

图2是正视图，示意性地示出在已组装的条件下的两个具有附装模板的辅助子结构；

图3是正视图，示意性地示出完成的辅助结构，所述完成的辅助结构由四个具有附装模板的辅助子结构和具有定位的壳分段的已组装的塔段形成；

图4是根据本发明的工作平台的顶部平面图，其中示出辅助子结构的辅助支柱和附装模板；

图5是图4中的辅助结构的细节的局部放大图；

图6是图7中的突出显示的区域A的特写视图；和

图7是正视图，示意性地示出两个已组装的辅助结构，所述两个已组装的辅助结构中的每个都由四个具有附装模板的辅助子结构和两个具有定位的壳分段的已组装的塔段形成。

具体实施方式

根据图1、2和3，示出用于风力涡轮机混合塔的塔段的结构和辅助子结构的示例。所示的辅助子结构已经全部用10指示并且它们均可以具有大约5m的高度。若干辅助子结构10中的一个设置在另一个上方，这样产生完成的辅助结构，所述完成的辅助结构在图3和7中已经用101指示，并且已组装的塔段已经由100指示。若干塔段100可以通过诸如法兰或类似物的标准连结装置彼此连结。

辅助结构101可以具有圆柱形或截头圆锥形的形状，并且因此，与已组装的风力涡轮机混合塔段100的每个管级对应。辅助子结构10的形状当然可以根据要求与图中所示的形状不同。

每个辅助子结构10都包括支撑框架20和多个模板，所述多个模板例如是四个，均用50指示。每个模板50都连结两个相邻的壳分段15，所述两个相邻的壳分段15包括诸如弯曲的金属板（例如，钢板）的板。辅助子结构10设置成使得辅助子结构10处于壳分段15的内部，如图中所示。

壳分段15通过混合竖直接头彼此附装，所述混合竖直接头在图4和5中总体上用30指示。混合竖直接头30包括：混凝土柱形物40，所述混凝土柱形物40由混凝土或钢筋加固的混凝土制成，并且布置成使得所述混凝土柱形物40重叠每个相邻的壳分段15的至少一部分；模板50，所述模板50用于约束混凝土柱形物40的混凝土；和在壳分段15之间的密封接头45。模板50可以例如包括与第一壳分段15关联的第一板和与相邻的第二壳分段15关联的第二板，以便使相邻的壳分段15的第一板和第二板在已组装的条件下分别限定适于用混凝土填充的内部容积以形成柱形物40。根据要求，也可以使用模板50的其它布置，例如，可以使用这样的模板50，即，所述模板50包括与一个壳分段15关联的单板，所述单板的形状设定成限定适于用混凝土填充的内部容积以形成柱形物40。无论抗剪连接器55是否焊接到壳分段15，抗剪连接器55都可以埋设在混凝土柱形物40中以用于确保在壳分段15之间传递剪切应力。

虽然在5图中示出柱形物40处于已组装的塔段100的内部，但是根据要求，柱形物40当然可以布置在已组装的塔段100的外部，或甚至既布置在已组装的塔段100的内部，又布置在已组装的塔段100的外部。如果必要，还可以添加竖直接头密封材料45。

在设置壳分段15以形成塔段100之前，完成的辅助结构101应当通过连结多个辅助子结构10而组装，所述多个辅助子结构10由支撑框架20和附装模板50形成。在附图中所示的示例中，支撑框架20是自支撑结构，其布置成使得当设置壳分段15时支撑框架20处于所述壳分段15的内部，如在图4中示意性地示出。支撑框架20设有若干系列的辅助支柱60，例如，第一系列和第二系列辅助支柱60，当需要时，所述辅助支柱60通过梁94和加强杆85彼此连结，形成辅助子结构10。如果必要，辅助支柱60可以首先锚固到地基（未示出）。在所示的示例性实施例中，辅助支柱60的数量与壳分段15的数量相等，即，数量为四个，但是在其它实施例中支柱60可以根据要求具有不同的数量并且限定完成的辅助结构。若干辅助子结构10的组合限定完成的辅助结构101，所述完成的辅助结构101为相应的塔段100的壳分段15的组装提供支撑。

设置与支撑框架20和模板50二者关联的固定装置70。固定装置70可以适用于不同尺寸的模板50，并且固定装置70包括一个或若干加强板75。在使用中，每个加强板75的一个端部都通过对应的连接杆102固定到对应的辅助支柱60，并且另一个端部当在对柱形物浇筑混凝土阶段期间灌浇混凝土时避免模板50运动，如图6中所示。

如上所述，多个辅助支柱60可以一个布置在另一个上方，如图6中所示，以便获得内部支撑框架20。辅助支柱60可以通过连接构件65彼此固定，如图6中所示。连接构件65的形状设定成用于附装到第一支柱60的下端部并且用于插入下面的第二支柱60的上端部内，所述第二支柱60与第一支柱60成一直线。等效的连结装置当然可以用于将辅助支柱60彼此固定，以便获得具有期望高度的内部支撑框架20。

额外系列的辅助支柱60可以通过经过形成在工作平台90中的空隙98（参见图4）内部而被向上提升。所述将额外系列的辅助支柱60组装在其它系列辅助支柱上方以用于形成不同的辅助子结构的步骤可以根据期望重复。

如图7中所示，梁94可以用于将支柱60彼此连结以形成支撑框架20。为了稳定塔段10，加强杆85可以从相同的或不同的高度布置在辅助支柱60之间。这意味着，可以通过使用加强杆85使一个或若干支撑框架20稳定而将辅助支柱60彼此连结以形成支撑框架20。

在所示的实施例中，支撑框架20设有工作平台90。在图6的局部放大图中示出工作平台90的一个示例。工作平台90配合在辅助子结构的顶部上，并且包括平坦表面，所述平坦表面可以从支撑框架20连结到梁94。工作平台90的数量根据要求可以是任何数量。平台90可以是：可去除的工作平台90，用于当组装或拆卸辅助子结构10和对混合竖直接头30浇筑混凝土时使用；或是永久的工作平台90，用于一旦已经构建完成的风力涡轮机塔结构就留在原位。

工作平台90通过附装模板50和固定装置70固定到壳分段15，如图6中所示。这通过设置附装装置95而实现，所述附装装置95包括连接到模板50的连接件。梁94还通过使用配合在辅助支柱60的末端处的附装板对97而附装到辅助支柱60，如图6中所示。可以适当地使用螺栓以将附装板97紧固在相应的梁94上。

如图4中所示，工作平台90设有两个开口98、99。一个开口98位于工作平台90的中心部分处，并且用于提升元件。可以设置检修门以当不使用时关闭开口98。另一个开口99位于工作平台90的径向部分处，并且与升降机空隙对应；所述开口99在组装过程期间用作操作员的竖直通路。

本发明已经公开了一种组装方法，在所述组装方法中若干壳分段彼此连结，以便形成风力涡轮机混合塔的塔段。该方法可以应用于整个风力涡轮机塔或应用于风力涡轮机塔的一部分。例如，如以上公开的本发明的组装方法可以仅用在风力涡轮机塔的下塔段中，例如，离地面的第一个20m至40m，使得风力涡轮机塔可以由以下制成：在风力涡轮机塔的上部分处（在较高的高度处）的完全完成的钢塔段（即，由单件的塔段形成），如同在现有技术的组装方法中一样；和在风力涡轮机塔的下部分处（在较低的高度处）的多个壳分段。

Claims (15)

1.一种用于组装用于形成混合风力涡轮机塔的塔段（100）的壳分段（15）的方法，所述方法包括以下步骤：

-设置至少两个金属壳分段（15），所述至少两个金属壳分段（15）彼此相邻地布置；和

-在相邻的壳分段（15）的至少接头部分上形成混凝土柱形物（40）；

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

-在设置壳分段（15）的步骤之前，组装内部支撑框架（20）；

-设置辅助子结构（10），以便使所述辅助子结构（10）处于所述壳分段（15）的内部；和

设置附装模板（50），用于形成所述混凝土柱形物（40），所述模板（50）与所述内部支撑框架（20）关联并且附装到所述壳分段（15）。

2.根据权利要求1所述的方法，包括以下额外的步骤：

-设置至少第一系列辅助支柱（60）；

-将所述辅助支柱（60）彼此连结以形成第一辅助子结构（10）；和

将所述模板（50）附装到所述辅助支柱（60）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过将第一系列辅助支柱（60）附装到地基而执行设置所述第一系列辅助支柱（60）的步骤。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：将至少额外的第二系列辅助支柱（60）组装在所述第一系列辅助支柱（60）上方以用于形成第二辅助子结构，以便获得具有期望高度的内部辅助结构（101）。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述至少额外的第二系列辅助支柱的额外的第二系列辅助支柱（60）通过经过存在于已经安装的一系列辅助支柱（60）之间的空隙内部而被向上提升。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：

-将额外的壳分段（15）设置在已经配合的壳分段上方，形成更多的塔段（100）；和

-将不同的塔段（100）的壳分段（15）彼此连接。

7.根据权利要求2所述的方法，其中，通过将加固梁（94）固定到所述辅助支柱（60）而执行所述将支柱（60）彼此连结以形成第一支撑框架（20）的步骤。

8.根据权利要求2或7所述的方法，其中，所述将支柱（60）彼此连结以形成第一支撑框架（20）的步骤还包括借助加强杆（85）使一个或若干支撑框架（20）稳定的步骤。

9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，组装内部辅助子结构（10）的步骤还包括将工作平台（90）布置在每个支撑框架（20）的顶部上的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述将工作平台（90）布置在支撑框架的顶部上的步骤还包括以下步骤：通过使用平台附装装置（95）将工作平台（90）固定到所述壳分段（15）。

11.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：密封在相邻的壳分段（15）之间的竖直接头部分（45）。

12.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：拆卸至少一个辅助子结构（10）。

13.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，所述内部辅助结构（10）是自支撑结构。

14.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，形成内部支撑框架（20）的多个系列的辅助支柱（60）中的至少一个系列的数量等于形成每个塔段（100）的壳分段（15）的数量。

15.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，形成内部辅助框架（20）的多个系列的辅助支柱（60）中的至少一个系列放置在布置有所述附装模板（50）的位置前方。

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