CN104153630A - 混合式风电塔架的过渡连接方法 - Google Patents

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何明胜
陈强
王磊
何守理
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    • E04H2012/006Structures with truss-like sections combined with tubular-like sections

Abstract

本发明公开了一种混合式风电塔架的过渡连接方法,包括有上部的锥筒式结构以及下部的格构式结构,在锥筒式结构的下部设置有连接法兰,在格构式结构的顶部设置有横隔面,在锥筒式结构的连接法兰与格构式结构的横隔面之间设置有过渡板,锥筒式结构的连接法兰与格构式结构的塔身本体分别与过渡板相连。混合式风电塔架这种过渡连接方式,通过在锥筒式结构的下部及格构式结构的顶部分别设置连接法兰与横隔面,而后将它们与过渡板进行连接,这样就实现了锥筒式结构与格构式结构的良好连接,采用这种连接方式,具有受力合理,施工便捷,方便推广使用的优点。

Description

混合式风电塔架的过渡连接方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种风电塔架,特别是一种混合式风电塔架的过渡连接方法。
[0002]
背景技术
[0003] 现有的风电塔架都为单一的锥筒式或格构式,但是这种单一锥筒式或格构式的风电塔架均存着各自的缺点,如(I)锥筒型塔筒
锥筒型塔筒是目前大型风力发电机组市场中最典型的结构型式。从材料上来说,锥筒型塔筒主要分为钢塔筒和混凝土塔筒。混凝土塔筒又分为预应力钢筋混凝土塔筒和钢筋混凝土塔筒。钢塔筒由于占地面积小、构造简单、施工方便快捷,应用较为普遍。随着风电技术的发展,钢管塔架的外径和卷制塔体钢板的厚度也越来越大,这对于卷制钢板的加工工艺、焊接工艺以及塔体的运输安装都提出了更高的要求,而且由于其基础尺寸很大,导致基坑土石方开挖量巨大、塔位水土破坏严重,因此特别是在山地风电场的应用受到很大限制。钢筋混凝土塔架的优点在于抗腐蚀性能好(适用于沿海、滩涂等地区)、刚度大、本体造价较低,但由于其现场施工周期长、预制塔架自重大运输困难等原因而不能适应风机大型化的发展趋势,此外由于混凝土材料自身特性-抗拉强度约为抗压强度的1/8 —1/20,往往在钢筋混凝土结构的使用中受拉侧钢筋的性能得不到充分利用,使得这种结构形式在风电机组塔架高耸结构中受到限制。
[0004] (2)格构式塔架
格构式塔架与输电塔架外观相似,在早期小型风力发电机组中大量使用,其主要优点是制造简单、耗材少、成本低、构件尺寸小、运输方便。但是,格构式塔架由于在风机叶片半径范围内的塔架头部为镂空结构型式,使得叶片在转过塔架时由于风振效应会产生噪声污染,且其在施工过程中连接的零部件较多,安装周期长,不美观等。目前,格构式塔架构件截面主要有钢管、角钢、圆钢以及组合构件等几种形式。因此申请人研发了一种锥筒式与格构式混合在一起的混合式风电塔架。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,而提供一种锥筒式与格构式混合在一起的混合式风电塔架的过渡连接方法。
[0006] 一种混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:包括有上部的锥筒式结构以及下部的格构式结构,在锥筒式结构的下部设置有连接法兰,在格构式结构的顶部设置有横隔面,在锥筒式结构的连接法兰与格构式结构的横隔面之间设置有过渡板,锥筒式结构的连接法兰与格构式结构的塔身本体分别与过渡板相连。
[0007] 混合式风电塔架这种过渡连接方式,通过在锥筒式结构的下部及格构式结构的顶部分别设置连接法兰与横隔面,而后将它们与过渡板进行连接,这样就实现了锥筒式结构与格构式结构的良好连接,采用这种连接方式,具有受力合理,施工便捷,方便推广使用的优点。
[0008] 所述的锥筒式结构下部的连接法兰或为对焊法兰,或为平焊法兰,将锥筒与法兰盘相连。
[0009] 在法兰的外周面设置有加强肋。
[0010] 在法兰的外周面设置加强肋,可提高法兰的刚度。
[0011] 在锥筒结构接近法兰处的锥筒筒身的厚度大于锥筒其它部分的厚度,或者是在锥筒结构接近法兰处的锥筒筒身外周套设有套筒。
[0012] 将锥筒结构接近法兰处的筒身加厚或增设套筒,可提高该过渡处的刚度,
所述的塔架结构顶部的横隔面的上端面与塔身本体的顶部持平。
[0013] 将两者设置处于同一水平面,可保证横隔面与过渡板的可靠连接,使过渡板与横隔材形成一个梁板式受力体系,有效增大过渡板在平面外的屈曲刚度,进而减小过渡板的厚度。
[0014] 所述的横隔面为由角钢或钢管构成,当横隔面由角钢构成时,横隔面与过渡板之间以及与格构结构的塔身本体之间采用螺纹连接件连接,当横隔面由钢管构成时,则横隔面与过渡板采用U型螺栓连接,与格构结构的塔身本体之间采用相贯焊连接。
[0015] 所述的过渡板与格构结构的塔身本体之间间采用固定式焊接。
[0016] 所述的横隔面的结构或为网格状或梯状结构或蜂窝状。
[0017] 所述的横隔面的网格状结构的相交点至少可与格构结构的塔身一个横断面上的节点相对应,从而方便在网格状结构的相交点与塔身的节点之间设置支撑杆。
[0018] 为保证过渡板能够充分有效地将上部锥筒荷载传递到下部格构式塔身,同时尽量减小过渡板的厚度和充分利用格构式结构杆件拉压受力体系的优势,要求横隔面构造布置简单且横隔面中间至少有与塔身隔面边数相等数量的杆件交点,通过此交点分别与下部各自相对应的塔身主材节点相连接,形成一个空间格构传力体力。
[0019] 综上所述的,本发明相比现有技术如下优点:
1、采用螺栓等螺纹连接件连接的方式将过渡板与其下面紧邻的塔格构塔身主体横隔面连接在一起,形成一个梁板式共同受力体系,有效地增大了过渡板平面外的屈曲失稳刚度,避免了为单纯满足过渡板的刚度要求而不断增大其厚度的设计通病;
2、通过布置在格构塔身内部支撑杆使横隔面与下部塔身主材节点连接在一起,形成一个空间格构式受力体系,充分发挥格构式结构杆件拉压受力体系的优势,而且其为过渡板提供有效的平面外支撑,进一步增大了过渡板平面外的屈曲失稳刚度,有效地减小过渡板的厚度,降低过渡段的耗材量;
3、由于锥筒结构与格构式结构之间的过渡段多采用螺栓或者焊接连接,可根据设计需要在工厂制作完成后直接运输到施工现场进行安装,准确度高,安装方便。该混合式风电塔架过渡段连接型式,具有受力合理、施工便捷、便于推广使用等优点,具有非常好的市场前旦
-5^ O
[0020]
附图说明
[0021] 图1为本发明的带有加强肋的平焊式法兰混合式风电塔架的结构示意图。
[0022] 图2为本发明的不带有加强肋的平焊式法兰混合式风电塔架的结构示意图。
[0023] 图3为本发明的带有加强肋的对焊式法兰混合式风电塔架的结构示意图。
[0024] 图4为本发明的不带有加强肋的平焊式法兰混合式风电塔架的结构示意图。
[0025] 图5为本发明的横隔面的断面示意图。
[0026] 图6是本发明的混合式风电塔架的过渡板下部的结构示意图。
[0027] 标号说明I上部的锥筒2下部的格构3连接法兰4横隔面5过渡板6加强肋7塔身节点8支撑杆。
具体实施方式
[0028] 下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。
[0029] 实施例1
一种混合式风电塔架的过渡连接方法,包括有上部的锥筒式结构I以及下部的格构式结构2,在锥筒式结构的下部设置有连接法兰3,在格构式结构的顶部设置有横隔面4,在锥筒式结构的连接法兰与格构式结构的横隔面之间设置有过渡板5过渡板,锥筒式结构的连接法兰与格构式结构的塔身本体分别与过渡板相连。所述的锥筒式结构下部的连接法兰为对焊法兰,将锥筒与法兰盘相连。在法兰的外周面加强肋6。所述的塔架结构顶部的横隔面的上端面与塔身本体的顶部持平。所述的横隔面为由角钢构成,当横隔面由角钢构成时,横隔面与过渡板之间以及与格构结构的塔身本体之间采用螺纹连接件连接。所述的过渡板与格构结构的塔身本体之间采用固定式焊接。所述的横隔面的结构或为网格状。所述的横隔面的网格状结构的相交点至少可与格构结构的塔身一个横断面上的节点7相对应,从而方便在网格状结构的相交点与塔身的节点之间设置支撑杆8。
[0030] 本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (9)

1.一种混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:包括有上部的锥筒式结构以及下部的格构式结构,在锥筒式结构的下部设置有连接法兰,在格构式结构的顶部设置有横隔面,在锥筒式结构的连接法兰与格构式结构的横隔面之间设置有过渡板,锥筒式结构的连接法兰与格构式结构的塔身本体分别与过渡板相连。
2.根据权利要求1所述的混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:所述的锥筒式结构下部的连接法兰或为对焊法兰,或为平焊法兰,将锥筒与法兰盘相连。
3.根据权利要求2所述的混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:在法兰的外周面设置有加强肋。
4.根据权利要求2所述的混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:在锥筒结构接近法兰处的锥筒筒身的厚度大于锥筒其它部分的厚度,或者是在锥筒结构接近法兰处的锥筒筒身外周套设有套筒。
5.根据权利要求1至4任何一项所述的混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:所述的塔架结构顶部的横隔面的上端面与塔身本体的顶部持平。
6.根据权利要求5所述的混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:所述的横隔面为由角钢或钢管构成,当横隔面由角钢构成时,横隔面与过渡板之间以及与格构结构的塔身本体之间采用螺纹连接件连接,当横隔面由钢管构成时,则横隔面与过渡板采用U型螺栓连接,与格构结构的塔身本体之间采用相贯焊连接。
7.根据权利要求6所述的混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:所述的过渡板与格构结构的塔身本体之间采用固定式焊接。
8.根据权利要求7所述的混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:所述的横隔面的结构或为网格状或梯状结构或蜂窝状。
9.根据权利要求8所述的混合式风电塔架的过渡连接方法,其特征在于:所述的横隔面的网格状结构的相交点至少可与格构结构的塔身一个横断面上的节点相对应,从而方便在网格状结构的相交点与塔身的节点之间设置支撑杆。
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