CN105274983A - 风力发电机用单桩制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机用单桩制造方法。本发明能够使用机械手段来进行自动化作业，由此，能够持续维持高效且优良的质量，并以较短的时间和较低的费用大量地制造单桩。本发明的特征在于，其由如下方式构成：首先，将以圆筒形状作成的筒1个1个地连接，接下来2个2个地连接，再4个4个地连接，使得用于连接的两侧的数量相同并依次按倍数地连接，从而得到单桩。

Description

风力发电机用单桩制造方法

技术领域

本发明涉及风力发电机用单桩制造方法，更具体而言，涉及提供能够容易地制造以能够与设置在海上的安装有风力发电机的发电模块的塔连接的方式固定于海底面的单桩的新方法。

背景技术

通常，风力发电机在风多的山区、海岸或海上，将由叶片和发电机构成的发电模块设置在柱形状的塔的上部，利用因风而旋转的叶片的力来进行发电。

在将这样的风力发电机设置在地面上的情况下，可以将塔固定在设置于地面的钢筋混凝土材质的地基上，在上述塔的上部安装发电模块来构成风力发电机，不过，在将风力发电机设置在海上的情况下，可以从海水面下方到海底面的地基之间，设置能够支承塔的单桩，将塔连接在上述单桩的上部并进行封焊(sealing)处理，由此构成风力发电机。

上述这样的单桩通常通过过渡件(TransitionPiece)与上部的塔(Tower)连接，将单桩的下部插入海底的表层部下方而进行施工，在上述单桩的上部设置过渡件后，在其间隙中灌入作为高强度混凝土的灌浆(Grout)，形成灌浆接合部。

以往，虽然也制造管体形状的单桩而用于风力发电机中，不过，为了具有对海上的波浪的耐久性、且能够承受安装有发电模块的塔的重量，该单桩的尺寸虽然会因风力发电机的容量而存在差异，但该单桩是大体上厚度达50mm～150mm、其直径达5m～10m、整个长度达最小20m～100m的大型装置。

以往，为了制造这样的单桩，在准备钢板后，通过弯曲作成圆筒形状，焊接接头而作成管体形状，使这样的管体形状沿长度方向彼此抵接，然后通过进行焊接而得到具有想要的长度的单桩。

在先技术文献：

专利文献1：韩国专利申请第10-2010-0062133号

专利文献2：韩国专利申请第10-2012-0052806号

发明内容

在现有的技术中，为了制作出单桩，采用了如下方式：将钢板弯曲，以具有最大长度的方式，以圆筒形状多组块化，将如上这样作成的圆筒形状的组块安放在卷板机(rollingmachine)的上部，一边以彼此抵接的状态旋转，一边焊接连接部位，由此进行连接。

这样，在使圆形状的组块结合来作成具有想要的长度的单桩时，由于组块长度彼此不同，因此，在安放在卷板机上而连接的状态下进行连接时，会发生如下状况：长度不同的组块产生旋转差，而且，由于重量偏差，连接位置不能始终维持固定地抵接的状态。

由于这样的原因，在连接组块与组块的步骤中，以细微地裂开的状态下完成焊接的情况很常见，由于即使目视确认或测量该情况，也在误差范围内，因此，在直接连接多个组块来完成单桩，并在现场施工的情况下，单桩不能维持与地基的垂直，成为细微地扭转或倾斜的形态。

如上所述，在单桩不能维持与地基的垂直的情况下，会发生偏向海上的波浪、水波以及安装有发电模块的塔的重量倾斜、扭转的方向的现象，此时，产生耐久性变弱、容易因重量及外部的冲击或振动而受损的问题。

此外，为了以具有尽可能长的长度的方式作成1个组块，在连接组块与组块的圆周方向的焊接中，连接多个组块时是相同的，但是在沿组块的长度方向实施焊接时，即使以机械方式实施焊接，也很难精密且连续地对达数十米的长度进行焊接，因此有时在中间产生焊接中断。

这样，在不能一次性焊接完成较长的长度而在中间产生中断的情况下，有时在焊接部位与焊接部位之间产生细微的缝隙(Gap)，在将完成的单桩设置于海底时，有时海水通过该缝隙进入而带来腐蚀，成为耐久性变弱的原因。

此外，也曾努力以大组块化的状态来整体地完成单桩，但实际情况是：在进行弯曲的步骤或通过卷板来进行焊接的步骤等中，其所导致的制造时间耗费过多，对风力发电机的整体施工产生很多障碍，经济上也耗费较多费用等，会产生各种各样的问题。

在此，本发明是为了解决上述这样问题而发明出的，其由如下步骤构成：首先，将以圆筒形状作成的筒1个个连接，接下来2个2个地连接，再4个4个地连接，使得用于连接的两侧的数量相同、且依次按倍数地连接，从而得到单桩，由此，能够使用机械手段进行自动化作业，所以能够实现能够持续维持高效且优良的质量，并以较短的时间和较低的费用大量地制造单桩的目标。

本发明是如下的发明：将想要的长度的单桩等分来构成筒，然后以倍数方式连接该筒，从而能够进行自动化且能够大幅降低制造所耗费的时间和费用，能够确保制造出的单桩的质量和耐久性，结果，具有能够确保风力发电机的稳定、并且延长寿命、能够大幅降低风力发电机的设置和施工所耗费的费用和期间等各种各样的效果。

附图说明

图1是示出应用了根据本发明的技术制造出的风力发电机用单桩的风力发电机的结构图。

图2是示出应用了本发明的技术的风力发电机用单桩制造步骤的工程组块图。

图3是摘录应用了本发明的技术的风力发电机用单桩制造步骤中的筒准备步骤而示出的过程图。

图4是示出应用了本发明的技术的风力发电机用单桩制造步骤的工程图解图。

标号说明

100风力发电机

101叶片

102发电机

103发电模块

104塔

110单桩

115筒

具体实施方式

以下，根据附图，对用于实现上述目的的本发明的优选制造例进行说明的话如下。

图1是示出应用了根据本发明的技术制造出的风力发电机用单桩的风力发电机的结构图，图2是示出应用了本发明的技术的风力发电机用单桩制造步骤的工程组块图，图3是摘录应用了本发明的技术的风力发电机用单桩制造步骤中的筒准备步骤而示出的过程图，图4是示出应用了本发明的技术的风力发电机用单桩制造步骤的工程图解图。

通常的风力发电机100具有在上部安装有发电模块103的塔104，并由单桩110构成，其中，发电模块103由用于接受风力的传导的叶片101和与叶片101连接而进行实质性的发电的发电机102构成，单桩110设置在设置于海底的地基105的上表面上，并通过过渡件106与塔104连接而支承该塔104。

本发明的特征是提供制造构成风力发电机100的单桩100的新方法。

应用了本发明的技术的风力发电机100用单桩110的制造方法由如下步骤构成：筒准备步骤(S100)，将钢板111弯曲并焊接，作成具有圆筒形状的1个筒115；第二筒完成步骤(S200)，将在筒准备步骤(S100)中作成的筒115与筒115连接，作成具有2个筒的长度的第二筒120；第三筒完成步骤(S300)，将在第二筒完成步骤(S200)中作成的第二筒120与第二筒120连接，作成具有4个筒的长度的第三筒130；第四筒完成步骤(S400)，将在第三筒完成步骤(S300)中作成的第三筒130与第三筒130连接，作成具有8个筒的长度的第四筒；以及第五筒完成步骤(S500)，将在第四筒完成步骤(S400)中作成的第四筒140与第四筒140彼此连接，完成连接有16个筒115的形态的单桩110。

首先，将在上述筒准备步骤(S100)中作成的圆筒形状的筒115，1个1个地连接，接下来2个2个地连接，再4个4个地连接，使得用于连接的两侧的数量相同且依次按倍数地连接，这能够解决在连接步骤中因旋转或重量之差而引起的连接不良的问题，因而是优选的。

在本发明的说明中，例示了最终由第五筒完成步骤(500)构成的情况，但是不言而喻，在单桩110的长度较长的情况下，可以按照第六筒或第七筒等作成的筒数的倍数个的筒彼此连接，来完成工作，因此不限于第五筒完成步骤(S500)。

在上述筒准备步骤(S100)中，针对要制造的单桩110的长度，以能够通过倍数连接来完成的方式进行分割，例如在作成具有56米长度的单桩110的情况下，分割为共16个，将2个最终连接有8个的筒彼此连接，使1个筒115的长度成为3.5米，以便能够进行连接。

如上所述，上述筒准备步骤(S100)由如下步骤构成：钢板准备步骤(S110)，在如上所述决定了长度后，准备符合设计书上的直径和厚度的钢板111；钢板切断步骤(S120)，按照尺寸将准备好的钢板111切断；斜面切割步骤(S130)，以使切断后的钢板111的两端部倾斜的方式进行切断并弯曲，使得在连接时能够无错位或无偏移地紧密贴紧；弯曲步骤(S140)，利用通常的弯曲机将切割出斜面的钢板111作成圆筒形状；以及焊接步骤(S150)，通过焊接使弯曲状态的连接面结合，完成1个筒115。

在上述斜面切割步骤(S130)中，钢板110的两端部的斜面切割是根据弯曲方向及要弯曲的钢板111的厚度和直径，通过设计或数学计算来确定切割角度，因此，在本发明中省略了具体内容的提供。

在上述第二筒准备步骤(S200)中，将在1筒准备步骤(S100)中得到的2个筒115安放于通常的卷板机的上表面，在2个筒115彼此连接的状态下，使用焊接装置或焊接机沿圆周方向实施焊接，完成连接有2个筒115的第二筒120。

在上述第三筒准备步骤(S300)中，将2个在第二筒准备步骤(S200)中连接2个筒115而成的第二筒120安放于通常的卷板机的上表面是嘎巴个，在2个第二筒120彼此连接的状态下，使用焊接装置或焊接机沿圆周方向实施焊接，完成连接有2个第二筒120、共连接有4个筒的形态的第三筒130。

在上述第四筒准备步骤(S400)中，将2个在第三筒准备步骤(S300)中共连接有4个筒这样的第三筒130安放于通常的卷板机的上表面上，在2个第三筒130彼此连接的状态下，使用焊接装置或焊接机沿圆周方向实施焊接，完成连接有2个第三筒130、共连接有8个筒115这样的第四筒120。

在上述第五筒准备步骤(S500)中，将2个在第四筒准备步骤(S400)中共连接有8个筒这样的第四筒140安放于通常的卷板机的上表面上，在2个第四筒140彼此连接的状态下，使用焊接装置或焊接机沿圆周方向实施焊接，连接2个第四筒140，其结果是，完成共连接有16个筒的单桩110。

在上述筒准备步骤(S100)的焊接步骤(S150)、第二筒准备步骤(S200)、第三筒准备步骤(S300)、第四筒准备步骤(S400)以及第五筒准备步骤(S500)中进行焊接时，在长度方向及圆周方向的连接面处，以相等间隔或不等间隔进行点固焊，使连接面不裂开。

此外，在点固焊结束后，一边以使焊接机或焊接装置沿筒的长度方向移动或者使筒相对于焊接机或焊接装置沿圆周方向移动的方式使卷板机旋转，一边进行对筒的长度方向和圆周方向的外部面和内部面进行焊接的外部焊接和内部焊接，从而完成焊接。

在沿上述筒的长度方向和圆周方向进行点固焊的情况下，虽然可以只对外部或内部面中的任意一个面进行点固焊，但是为了维持精密度，优选对外部面和内部面均匀地实施点固焊。

此外，在对筒的长度方向和圆周方向的外部面和内部面进行焊接的步骤中，可以进行如下的多种多样的方式：可以在对外部面实施焊接后，实施内部面的焊接，相反，也可以先实施内部面的焊接，然后对外部面实施焊接，或者同时焊接外部面与内部面等。

当然也可以是：在通过斜面切割完成1个筒的步骤中、在对连接所作成的各个筒而连接有多个的筒或者多个地进行连接而成的筒进一步进行连接的步骤中，对连接面或要焊接的端面实施铣削(Milling)，从而引导紧密状态下的紧密贴紧，且焊接后不会产生缝隙。

如上述的本发明的技术那样，在将构成风力发电机的单桩110的长度分割为多个的状态下完成多个筒，将所完成的筒依次按倍数地结合，之后连接，从而完成单桩110，由此具有下述优点。

由于1个筒115的长度较短，因此，用于作成筒115的准备时间大幅减少，而且在焊接步骤中，没有中断而连续进行，因此不会产生由焊接中断引起的缝隙，所以，能够在短时间内完成维持精密且优良的质量的筒。

在沿长度方向连接所完成的筒的步骤中，首先，将2个筒载置于卷板机上，一边旋转一边作成连接有2个筒的第二筒，再将第二筒载置于卷板机，使第二筒连接，作成连接有4个筒这样的第三筒，再将第三筒载置于卷板机上，使第三筒连接，作成连接有8个筒这样的第四筒，由于以如上方式分段作业，因此能够大幅降低制造时间和费用。

如果是将筒转入到下一步骤而首先连接1个筒与1个筒的情况，则接下来是按照将连接有2个筒的第二筒与第二筒连接的形态、即按倍数地进行连接，载置于卷板机上的两侧的筒的重量和长度相同，因此，在旋转过程中，不会因重量或长度差导致旋转不良，因而能够顺畅地进行通过焊接来连接的作业，能够在连接后能够排除误差的发生，能够从根本上排除在实际设置了风力发电机的状态下的异常的发生。

如上所述，本发明能够大量地制造单桩，能够使用机械手段进行自动化作业，因此具有能够持续维持高效且优良的质量，并以较短的时间和较低的费用来制造单桩的较大的优点。

Claims (4)

1.一种风力发电机用单桩制造方法，其特征在于，其由如下步骤构成：

筒准备步骤(S100)，将钢板(111)弯曲并焊接，作成具有圆筒形状的1个筒(115)；

第二筒完成步骤(S200)，将在筒准备步骤(S100)中作成的筒(115)与筒(115)相连接，作成具有2个筒的长度的第二筒(120)；

第三筒完成步骤(S300)，将在第二筒完成步骤(S200)中作成的第二筒(120)与第二筒(120)相连接，作成具有4个筒的长度的第三筒(130)；

第四筒完成步骤(S400)，将在第三筒完成步骤(S300)中作成的第三筒(130)与第三筒(130)相连接，作成具有8个筒的长度的第四筒(140)；以及

第五筒完成步骤(S500)，将在第四筒完成步骤(S400)中作成的第四筒(140)与第四筒(140)彼此连接，完成连接有16个筒(115)的形态的单桩(110)。

2.一种风力发电机用单桩制造方法，其特征在于，

首先，将以圆筒形状作成的筒1个1个地连接，接下来2个2个地连接，再4个4个地连接，使得用于连接的两侧的数量相同、且依次按倍数地连接，从而得到单桩。

3.根据权利要求1所述的风力发电机用单桩制造方法，其特征在于，

所述筒准备步骤(S100)由如下步骤构成：

钢板准备步骤(S110)，针对要制造的单桩(110)的长度，以能够通过倍数连接来完成的方式进行分割，来准备钢板(111)；

钢板切断步骤(S120)，按照尺寸将准备好的钢板(111)切断；

斜面切割步骤(S130)，以使切断的钢板(111)的两端部倾斜的方式进行切断并弯曲，使得在连接时能够无错位或无偏移地紧密贴紧；

弯曲步骤(S140)，利用通常的弯曲机将切割出斜面的钢板(111)作成圆筒形状；以及

焊接步骤(S150)，通过焊接，将弯曲状态的连接面结合，完成1个筒(115)。

4.根据权利要求1所述的风力发电机用单桩制造方法，其特征在于，

在所述筒准备步骤(S100)的焊接步骤(S150)、第二筒准备步骤(S200)、第三筒准备步骤(S300)、第四筒准备步骤(S400)以及第五筒准备步骤(S500)中实施焊接时，在长度方向及圆周方向的连接面处，实施用于防止裂开的点固焊，

在点固焊结束后，实施对筒的长度方向或圆周方向的外部面和内部面进行焊接的外部焊接和内部焊接。