CN106049523A - 陆上风机基础、基础施工方法及风机 - Google Patents

Abstract

一种陆上风机基础、基础施工方法及风机，属于风能发电技术领域，陆上风机基础包括基础环、多根地梁以及多根地桩，多根地梁和多根地桩一一对应，每根地梁一端与基础环连接，另一端与对应的地桩连接。基础施工方法包括建造上述陆上风机基础的步骤。风机包括主机和上述的陆上风机基础，主机包括塔筒，塔筒的底部与陆上风机基础的基础环连接。本陆上风机基础兼具重力式基础和桩基础的优点，具有优良的可靠性和稳定性，能够适应各种工作地形，且可以减少钢材用量，降低成本，还可以提高塔筒的抗变形能力。本风机采用上述陆上风机基础，具有可靠性高，工作地形适应范围广，建造成本低且塔筒抗变形能力强的特点。

Description

陆上风机基础、基础施工方法及风机

技术领域

本发明涉及风能发电技术领域，具体而言，涉及一种陆上风机基础、基础施工方法及风机。

背景技术

传统能源的日趋枯竭，能源供应安全和环境保护的压力，迫使人们开始关注可再生能源，作为清洁、可再生的风能开发利用受到高度关注。风能具有节约资源、防止环境污染、可再生等优点，是当前清洁能源领域中技术最为成熟，最具大规模开发的新型可再生能源。基础是风机的核心，是塔筒与整个发电装置的载体，如果基础出现问题，导致的将是风机整机报废等重大事故，而且不容易更换与修复，或者是修复需要花费极高的代价。

目前，陆上风机基础形式主要有两种：重力式基础、桩基础。随着单机容量的逐步增大，风机的载荷也越来越大，重力式基础的体量越来越大，成本不断增大，经济性下降，而桩基础在施工过程中，当桩插入一定深度时容易出现断桩或斜桩的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陆上风机基础，其能够有效提高陆上风机基础的可靠性和稳定性，增大工作地形适应范围，减少钢材用量，降低成本。

本发明的另一目的在于提供一种基础施工方法，其能够建造出可靠性高，地形适应范围广且成本低的陆上风机基础。

本发明的又一目的在于提供一种风机，其具有优良的稳定性和可靠性，且可以适应各种工作地形，且建造成本低。

本发明的实施例是这样实现的：

一种陆上风机基础，包括基础环、多根地梁以及多根地桩。多根地梁和多根地桩一一对应，每根地梁一端与基础环连接，另一端与对应的地桩连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，陆上风机基础还包括拉紧装置，拉紧装置包括多个拉紧件，多个拉紧件与多个地桩一一对应，每个拉紧件均具有与对应的地桩连接的第一端以及用于与风机的塔筒连接的第二端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，每个拉紧件包括第一拉紧件以及第二拉紧件，用于与风机的塔筒连接的第二端包括分离的第一连接端和第二连接端。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，每个拉紧件均为拉索或者由多根杆件依次铰接而成的拉杆。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，陆上风机基础还包括用于张紧拉紧件的张紧机构。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，基础环的外壁上设置有基础板，每根地梁的一端分别压住基础板且与基础环装配连接或者灌浆连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，每根地梁远离基础环的一端分别设置有与地桩匹配的插孔且与相应的地桩装配连接或者浇筑连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，地梁包括混凝土梁体和多根钢筋，多根钢筋分布于混凝土梁体内部且靠近混凝土梁体外表面。

一种基础施工方法，其包括以下步骤：在地面上开设浅坑槽；在浅坑槽内放入基础环、多根地梁以及多根地桩，多根地梁与多根地桩一一对应；使每根地梁的一端与基础环连接，另一端与对应的地桩连接；向浅坑槽内回填土壤。

一种风机，其包括主机和上述的陆上风机基础，主机包括塔筒，塔筒的底部与陆上风机基础的基础环连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，基础环上设置有第一法兰，塔筒的底部设置有第二法兰，塔筒的底部通过第二法兰和第一法兰与基础环连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，陆上风机基础还包括拉紧装置，拉紧装置包括多个拉紧件，多个拉紧件与多根地桩一一对应，每个拉紧件具有第一端以及第二端，第一端与对应的地桩连接，第二端与塔筒连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，每个拉紧件包括第一拉紧件以及第二拉紧件，第二端包括分离的第一连接端和第二连接端，塔筒沿轴线方向设有第一连接部和第二连接部，第一连接端连接于第一连接部，第二连接端连接于第二连接部。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例的提供的陆上风机基础包括基础环、多根地梁以及多根地桩，多根地梁一端分别与基础环连接，另一端分别与对应的地桩连接，其兼具重力式基础和桩基础的优点，具有优良的可靠性和稳定性，能够适应各种工作地形，且可以减少钢材用量，降低成本，还可以提高塔筒的抗变形能力。本发明实施例的提供的基础施工方法在地面上开设浅坑槽，再在浅坑槽内设置上述陆上风机基础并回填土壤，可以建造出可靠性强，能适应各种地形，且成本低廉的陆上风机基础。本发明实施例的提供的风机采用上述陆上风机基础，具有可靠性高，工作地形适应范围广、建造成本低且塔筒抗变形能力强的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的陆上风机基础的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的陆上风机基础的另一视角的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的基础环的结构示意图；

图4为本发明第一实施例提供的地梁的结构示意图。

图5为本发明第一实施例提供的地梁的另一视角的结构示意图；

图6为本发明第一实施例提供的张紧机构的结构示意图；

图7为本发明第一实施例提供的陆上风机基础的安装示意图；

图8为本发明第一实施例提供的风机的结构示意图；

图9为本发明第一实施例提供的风机的局部结构示意图；

图10为本发明第一实施例提供的塔筒底部的结构示意图；

图11为本发明第二实施例提供的拉杆的结构示意图。

附图标记汇总：

陆上风机基础100；基础环110；筒体111；基础板112；第一法兰113；地梁120；混凝土梁体121；钢筋122；插孔123；地桩130；拉紧装置140；拉紧件141；第一端142；第二端143；第一拉紧件144；第二拉紧件145；第一连接端146；第二连接端147；杆件148；拉杆149；张紧机构160；张紧螺栓161；张紧螺孔162；主机200；塔筒210；第一连接部211；第二连接部212；第二法兰213；机舱总成220；风轮总成230；风机300；地面400。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1－2，本实施例提供了一种陆上风机基础100，其包括基础环110、多根地梁120、多根地桩130以及拉紧装置140。多根地梁120和多根地桩130一一对应，每根地梁120一端与基础环110连接，另一端与对应的地桩130连接。拉紧装置140连接于多个地桩130。

其中，参照图3，基础环110呈圆筒状且包括筒体111、基础板112以及第一法兰113。筒体111沿轴向的相对两端分别与基础板112和第一法兰113连接。基础板112例如呈圆形且基础板112的直径大于筒体111的直径。本实施例中，基础环110设置时，筒体111的轴线大致垂直于地平线，基础板112位于筒体111的底部，第一法兰113设置于筒体111的顶部。

参照图4，本实施例中，多根地梁120均呈长方体形，每根地梁120均包括混凝土梁体121和多根钢筋122，多根钢筋122设置于混凝土梁体121内部且靠近混凝土梁体121的外表面，每根钢筋122的长度方向与地梁120的长度方向相同。靠近地梁120上表面和下表面的钢筋122的数量大于靠近地梁120的两侧表面的钢筋122的数量。设置多根钢筋122的目的在于有效增强地梁120的抗弯性能，从而提高整个陆上风机基础100的稳定性。

当然，需要说明的是，在其它实施例中，地梁120也可以采用其它形状，比如圆柱形等，可以根据实际需求确定。

多根地梁120均水平设置，且沿基础环110的圆周方向均匀间隔排布，每根地梁120的长度方向均与基础环110的径向相同。多根地梁120的一端分别压住基础板112的上表面且通过灌浆的方式与基础板112连接，这样可以有效增强基础环110的可靠性和稳定性。本实施例中，多根地梁120远离基础环110的一端分别设置有与对应的地桩130匹配的插孔123，插孔123呈圆柱形且其轴线垂直于地梁120的长度方向(如图5所示)。

多根地桩130均呈圆柱形且竖直设置，多根地桩130分别贯穿相应的插孔123且与相应的地梁120通过浇筑的方式连接。设置插孔123的目的在于方便地桩130的安装，同时可以提高地梁120和地桩130连接的稳定性，从而增强整个陆上风机基础100的可靠性。

当然，需要说明的是，在其它实施例中，多个地梁120的一端也可以采用其它方式与基础环110连接，比如通过螺栓装配连接；同时，多个地梁120远离基础环110的一端也可以采用其它方式与相应的地桩130连接，比如采用螺栓装配连接，具体可以根据实际情况确定。

拉紧装置140的设置是为了改善陆上风机基础100的受力状态，提高整个陆上风机基础100的整体性。请再次参照图1，本实施例中，拉紧装置140包括多个拉紧件141。拉紧件141可以采用各种结构，只要其能够起到拉紧效果即可。本实施例中，多个拉紧件141均采用拉索。多个拉紧件141与多个地桩130一一对应。每个拉紧件141具有与对应的地桩130连接的第一端142以及用于与风机的塔筒连接的第二端143。

进一步地，本实施例中，每个拉紧件141包括第一拉紧件144以及第二拉紧件145，用于与风机的塔筒连接的第二端143包括分离的第一连接端146和第二连接端147，第一连接端146即为第一拉紧件144远离相应的地桩130的一端，第二连接端147即为第二拉紧件145远离相应的地桩130的一端。

设置多层拉紧件141对风机的塔筒进行拉紧的目的在于有效改善整个基础的受力状态，提高基础的整体性，同时还可以提高风机的塔筒的抗弯性能，从而提高风机的塔筒的稳定性。

参照图6，设置张紧机构160的目的在于张紧拉紧件141，优化拉紧装置140的拉紧效果。张紧机构160可以采用各种结构和形式，本实施例中，张紧机构160包括开设于地桩130顶部的张紧螺孔162和与张紧螺孔162匹配的张紧螺栓161，第一拉紧件144和第二拉紧件145的第一端142分别固定且缠绕于张紧螺栓161的螺柱上。张紧时，只需要旋转张紧螺栓161，即可使得相应的第一拉紧件144和第二拉紧件145处于张紧状态，从而保证拉紧件141的拉紧效果。

当然，需要说明的是，在其它实施例中，上述张紧机构160也可以采用其它结构，也可以设置于其它位置，比如可以采用油缸，油缸的缸筒固定设置于地梁120或者附近的地面400上，油缸的活塞杆位于缸筒外的一端设置有定滑轮，定滑轮抵住第一拉紧件144和第二拉紧件145，活塞杆伸出缸筒即可实现第一拉紧件144和第二拉紧件145的张紧。

参照图7，上述陆上风机基础100的施工方法是这样的：首先在地面400上开设浅坑槽；然后在浅坑槽内放入基础环110和多根地梁120，其中，基础环110垂直于地平面设置，多个地梁120均水平设置且沿基础环110的圆周方向均匀间隔排布，每根地梁120的长度方向均与基础环110的直径方向相同，并且多个地梁120的一端分别压住基础环110的基础板112的上表面；之后放入多根地桩130，多根地梁120与多根地桩130一一对应，多根地桩130分别沿竖直方向贯穿相应的地梁120的插孔123；之后将每根地梁120压住基础板112的一端与基础环110灌浆连接，另一端与对应的地桩130浇筑连接；最后向浅坑槽内回填土壤，且填平后夯实土壤，完成陆上风机基础100的施工。

综上，本陆上风机基础100包括基础环110、多根地梁120以及多根地桩130，多根地梁120的一端分别与基础环110连接，另一端分别与对应的地桩130连接，这使得其兼具重力式基础和桩基础的优点，具有优良的可靠性和稳定性，能够适应各种工作地形，且可以减少钢材用量，降低成本，还可以提高塔筒的抗变形能力，有效弥补现有技术的缺陷。

参照图8－9，本实施例还提供了一种风机300，其包括主机200和上述的陆上风机基础100，主机200包括塔筒210、机舱总成220以及风轮总成230。

塔筒210的底部与陆上风机基础100的基础环110可拆卸连接。可拆卸连接的方式有很多种，本实施例中，塔筒210和基础环110采用法兰的形式连接。具体地，参照图10，塔筒210的底部设置有第二法兰213，第二法兰213与基础环110上的第一法兰113相互贴合，多根螺栓依次穿过第一法兰113和第二法兰213后锁上螺母，从而实现第一法兰113和第二法兰213的连接，继而实现塔筒210的底部和基础环110的连接。

塔筒210沿轴线方向间隔设有多个第一连接部211和多个第二连接部212，多个第一连接部211和多个第二连接部212均位于塔筒210的下部。多个第一连接部211和多个第二连接部212均包括设置于塔筒210外壁上的两个固定板和连接于两个固定板之间的连接销。陆上风机基础100的多个第一拉紧件144的第一连接端146分别连接于多个第一连接部211的连接销上，陆上风机基础100的多个第二拉紧件145的第二连接端147分别连接于多个第二连接部212的连接销上，这样，塔筒210、基础环110、地梁120、地桩130、第一拉紧件144以及第二拉紧件145就可以共同形成多个三角形或者类三角形结构，从而优化整个风机300的受力状态，提高风机300的整体性，进而增强整个风机300的稳定性和可靠性。

当然，需要说明的是，在其它实施例中，上述塔筒210的连接部也可以设置为其它数量，比如三个，相应地，每个拉紧件141包含的拉紧件141的数量也可以为三根，具体可以根据实际需求确定。

机舱总成220和风轮总成230设置于塔筒210的顶部，两者均为现有技术，在此不再赘述。

综上，本风机300采用上述陆上风机基础100，具有可靠性高，工作地形适应范围广、建造成本低且塔筒210抗变形能力强的特点，可以有效弥补现有技术的缺陷。

第二实施例：

请参照图11，本实施例提供一种陆上风机基础100，其整体构造、施工过程以及取得的技术效果与第一实施例基本相同，不同之处在于拉紧件141的具体结构。

本实施例中，拉紧件141采用拉杆149。具体地，每个拉杆149均由多根杆件148依次铰接而成。

上述拉杆149与第一实施例的拉索一样具有结构简单，安装方便的特点，可以保证实现对塔筒210的拉紧效果，从而提高塔筒210的抗弯性能，进而提高整个陆上风机基础100的可靠性。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (13)

1.一种陆上风机基础，其特征在于，包括基础环(110)、多根地梁(120)以及多根地桩(130)，所述多根地梁(120)和所述多根地桩(130)一一对应，每根所述地梁(120)一端与所述基础环(110)连接，另一端与对应的所述地桩(130)连接。

2.根据权利要求1所述的陆上风机基础，其特征在于，还包括拉紧装置(140)，所述拉紧装置(140)包括多个拉紧件(141)，多个所述拉紧件(141)与多个所述地桩(130)一一对应，每个所述拉紧件(141)具有与对应的所述地桩(130)连接的第一端(142)以及用于与风机(300)的塔筒(210)连接的第二端(143)。

3.根据权利要求2所述的陆上风机基础，其特征在于，每个所述拉紧件(141)均包括第一拉紧件(144)以及第二拉紧件(145)，用于与所述风机(300)的所述塔筒(210)连接的第二端(143)包括分离的第一连接端(146)和第二连接端(147)。

4.根据权利要求2或者3任意一项所述的陆上风机基础，其特征在于，每个所述拉紧件(141)均为拉索或者由多根杆件(148)依次铰接而成的拉杆(149)。

5.根据权利要求2或者3任意一项所述的陆上风机基础，其特征在于，还包括用于张紧所述拉紧件(141)的张紧机构(160)。

6.根据权利要求1所述的陆上风机基础，其特征在于，所述基础环(110)上设置有基础板(112)，每根所述地梁(120)的一端分别压住所述基础板(112)且与所述基础环(110)装配连接或者灌浆连接。

7.根据权利要求1所述的陆上风机基础，其特征在于，每根所述地梁(120)远离所述基础环(110)的一端分别设置有与所述地桩(130)匹配的插孔(123)且与相应的所述地桩(130)装配连接或者浇筑连接。

8.根据权利要求1所述的陆上风机基础，其特征在于，所述地梁(120)包括混凝土梁体(121)和多根钢筋(122)，多根所述钢筋(122)分布于所述混凝土梁体(121)内部且靠近所述混凝土梁体(121)外表面。

9.一种基础施工方法，其特征在于，包括以下步骤：在地面上开设浅坑槽；在所述浅坑槽内放入基础环(110)、多根地梁(120)以及多根地桩(130)，多根地梁(120)与多根地桩(130)一一对应；使每根所述地梁(120)的一端与所述基础环(110)连接，另一端与对应的所述地桩(130)连接；向浅坑槽内回填土壤。

10.一种风机，其特征在于，包括主机(200)和权利要求1－8任意一项所述的陆上风机基础(100)，所述主机(200)包括塔筒(210)，所述塔筒(210)的底部与所述陆上风机基础(100)的基础环(110)连接。

11.根据权利要求10所述的风机，其特征在于，所述基础环(110)上设置有第一法兰(113)，所述塔筒(210)的底部设置有第二法兰(213)，所述塔筒(210)的底部通过所述第二法兰(213)和所述第一法兰(113)与所述基础环(110)连接。

12.根据权利要求10所述的风机，其特征在于，所述陆上风机基础(100)还包括拉紧装置(140)，所述拉紧装置(140)包括多个拉紧件(141)，多个所述拉紧件(141)与多根所述地桩(130)一一对应，每个所述拉紧件(141)均具有第一端(142)以及第二端(143)，所述第一端(142)与对应的所述地桩(130)连接，所述第二端(143)与所述塔筒(210)连接。

13.根据权利要求12所述的风机，其特征在于，每个所述拉紧件(141)均包括第一拉紧件(144)以及第二拉紧件(145)，所述第二端(143)包括分离的第一连接端(146)和第二连接端(147)，所述塔筒(210)沿轴线方向设有第一连接部(211)和第二连接部(212)，所述第一连接端(146)连接于所述第一连接部(211)，所述第二连接端(147)连接于所述第二连接部(212)。