CN106812650A - 一种洋流式发电机组塔架设计方案 - Google Patents
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Abstract
一种洋流式发电机组塔架设计方案，本发明针对洋流式发电机塔架设计。考虑到发电机整体位于水下但电力系统禁止浸水，将塔架进行如下设计。一种洋流发电机塔架设计方案，塔架由直径不同的两塔筒经两法兰连接而成。小塔筒深入水下与海底基础连接，内设爬梯和电缆架；大塔筒置于水上，内设电力系统，顶端密封。此设计极大降低生产成本的同时避免了海水、盐雾等浸入电力系统；两塔筒经两个不同尺寸L型法兰连接，大法兰与大塔筒底端焊接，小法兰与小塔筒顶端焊接，两法兰端面经螺栓连接；为使电缆顺利通过塔筒过渡段，为塔筒过渡段处设计一弯曲电缆架焊接其上。该设计将水下发电机产生的电能传入变压系统整定成稳定电能，以备并网。
Description
技术领域
本发明涉及洋流发电塔架设计。
背景技术
目前，由于全球环保问题日益严重，越发的敦促人们研发新技术和产品来代替传统污染严重的产品,新能源应运而生。而风力发电由于其绿色环保的新能源特性，近几年在国内外得到了飞速的发展，大规模的陆上风力发电在国内由兴起逐渐趋于饱和。考虑到风力发电的原理是由风能驱动风轮转动进而将无污染风能转化为电能，由此原理可进一步联想水流驱动叶轮转动发电，故洋流发电。洋流发电在国内外关键技术均处于空白状态，为此洋流发电具有巨大的发展空间。而受洋流条件特殊性限制，譬如海水盐雾腐蚀、潮湿、设备维护困难等因素的制约，加之我国风电设备制造业起步较晚，技术积累相对较弱，对洋流技术指导能力有限，故我国洋流发电技术仍然处于研发状态。而海底存在着巨大的湍流、对流等水流运动，如果利用如此巨大水流运动驱动风轮转动，将水流能量转化为电能，那么洋流发电将成为新能源市场十分巨大的市场。而其关键技术的攻关将成为洋流发电抢占市场的重要前期准备。
发明内容
洋流发电基本原理与风力发电原理相似，均由外驱动力驱动叶片转动，将其他能量转化为电能，但风力发电机组塔架主要作用是支撑机舱和轮毂，使叶片在一定高处接受风能。而洋流发电机组机舱和轮毂位于水下，考虑到洋流海水、盐雾、潮湿等因素极易造成电力系统发生放电甚至发生火灾等危险事故，有必要将变压器、变流器等设备置于水面以上。但此塔架必须同时具有支撑水面以上部分的能力，故要求塔架必须分别分布与水面上下。因此传统风力发电机陆上塔架不能适用洋流发电。
本发明进行洋流发电机塔架设计。该塔架主要分为两部分，水上部分及水下部分，两部分分别采用不同直径，中间由两块不同尺寸的过渡连接法兰，而塔筒顶端采用密封顶盖将其密封。
水上塔筒内需设平台，平台上放置电力系统；水下塔筒承受上部塔筒重量并连接上部塔筒与基础，内部安装爬梯和电缆架，由此设计下部分塔筒直径小于水上塔筒直径。两部分塔筒直径相差过大，一个普通过渡连接法兰并不能满足强度和稳固连接要求。设计两个大小不一的“L”型法兰对接，大法兰突出端与大直径塔筒底端焊接，小法兰突出端与小直径塔筒顶端焊接，两法兰经螺栓连接并紧固，完成两部分塔筒过渡连接，保证法兰部分置于水面上。此外，设计弯曲电缆架焊接于两塔筒过渡段处，便于电缆安装固定。此塔筒结构有效的利用了塔筒内空间，有效地避免了海水、盐雾等浸入电力系统，同时在保证塔架强度、刚度等要求情况下大大降低生产成本，整体结构方案紧凑，实用性强。
洋流发电机设备改进所增加的其它设备，如电压等级转换变压器等，也可在本发明的设备布置基础上置于塔筒内部。
现结合附图进一步阐明本发明结构特征及应用。
图1为本发明二维结构示意图。
图2为本发明过渡段法兰连接细节示意图。
图3为本发明塔内过渡段电缆架结构示意图。
参见图1，因内置电力系统的塔架要求伸出水面一定距离，2为大直径塔筒，位于水面之上，内置平台、变压器、变频器等；塔架低端要求海底基础连接，故小直径塔筒1下部深入海底。此塔架同时满足一端置于水下与基础连接，另一端置于水上一定距离，使其内平台有足够高度放置电力系统。应用中只有水下塔架部分仅起到支撑作用，如果上下结构相同，大大增加塔架成本，东水下塔架直径小于水上。两段塔架间经大法兰4、小法兰3完成过渡连接。为防止塔内电力设备不被外界雨水、盐雾、粉尘等污染，塔顶采用密封顶盖6。塔筒上下直径大小不一导致其过渡段电缆架不能采用竖直形式，由此进行的电缆架优化设计如5所示。具体参见图3。
参见图2，由于两塔筒间直径相差过大，本设计参考直径差为2200mm，单一法兰连接定不能保证连接强度及稳定性。本发明法兰设计为2个“L”型法兰连接不同直径塔筒。大法兰1凸出与大塔筒低端焊接，小法兰3凸出与小塔筒顶端焊接；为增加大法兰强度，在法兰内均布支撑肋板2。大法兰螺栓孔位分布于大塔筒内，小法兰螺栓孔位分布于小塔筒外，使两法兰螺栓连接孔位对齐，用螺栓紧固完成塔筒间连接。
此塔筒结构设计有效的利用了塔筒内空间，并有效地避免了海水、盐雾等对电力系统直接影响，同时保证塔架强度、刚度等要求情况下大大降低生产成本。整体结构方案紧凑，实用性强。
综上所述，本发明利用已有技术进行新发明创造，克服了洋流发电技术空白的缺陷，成为一种应用价值极高的新型产品，具有重要的研究意义和广泛的应用市场。
Claims (4)
1.一种洋流发电机塔架设计，塔架由上下不同直径的两塔筒经两个尺寸不同的法兰连接而成，小直径塔筒深入水下与海底基础连接，大直径塔筒置于水上，内设电力系统设备。
2.根据权利要求1所述的塔架设计，其特征在于上下塔筒直径不同，保证塔架强度、刚度等要求下降低生产成本。
3. 根据权利要求1所述的塔架设计，其特征在于其两塔筒分别经两个尺寸不同“L”型法兰连接，大法兰突出端与大直径塔筒底端焊接，小法兰突出端与小直径塔筒顶端焊接，两法兰间经螺栓紧固，为提高大法兰强度，为其设计加强筋。
4.根据权利要求1所述的塔架设计，其特征在于其为保证电缆能够顺利通过两部分塔筒间过渡段，设计一弯曲电缆架焊接于两塔筒过渡段处。
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