CN106837705A - 一种复合材料风力发电机组塔筒 - Google Patents

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李旭
陈利琴
范志强
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Abstract

本发明提供了一种复合材料风力发电机组塔筒，包括内筒体、外筒体和加强层。加强层由加强筋和填充物构成。内、外筒体和加强筋采用复合材料制备，基体为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂等热固性树脂或热塑性树脂的一种，增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、石墨纤维、超高分子量聚乙烯纤维或玄武岩纤维纱线的一种或两种及以上混杂而成；填充物为混凝土、石英砂和树脂的混合物或砂子和树脂的混合物。本发明提供的塔筒具有耐腐蚀、耐老化、重量轻和阻尼特性好等特点。因此，降低了塔筒的运输、安装、维护成本，同时降低了风振负载，提高了风力发电机组的疲劳寿命。

Description

一种复合材料风力发电机组塔筒
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种复合材料风力发电机组塔筒。
背景技术
风力发电机组塔筒是风力发电塔杆，在风力发电机组中主要起支撑作用，同时吸收机组震动。目前，大多数的风电机组塔筒都是由钢材制成，外表面再喷漆防腐处理。常规的钢塔筒作为部件在车间中生产，然后被输送到安装地点。这种塔筒的缺点在于：1）重量重，导致运输困难；2）表面油漆易剥离脱落，导致生锈，防腐维护成本高；3）阻尼小、疲劳寿命差。此外，风力发电机朝着功率大型化方向发展，意味着叶片尺寸也朝着大型化发展，这就意味着塔筒在尺寸上、重量上和载荷上也朝着大型化发展。从而导致塔筒的运输和安装更加困难，特别是导致在偏远地区（这些地区通常风机数量较少）风机安装成本很高，甚至无法安装。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：
本发明针对现有钢质风电机组塔筒不足，提供一种复合材料风力发电机组塔筒替代传统的风力发电机组塔筒。
本发明所采用的技术方案：
一种复合材料风力发电机组塔筒，包括内筒体、外筒体及内筒体和外筒体之间的加强层，所述的加强层由加强筋和内、外筒体及加强筋间空隙填充物构成；所述的内筒体、外筒体和加强筋采用复合材料制备，基体材料为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂等热固性树脂或热塑性树脂的一种，增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、石墨纤维、超高分子量聚乙烯纤维或玄武岩纤维纱线的一种或两种及以上混杂而成；填充物为混凝土、石英砂和树脂的混合物或砂子和树脂的混合物。
所述的内筒体、外筒体和加强筋的厚度比例为1:3:1—1:10:1。
所述的内筒体、外筒体和加强筋复合材料的增强纤维形式是粗纱、平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向织物、多轴向编织物等的一种或多种。
所述的加强筋为预先成型好的，其截面形状为波纹板、“工”字梁、矩形管、梯形管、圆形管或其他形状管。
本发明的有益效果：
本发明提供的复合材料风力发电机组塔筒，由于复合材料具有耐腐蚀、耐老化等特点，因此彻底解决了塔筒的防腐问题，大大降低了塔筒的维护成本；另外，由于填充物为风场现场施工，因此只需要运输复合材料构件，这就大大降低了塔筒的运输和安装成本。此外，复合材料风力发电机组塔筒的阻尼特性好，大大降低了风振负载，从而大大提高了风力发电机组的疲劳寿命。
附图说明
图1：复合材料风力发电机组塔筒截面的结构示意图
图2：实施例1所提供的复合材料风力发电机组塔筒截面的结构示意图
图3：实施例2所提供的复合材料风力发电机组塔筒截面的结构示意图
图4：实施例3所提供的复合材料风力发电机组塔筒截面的结构示意图
图5：实施例4所提供的复合材料风力发电机组塔筒截面的结构示意图
其中：1—内筒体，2—外筒体，3—加强层。
具体实施方式
下面结合附图具体说明该发明的具体实施方式。
实施例1：
制造图2所示的复合材料风力发电机组塔筒，此塔筒的加强层3的加强筋选用波纹板，内筒体1、外筒体2和加强层3的厚度比例优选为1:3:1。原材料为：玻璃纤维、环氧树脂。首先通过模压成型工艺预制波纹板加强筋。将浸渍过环氧树脂的玻璃纤维按照一定规律缠绕到芯模上，达到一定厚度后，即得到内筒体1；然后将波纹板加强筋贴腹并固定到内筒体1表面；最后在缠绕一定厚度浸渍过环氧树脂的玻璃纤维，即得到外筒体2；经加热固化、脱模，即获得制品。将制品运输到风场，竖直起来后再灌注混凝土。
实施例2：
制造图3所示的复合材料风力发电机组塔筒，此塔筒的加强层3的加强筋选用矩形管，内筒体1、外筒体2和加强层3的厚度比例优选为1:5:1。原材料为：玻璃纤维、不饱和树脂。首先应用拉挤成型工艺预制矩形管加强筋。将浸渍过不饱和树脂的玻璃纤维按照一定规律缠绕到芯模上，达到一定厚度后，即得到内筒体1；然后将矩形管加强筋贴腹并固定到内筒体1表面；最后在缠绕一定厚度浸渍过不饱和树脂的玻璃纤维，即得到外筒体2；经加热固化、脱模，即获得制品。将制品运输到风场，竖直起来后再灌注砂子和树脂混合物。
实施例3：
制造图4所示的复合材料风力发电机组塔筒，此塔筒的加强层3的加强筋选用圆形管，内筒体1、外筒体2和加强层3的厚度比例优选为1:7:1。原材料为：玻璃纤维、环氧树脂。首先应用缠绕成型工艺预制圆形管加强筋。将浸渍过环氧树脂的玻璃纤维按照一定规律缠绕到芯模上，达到一定厚度后，即得到内筒体1；然后将圆形管加强筋3贴腹并固定到内筒体1表面；最后在缠绕一定厚度浸渍过环氧树脂的玻璃纤维，即得到外筒体2；经加热固化、脱模，即获得制品。将制品运输到风场，竖直起来后再灌注混凝土。
实施例4：
制造图5所示的复合材料风力发电机组塔筒，此塔筒的加强层3加强筋选用“工”字梁，内筒体1、外筒体2和加强层3的厚度比例优选为1:10:1。原材料为：玻璃纤维、乙烯基树脂。首先应用拉挤成型工艺预制圆形管加强筋。将浸渍过乙烯基树脂的玻璃纤维按照一定规律缠绕到芯模上，达到一定厚度后，即得到内筒体1；然后将圆形管加强筋贴腹并固定到内筒体1表面；最后在缠绕一定厚度浸渍过乙烯基树脂的玻璃纤维，即得到外筒体2；经加热固化、脱模，即获得制品。将制品运输到风场，竖直起来后再灌注混凝土。
最后需要说明的是：实施例1、实施例2、实施例3和实施例4复合材料塔筒的增强纤维、树脂基体可以相互代换，圆形截面形状也可代换为多边形。此外，在复合材料塔筒表面做处理（比如胶衣处理、喷漆处理）也属于本专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种复合材料风力发电机组塔筒，包括内筒体和外筒体，其特征在于：还包括内筒体和外筒体之间的加强层，所述的加强层由加强筋和内、外筒体及加强筋间空隙填充物构成；所述的内筒体、外筒体和加强筋采用复合材料制备，基体材料为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂等热固性树脂或热塑性树脂的一种，增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、石墨纤维、超高分子量聚乙烯纤维或玄武岩纤维纱线的一种或两种及以上混杂而成；填充物为混凝土、石英砂和树脂的混合物或砂子和树脂的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料风力发电机组塔筒，其特征在于：所述的内筒体、加强筋和外筒体的厚度比例为1:3:1—1:10:1。
3.根据权利要求1所述的复合材料风力发电机组塔筒，其特征在于：所述的内筒体、外筒体和加强筋复合材料的增强纤维形式是粗纱、平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向织物、多轴向编织物等的一种或多种。
4.根据权利要求1、2或3所述的复合材料风力发电机组塔筒，其特征在于：所述的加强筋为预先成型好的，其截面形状为波纹板、“工”字梁、矩形管、梯形管、圆形管或其他形状管。
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