CN108301982B - 分片式风机塔筒及其制造方法和运输方法 - Google Patents

分片式风机塔筒及其制造方法和运输方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分片式风机塔筒及其制造方法和运输方法，所述分片式风机塔筒包括若干片等弧度的纵向塔身片，若干个连接件，所述连接件沿纵向固设于所述纵向塔身片的两侧端缘，相邻的所述纵向塔身片通过所述连接件固定连接。其中，所述纵向塔身片为n片，且每个所述纵向塔身片的弧度为360°/n。本发明还公开了一种所述的分片式风机塔筒的制造方法以及所述的分片式风机塔筒的运输方法。本发明提供的分片式风机塔筒，减少焊接工作量和降低无损检测成本，规避焊接质量风险；并且消除了塔筒的对接焊缝数量，同时减轻了塔架结构的拘束度和应力集中的危害，从而延长了塔筒的使用寿命。此外分片式结构带来了吊装和运输的便利。

Description

分片式风机塔筒及其制造方法和运输方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种分片式风机塔筒及其制造方法和运输方法。
背景技术
风能是一种再生清洁能源，在节能减排、环境保护和缓解能源紧缺等问题上起到了积极促进的作用。随着风力发电的不断发展，单机功率大型化是发展的趋势。
如图1和图2所示，塔架100是风力机的重要组成部件，是由多段塔筒组成，塔筒是由若干个扇形钢板11卷制成型的筒节13组装而成，制造塔架的主要工艺流程如下：
首先，如图2所示，将不同厚度的钢板进行切割下料成不同规格的扇形钢板11；
其次，如图3所示，将下料好的扇形钢板11卷制成圆锥体或圆柱体的筒节13，卷制成型的筒节会呈现一条竖向缝隙，传统的制造方法是用焊接的方式将竖向缝隙开坡口，开坡口后再焊接熔透固定形成焊缝15；
然后，如图1所示，若干个带有焊缝15的焊接好的筒节进行组装，筒节组装的时候，为了受力平衡、优化结构将带有焊缝15的相邻筒节以焊缝15的缝隙为基准相互错开180°堆叠，然后将上下两端的法兰进行组装；
最后，如图1所示，焊接成一个完整的塔架100。
一般塔架的底下一段或多段其直径最大达六米或以上，钢板厚度达60mm以上，且重量达上百吨。
上述塔架的生产制造客观上增加了焊接工作量，进而使得焊接操作、焊接变形控制以及焊后检验难度都增大，并且焊接质量的好坏直接关系到风机的安全运行；再者，上述塔架的筒节组装方法，采用将带有竖向焊缝缝隙的相邻筒节相互错开180°堆叠，增加了装配工艺的复杂度并提高了生产成本；另外，塔架上焊缝较多会增加塔架结构的拘束度和应力集中的危害。从而缩减了塔架的使用寿命。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是为了克服现有技术中的塔架焊接量大，塔架上焊缝较多会增加塔架结构拘束度和应力集中的危害；其次解决现有技术中的塔架吊装和运输都很困难的缺陷，提供一种分片式风机塔筒。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种分片式风机塔筒，其特点在于，所述分片式风机塔筒包括：
若干片等弧度的纵向塔身片；
若干个连接件，所述连接件沿纵向固设于所述纵向塔身片的两侧端缘；
相邻的所述纵向塔身片通过所述连接件固定连接。
采用上述本发明分片式风机塔筒的结构，消除了竖向焊缝线即将圆筒形或圆锥形结构的塔身段分割成若干等弧度的纵向塔身片，再将所述纵向塔身片通过所述连接件固定连接，实现减少塔筒焊接量，降低焊接应力，规避焊接质量控制风险，实现控制无损检验成本的有益效果。
优选地，所述纵向塔身片为n片，且每个所述纵向塔身片的弧度为360°/n。
优选地，所述纵向塔身片为3片，每个所述纵向塔身片的弧度为120°。
优选地，所述纵向塔身片为4片，每个所述纵向塔身片的弧度为90°。
在设计本发明所述分片式风机塔筒时，将要分片的所述纵向塔身片上的每个塔身段的竖向焊缝线布置在切割线上。当切割分片时，切割线是沿风机塔筒的轴线进行切割的，正好将竖向焊缝线切割去除，从而规避焊接质量控制风险。
优选地，所述分片式风机塔筒的形状为圆柱体，抑或所述分片式风机塔筒的形状为圆锥体。
优选地，所述连接件为螺栓套件。
本发明还提供了一种分片式风机塔筒的制造方法，其特点在于，所述加工方法包括以下步骤：
S1、钢板卷制：将钢板环向卷制成塔身段，将所述塔身段上的竖向连接缝点焊固定，形成竖向焊缝线；
S2、塔身段堆叠：将若干所述塔身段纵向堆叠，以相邻所述塔身段的所述竖向焊缝线为基准，且相邻所述塔身段相互错开的角度为k×360°/n；
其中，k为整数，0、1、2、3…
并且，如果所述分片式风机塔筒的所述纵向塔身片设计为n片的分片时，那么每个分片的弧度为360°/n；
S3、法兰安装：堆叠后的顶部所述塔身段的顶端和堆叠后的底部所述塔身段的底端分别安装法兰，法兰安装完毕后，将相邻所述塔身段的法兰固定连接形成所述过渡风机塔筒；
S4、划分切割线：在所述过渡风机塔筒的内部进行切割线的划分，使所述切割线与所述竖向焊缝线重合；
S5、连接件的焊接：在每条分割线的两侧对称焊接若干数量的连接件，用于连接相邻的所述纵向塔身片而形成所述分片式风机塔筒；
S6、实施切割：沿着所述切割线进行切割，形成纵向塔身片。
采用本发明所提供的分片式风机塔筒制造方法，切割完毕后的塔筒壳体上不存在纵向焊缝，降低了焊接作业量和对焊缝作无损检测的成本，同时避免了纵缝焊接引起的应力分布不均匀、塔筒结构变形等质量隐患，并且具有较好的经济效益。
本发明还提供了一种上述分片式风机塔筒的运输方法，其特点在于，所述运输方法包括以下步骤：
Y1、在车板上安装有承载所述纵向塔身片的运输支架；
Y2、将所述纵向塔身片通过枕木间隔堆放于所述运输支架上；
Y3、将所述纵向塔身片绑扎固定于车板上；
Y4、将所述纵向塔身片运输到安装现场。
本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明的各优选实施例。
本发明的积极进步效果在于：
1、本发明提供的分片式风机塔筒，可确保大直径、大吨位的塔筒通过采用分片式结构制造加工，进而减少焊接工作量和降低无损检测成本，规避焊接质量风险；
2、本发明提供的分片式风机塔筒，消除了塔筒的对接焊缝(竖向焊缝线)数量，同时减轻了塔架结构的拘束度和应力集中的危害，从而延长了塔筒的使用寿命；
3、本发明提供的分片式风机塔筒，其分片式结构带来了吊装和运输的便利，且采用连接件固定方式，使得现场安装快速高效。
附图说明
图1为现有技术的塔架的结构示意图。
图2为现有技术的塔架的组件扇形钢板示意图。
图3为现有技术的塔架的筒节的结构示意图。
图4为本发明的分片式风机塔筒切割前的结构示意图。
图5为本发明的分片式风机塔筒切割后的分片式状态的结构示意图。
图6为本发明的分片式风机塔筒的带有螺栓套件的结构示意图。
图7为本发明的分片式风机塔筒的制造方法的流程图。
图8为本发明的过渡风机塔筒的结构示意图。
图9为图8的A-A部位剖视结构示意图。
图10为本发明的分片式风机塔筒的连接件安装示意图。
图11为本发明的分片式风机塔筒的运输方法的流程图。
图12为本发明的分片式风机塔筒运输中纵向塔身片的装运示意图。
附图标记说明
塔架 100
扇形钢板 11
筒节 13
焊缝 15
分片式风机塔筒 200
纵向塔身片 22
连接件 24
法兰 26
切割线 31
竖向焊缝线 33
车板 501
运输支架 502
枕木 503
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图4-6示出了本发明一种分片式风机塔筒200的结构示意图，如图4所示为本实施例1的分片式风机塔筒200。如图5和如图6所示，本实施例1的分片式风机塔筒200包括4片等弧度的纵向塔身片22；若干个连接件24，所述连接件24沿纵向固定于所述纵向塔身片的两侧端缘；相邻的所述纵向塔身片通过所述连接件固定连接，本实施例中所述固定连接件为螺栓套件。本发明的分片式风机塔筒，当所述纵向塔身片为n片，则每个所述纵向塔身片的弧度为360°/n，即在本实施例中，所述纵向塔身片为4片时，则每个所述纵向塔身片的弧度为90°。
进一步地，所述分片式风机塔筒的形状为圆柱体，抑或所述分片式风机塔筒的形状为圆锥体。如图4-6所示，本实施例中所述分片式风机塔筒的形状采用圆柱体的形状。
实施例2
在本发明的实施例2中，本实施例2的分片式风机塔筒同理符合所述纵向塔身片为n片，则每个所述纵向塔身片的弧度为360°/n的条件。在本发明的实施例2中所述纵向塔身片22的n为3片,那么每个所述纵向塔身片的弧度为120°，除了采用不同的塔身片22以外，其他与在本发明实施例1的所述分片式风机塔筒200的结构基本相同。
实施例3
如图7-10示出了所述的分片式风机塔筒的制造方法。如图7所示，所述的分片式风机塔筒的制造方法，其包括以下步骤：
步骤300、钢板卷制：将钢板环向卷制成塔身段，将所述塔身段上的竖向连接缝点焊固定，形成竖向焊缝线；
步骤301、塔身段堆叠：将若干所述塔身段纵向堆叠，以相邻所述塔身段的所述竖向焊缝线为基准，且相邻所述塔身段相互错开的角度为k×360°/n；
其中，k为整数，0、1、2、3…
并且，如果所述分片式风机塔筒的所述纵向塔身片设计为n片的分片时，那么每个分片的弧度为360°/n；
步骤302、法兰安装：堆叠后的顶部所述塔身段的顶端和堆叠后的底部所述塔身段的底端分别安装法兰，法兰安装完毕后，将相邻所述塔身段的法兰固定连接形成所述过渡风机塔筒；
步骤303、划分切割线：在所述过渡风机塔筒的内部进行切割线的划分，使所述切割线与所述竖向焊缝线重合；
步骤304、连接件的焊接：在每条分割线的两侧对称焊接若干数量的连接件，用于连接相邻的所述纵向塔身片而形成所述分片式风机塔筒；
步骤305、实施切割：沿着所述切割线进行切割，形成纵向塔身片。
针对上述步骤进一步详细地描述，如图8-10所示，将卷制成型的塔身段其纵缝不开坡口，直接点焊将所述塔身段上的竖向连接缝点焊固定，以防止卷制成型的所述塔身段回弹变形，同时形成竖向焊缝线33。如果所述纵向塔身片设计为n片，那么每个分片的弧度为360°/n。若等分3片所述纵向塔身片，则每片弧度120°；若等分4片所述纵向塔身片，则每片弧度90°，以此类推。
如图8和图9所示，以等分4片所述纵向塔身片为例，将若干个点焊固定好的所述塔身段进行组装，所述塔身段组装定位的时候，按照所述纵向塔身片的切割线31的布置，将每个所述塔身段的纵向焊缝线33都布置在切割线31上，相邻所述塔身段相互错开的角度为k×360°/n(k为整数，0、1、2、3…)，相邻筒节错开角度可选0°、90°、180°都可以，再将两端法兰26进行组装，最后焊接成一个完整的所述过渡风机塔筒。
如图10所示，在焊接好的所述过渡风机塔筒内部进行切割线31的画线，然后沿着所述过渡风机塔筒的轴线方向，在每个切割线31的两侧对称焊接若干数量的连接件24。连接件焊接完成后，沿着布置的切割线进行切割，获得若干个等弧度的所述纵向塔身片。由此，切割后的所述分片式风机塔筒上就不存在所述竖向焊缝线33，减少了焊接作业量如不需要开坡口，且降低了对焊缝作无损检测的成本，同时避免了纵缝焊接引起的应力分布不均匀、塔架结构变形等质量隐患。
实施例4
如图11和12示出了分片式风机塔筒的运输方法。如图11所示，分片式风机塔筒的运输方法包括以下步骤：
步骤400、在车板上安装有承载所述纵向塔身片的运输支架；
步骤401、将所述纵向塔身片通过枕木间隔堆放于所述运输支架上；
步骤402、将所述纵向塔身片绑扎固定于车板上；
步骤403、将所述纵向塔身片运输到安装现场。
如图12所示，车板501上安装有运输支架502，所述纵向塔身片22落放在运输支架502上。在不超限的情况下，为了更好的利用运输空间，可以堆叠若干片所述纵向塔身片22，所述纵向塔身片22之间用枕木503进行隔离保护。所述纵向塔身片22运输到现场后，通过连接件进行组对，然后用螺栓套件进行安装紧固以还原所述分片式风机塔筒其原始的圆柱或圆锥体结构。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种分片式风机塔筒，其特征在于，所述分片式风机塔筒包括：
若干片等弧度的纵向塔身片；
若干个连接件，所述连接件沿纵向间隔地固设于所述纵向塔身片的两侧端缘；
在所述风机塔筒的内部具有切割线，所述切割线与竖向焊缝线重合；在每条切割线的两侧对称焊接有所述连接件，用于连接相邻的所述纵向塔身片而形成所述分片式风机塔筒；
相邻的所述纵向塔身片通过所述连接件固定连接。
2.如权利要求1所述的分片式风机塔筒，其特征在于，所述纵向塔身片为n片，且每个所述纵向塔身片的弧度为360°/n。
3.如权利要求2所述的分片式风机塔筒，其特征在于，所述纵向塔身片为3片,每个所述纵向塔身片的弧度为120°。
4.如权利要求2所述的分片式风机塔筒，其特征在于，所述纵向塔身片为4片,每个所述纵向塔身片的弧度为90°。
5.如权利要求1-4中任一项所述的分片式风机塔筒，其特征在于，所述分片式风机塔筒的形状为圆柱体。
6.如权利要求1-4中任一项所述的分片式风机塔筒，其特征在于，所述分片式风机塔筒的形状为圆锥体。
7.如权利要求1-4中任一项所述的分片式风机塔筒，其特征在于，所述连接件为螺栓套件。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的分片式风机塔筒的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、钢板卷制：将钢板环向卷制成塔身段，将所述塔身段上的竖向连接缝点焊固定，形成竖向焊缝线；
S2、塔身段堆叠：将若干所述塔身段纵向堆叠，以相邻所述塔身段的所述竖向焊缝线为基准，且相邻所述塔身段相互错开的角度为k×360°/n；
其中，k为整数，0、1、2、3…
并且，如果所述分片式风机塔筒的所述纵向塔身片设计为n片的分片时，那么每个分片的弧度为360°/n；
S3、法兰安装：堆叠后的顶部所述塔身段的顶端和堆叠后的底部所述塔身段的底端分别安装法兰，法兰安装完毕后形成过渡风机塔筒；
S4、划分切割线：在所述过渡风机塔筒的内部进行切割线的划分，使所述切割线与所述竖向焊缝线重合；
S5、连接件的焊接：在每条分割线的两侧对称焊接若干数量的连接件，用于连接相邻的所述纵向塔身片而形成所述分片式风机塔筒；
S6、实施切割：沿着所述切割线进行切割，形成所述纵向塔身片。
9.一种如权利要求1-7中任一项所述的分片式风机塔筒的运输方法，其特征在于，其包括以下步骤：
Y1、在车板上安装有承载所述纵向塔身片的运输支架；
Y2、将所述纵向塔身片通过枕木间隔堆放于所述运输支架上；
Y3、将所述纵向塔身片绑扎固定于车板上；
Y4、将所述纵向塔身片运输到安装现场。
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