CN108412702A - 风力发电机组及其塔筒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，特别公开了一种塔筒，包括高度方向上的至少一个筒段，每个筒段由至少两组筒片组件沿圆周方向拼装组成，每组所述筒片组件由第一筒片和第二筒片拼装组成，所述第一筒片和第二筒片相互拼接并在高度方向上配合形成容积腔，所述第一筒片和第二筒片通过填充在所述容积腔内的灌浆料连接固定。本发明第一筒片和第二筒片均设计为平板式钢筋混凝土结构，可通过水平浇注方式制作，壁厚薄，浇筑质量可控，更好的保证筒片的质量；第一筒片和第二筒片之间的连接强度较高，安全可靠。整个塔筒的制作只需两套尺寸可调以适应不同筒段尺寸的模具即可，大大简化了模具设计，降低了成本。本发明还进一步公开了一种风力发电机组。

Description

风力发电机组及其塔筒

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机组及其塔筒。

背景技术

风力发电机组是将风能转化为电能的设备，风能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，随着环保的要求越来越高，风力发电技术得以迅猛发展。

塔筒用于支撑整个主机，是风力发电机组的基础。随着风力发电重点区域从三北地区向中南部等低风速地区转移，为使一些低风速地区发电开发成为可能，高塔筒/超高塔筒(轮毂超高超过120米)的应用成为不二之选。高塔筒有柔性塔筒、混凝土塔筒、钢混塔筒、桁架式塔筒等结构形式。混凝土塔筒以其刚度大，耐久性好、抗疲劳性能好、维护成本低等优点得以迅猛发展。

混凝土塔筒分为现浇式、预制装配式以及现浇预制组合式等形式，预制装配式混凝土塔筒分为全混凝土塔筒和钢-混凝土混合塔筒两种，主要为圆筒形结构，根据筒片的高度又可分为分段式和分片式。分段式塔筒的筒段高度控制在4米左右，直径较大的筒段分为两个半环拼接而成；分片式塔筒的筒段高度基本上在10米以上，筒段分为4片或6片进行现场拼接。

目前预制式混凝土塔筒仍主要采用圆筒形结构，由多个弧形筒片单元拼装组成，主要存在以下不足：

(1)运输不便：受运输宽度、高度、重量的限制，需将圆筒形塔筒分成两个以上的半环，高度控制在四米以下，导致混段数量多，预制运输安装周期长；

(2)预制成本高：需要庞大的内外模，采用立式浇筑，筒壁厚度大，模具数量多、强度高、重量大、混凝土用量多，预制成本高；

(3)质量不可控：筒片立式浇筑，高度高，对浇筑的要求较高，同时需对混凝土的各项指标进行严格把控，如塌落度、流动性、泌水离析等，否则筒片单元容易出现孔洞、蜂窝等缺陷。

中国专利“ZL201220336758.9”提出了一种风力发电机的塔筒，由多个轻质连接段沿高度方向相互拼接组成，轻质连接段由多个轻质构件沿圆周方向相互拼接组成。每个轻质构件沿圆周方向的两侧面对称设有纵缝凹槽，相邻侧面的纵缝凹槽形成锁槽，相邻构件通过粘接固定在锁槽内的锁扣进行连接。该轻质构件设计为平板式结构，能够较好的降低运输塔筒成本。但该塔筒的纵缝联接方式为装配式结构，仅仅适用于轻质构件，尤其是复合木材。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机组及其塔筒，以解决现有技术中存在的运输不便、预制成本高、质量不可控等技术问题。

本发明第一方面，提供了一种塔筒，包括高度方向上的至少一个筒段，每个筒段由至少两组筒片组件沿圆周方向拼装组成，每组所述筒片组件由第一筒片和第二筒片拼装组成，所述第一筒片和第二筒片相互拼接并在高度方向上配合形成容积腔，所述第一筒片和第二筒片通过填充在所述容积腔内的灌浆料连接固定。

进一步的，所述第一筒片和所述第二筒片中的一者在其两边侧立面上靠近其内立面的一侧对称设置有第一挡边，所述第一筒片和所述第二筒片中的另一者在其两边侧立面上靠近其外立面的一侧对称设置有第二挡边，所述容积腔由所述第一挡边、第一筒片的侧立面、第二挡边、第二筒片的侧立面共同围成。

进一步的，所述第一挡边对称设在所述第一筒片两边侧立面上靠近其内立面的一侧，所述第一挡边与其所在侧立面之间形成第一预定夹角α1；所述第二挡边对称设在所述第二筒片两边侧立面上靠近其外立面的一侧，所述第二挡边与其所在侧立面之间形成第二预定夹角β1。

进一步的，所述第一挡边的侧立面与相邻所述第二筒片的侧立面之间预留预定宽度的接缝，第二挡边的侧立面与相邻所述第一筒片的侧立面之间也预留预定宽度的接缝，所述接缝与所述容积腔连通，所述接缝内也填充有所述灌浆料。

进一步的，所述第一筒片和所述第二筒片中的一者在其两边侧立面上靠近其内立面的一侧对称设置有第一挡边，且沿靠近其外立面的一侧对称设置有第二挡边，所述第一筒片和所述第二筒片中的另一者的两个侧立面整体均为一个平面，所述容积腔由所述第一挡边、第一筒片的侧立面、第二挡边、第二筒片的侧立面共同围成。

进一步的，所述第一挡边对称设置在所述第一筒片两边侧立面上靠近内立面的一侧，所述第一挡边与其所在侧立面之间形成第三预定夹角α2，第二挡边对称设置在所述第一筒片两边侧立面上靠近外立面的一侧，所述第二挡边与其所在侧立面之间形成第四预定夹角β2；所述第二筒片的两个侧立面整体均为一个平面。

进一步的，所述第一挡边的侧立面、第二挡边的侧立面和相邻所述第二筒片的侧立面之间均预留预定宽度的接缝，所述接缝与所述容积腔连通，所述接缝内也填充有所述灌浆料。

进一步的，所述第一筒片的外立面和/或所述第二筒片的外立面整体为一个平面。

进一步的，所述第一筒片的内立面和/或所述第二筒片的内立面设有凹槽。

本发明第二方面，还提供了一种风力发电机组，包括权利要求1-11任一项所述的塔筒。

本发明通过设计第一筒片和第二筒片两种不同的筒片结构配合组成筒片组件，再拼装组成筒段，第一筒片和第二筒片均设计为平板式钢筋混凝土结构，可通过水平浇注方式制作，壁厚薄，浇筑过程中质量可控，能更好的保证筒片的质量；第一筒片和第二筒片之间配合设置挡边结构，共同拼接形成容积腔，在容积腔内浇注混凝土后即可实现第一筒片和第二筒片之间的连接固定，完成筒段的制作，这种连接固定方式连接强度较高，安全可靠，且密封性较好，不会出现漏水等情况。

同一筒段只需采用第一筒片和第二筒片进行拼装制作，不同筒段之间，筒片的结构设计相同，仅尺寸发生改变，因此只需分别针对第一筒片和第二筒片设计两套尺寸可调以适应不同筒段尺寸的模具即可，大大简化了模具设计，提高了通用性，降低了模具投入成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一筒段的剖面结构示意图；

图2为图1中第一筒片的剖面结构示意图；

图3为图1中第二筒片的剖面结构示意图；

图4为图1中I处浇注灌浆料后的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例二筒段的剖面结构示意图；

图6为图5中第一筒片的剖面结构示意图；

图7为图5中第二筒片的剖面结构示意图；

图8为图5中Ⅱ处浇注灌浆料后的剖面结构示意图。

图中：

1、筒段；10、筒片组件；101、第一挡边；102、第二挡边；11、第一筒片；12、第二筒片；13、容积腔；14、灌浆料；15、接缝。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。

实施例一

本实施例提供的塔筒，包括高度方向上的至少一个筒段1，如图1-3所示，每个筒段1由至少两组筒片组件10沿圆周方向依次排布拼装组成横截面为正多边形的结构，其中，每组筒片组件10由第一筒片11和第二筒片12拼装组成，第一筒片11和第二筒片12相互拼接并在高度方向上配合形成容积腔13，第一筒片11和第二筒片12通过填充在容积腔13内的灌浆料14连接固定。

本实施例中，筒片组件10具体为4组，即4个第一筒片11和4个第二筒片12沿圆周方向依次排布拼装组成横截面为正八边形结构的筒段。当然，筒片组件10的组数还有更多的选择，可根据实际设计需要设计为2组、3组、5组……，本实施例并不受限于此。

具体在本实施例中，第一筒片11的外立面P11整体设为一个平面，两个侧立面P12与外立面P11垂直，内立面P13沿高度方向设有凹槽；第一筒片11在其两边侧立面P12上靠近其内立面P13的一侧对称设置有第一挡边101，第一挡边101的外立面D11与其所在的第一筒片11的侧立面P12之间形成第一预定夹角α1。

第二筒片12的外立面P21整体也是一个平面,两个侧立面P22相对外立面P21向中间倾斜，内立面P23沿高度方向设有凹槽。第二筒片12在其两边侧立面P22上靠近其外立面P21的一侧对称设置有第二挡边102，第二挡边102的内立面D23与其所在的第二筒片12的侧立面P22之间形成第二预定夹角β1。

在制作过程中，第一挡边101通常与第一筒片11浇注成型形成一体式结构；第二挡边102通常与第二筒片12浇注成型形成一体式结构。

第一预定夹角α1和第二预定夹角β1的角度设置决定了容积腔13的形状，为便于模具制作的方便，第一预定夹角α1和第二预定夹角β1的角度优选设为90°，则形成的容积腔13为长方形或正方形，当然，第一预定夹角α1和第二预定夹角β1的角度也可以不局限于90°，小于90°或大于90°均是可行的，只要能相互配合构建形成相对封闭的容积腔13即可。

第二挡边102的外立面D21所在延长线与第二筒片12的外立面P21所在延长线之间相交形成第五预定夹角γ1，第五预定夹角γ1的大小和筒段1的截面形状相关，在本实施例中，筒段1的截面形状为正八边形，即筒片组件采用了4组，第五预定夹角γ1为135°。而当筒段1的截面形状为正四边形，即筒片组件为2组时，第五预定夹角γ1为90°；当筒段1的截面形状为正六边形时，即筒片组件为3组时，第五预定夹角γ1为120°。

下面结合附图及筒段和塔筒的制作过程对本实施例筒片组件10及筒段1的结构进行详细说明。

利用本实施例的筒片组件10拼接制作筒段1时，将4组筒片组件10沿圆周方向依次排布拼接，形成图1所示的正八边形形状，每组筒片组件10由第一筒片11和第二筒片12相互拼接形成，其中第一筒片11的第一挡边101的侧立面D12与第二筒片12的侧立面P22对接，第二筒片12的第二挡边102的侧立面D22与第一筒片11的侧立面P12对接，则第一挡边101、第一筒片11的侧立面P12、第二挡边102、第二筒片12的侧立面P22共同围成容积腔13。

需要说明的是，第一挡边101和第二挡边102还有其他多种设置方式，比如第一挡边101也可选择设置在第二筒片12上，那么对应的，第二挡边102则设置在第一筒片12上；再比如后述的实施例二，将第一挡边101和第二挡边102选择设置在同一个筒片上，另一个筒片则不设置任何挡边，等等设置方式均可，只要它们能相互配合构建形成相对封闭的容积腔13即可，本实施例并不受限于此。

接下来，在所有的容积腔13内浇注填充灌浆料14，具体如图4所示，待灌浆料14固化后，相邻第一筒片11和第二筒片12之间均通过灌浆料14连接固定在一起成为一个整体，即完成了一个筒段1的制作。

制作其他筒段时，只需选用不同尺寸的筒片组件10，依照上述同样的方法制作即可，待所有筒段制作完成后，再将所有筒段从下至上依次叠加固定，即可制作完成一个完整的塔筒。

为进一步提高第一筒片11和第二筒片12之间的连接可靠性，在拼接第一筒片11和第二筒片12时，优选在第一筒片11的第一挡边101的侧立面D12和与其对接的第二筒片12的侧立面P22之间预留预定宽度的接缝15，在第二筒片12的第二挡边102的侧立面D22和与其对接的第一筒片11的侧立面P12之间预留预定宽度的接缝15，接缝15与容积腔13连通，在浇注填充灌浆料14时，接缝15内也一并被浇注填充有灌浆料14。使得第一挡边101的侧立面D12和第二挡边102的侧立面D22整体上都能通过灌浆料14进行连接固定，更加进一步提高了相邻第一筒片11和第二筒片12之间的固定连接可靠性，从而进一步加强了整个筒段的连接可靠性。

本实施例中，灌浆料14优选采用混凝土等高强度灌浆料，当然随着材料的发展也有可能还有其他更多更好的选择，本实施例并不受限于此。

本发明通过设计第一筒片和第二筒片两种不同的筒片结构配合组成筒片组件，再拼装组成筒段，第一筒片和第二筒片均设计为平板式钢筋混凝土结构，可通过水平浇注方式制作，壁厚薄，浇筑过程中质量可控，能更好的保证塔筒构件的质量；第一筒片和第二筒片之间配合设置挡边结构，共同拼接形成容积腔，在容积腔内浇注混凝土后即可实现筒片之间的连接固定，完成筒段的制作，这种连接固定方式连接强度较高，安全可靠，且密封性较好，不会出现漏水等情况。

同一筒段只需采用第一筒片和第二筒片进行拼装制作，不同筒段之间，筒片的结构设计相同，仅尺寸发生改变，因此只需分别针对第一筒片和第二筒片设计两套尺寸可调以适应不同筒段尺寸的模具即可，大大简化了模具设计，提高了通用性，降低了模具投入成本。

实施例二

与实施例一相比，本实施例二的主要区别在于，第一挡边101和第二挡边102的设置方式有所不同。

具体而言，如图5-图8所示，第一筒片11的外立面P11整体设为一个平面，两个侧立面P12与外立面P11垂直，内立面P13在高度方向上设有凹槽；第一筒片11在其两边侧立面P12上靠近其内立面P13的一侧对称设置有第一挡边101，并在其两边侧立面P12上靠近外立面P11的一侧对称设置有第二挡边102。第一挡边101的外立面D11与第一筒片11的侧立面P12之间形成第三预定夹角α2，第二挡边102的内立面D23与第一筒片11的侧立面P12之间形成第四预定夹角β2。

同样，在制作过程中，第一挡边101、第二挡边102通常与第一筒片11浇注成型形成一体式结构。第三预定夹角α2和第四预定夹角β2的角度设置决定了容积腔13的形状，为便于模具制作的方便，第三预定夹角α2和第四预定夹角β2的角度优选设为90°，则形成的容积腔13为长方形或正方形，当然，第三预定夹角α2和第四预定夹角β2的角度也可以不局限于90°，小于90°或大于90°均是可行的，只要能相互配合构建形成相对封闭的容积腔13即可。

第二筒片12的外立面P21整体也是一个平面,两个侧立面P22相对外立面P21向中间倾斜，内立面P23沿高度方向设有凹槽。第二筒片12的两个侧立面P22则不设置挡边，整体均设为一个平面。第二筒片12的两个侧立面P22与外立面P21之间形成第六预定夹角γ2，第六预定夹角γ2与筒段1的截面形状有关，本实施例中筒段1的截面形状设计为正八边形，采用的筒片组件10为4组，则第六预定夹角γ2为45°。若筒段1的截面形状为正四边形，筒片组件10为2组时，第六预定夹角γ2为90°；若筒段1的截面形状为正六边形，筒片组件10为3组时，第六预定夹角γ2则为30°。

在本实施例中，第一筒片11和第二筒片12相互拼接时，同样由第一挡边101、第一筒片11的侧立面P12、第二挡边102、第二筒片12的侧立面P22共同围成容积腔13。因而每个筒段及整个塔筒的制作方法和流程和实施例一相同，本实施例二不再进行详细说明。

本实施例将第一挡边101和第二挡边102全部设置在第一筒片11上，第二筒片12则不设置任何挡边，如此则大大简化了第二筒片10的结构设计，简化了第二筒片10的制作模具和工艺。当然，也可换过来，将第一挡边101和第二挡边102全部设置在第二筒片12上，第一筒片11不设置任何挡边也是完全可行的，同样能达到相同的效果，本实施例不再一一描述，所有可行的变换方式均在本发明的保护范围之内。

实施例三

实施例三还提供了一种风力发电机组，包括实施例一或实施例二的塔筒，实施例一或实施例二中所公开的塔筒的技术特征和所有的优点均适用于本实施例，因此不再重复描述。

值得说明的是，上述三个实施例仅仅是部分例举，并不用以限制本发明，除上述实施例外，还有其他更多可能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种塔筒，包括高度方向上的至少一个筒段(1)，其特征在于：每个筒段(1)由至少两组筒片组件(10)沿圆周方向拼装组成，每组所述筒片组件(10)由第一筒片(11)和第二筒片(12)拼装组成，所述第一筒片(11)和第二筒片(12)相互拼接并在高度方向上配合形成容积腔(13)，所述第一筒片(11)和第二筒片(12)通过填充在所述容积腔(13)内的灌浆料(14)连接固定。

2.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于：所述第一筒片(11)和所述第二筒片(12)中的一者在其两边侧立面上靠近其内立面的一侧对称设置有第一挡边(101)，所述第一筒片(11)和所述第二筒片(12)中的另一者在其两边侧立面上靠近其外立面的一侧对称设置有第二挡边(102)，所述容积腔(13)由所述第一挡边(101)、第一筒片(11)的侧立面、第二挡边(102)、第二筒片(12)的侧立面共同围成。

3.根据权利要求2所述的塔筒，其特征在于：所述第一挡边(101)对称设在所述第一筒片(11)两边侧立面上靠近其内立面的一侧，所述第一挡边(101)与其所在侧立面之间形成第一预定夹角α1；所述第二挡边(102)对称设在所述第二筒片(12)两边侧立面上靠近其外立面的一侧，所述第二挡边(102)与其所在侧立面之间形成第二预定夹角β1。

4.根据权利要求3所述的塔筒，其特征在于：所述第一挡边(101)的侧立面与相邻所述第二筒片(12)的侧立面之间预留预定宽度的接缝(15)，第二挡边(102)的侧立面与相邻所述第一筒片(11)的侧立面之间也预留预定宽度的接缝(15)，所述接缝(15)与所述容积腔(13)连通，所述接缝(15)内也填充有所述灌浆料(14)。

5.根据权利要求1所述的塔筒，其特征在于：所述第一筒片(11)和所述第二筒片(12)中的一者在其两边侧立面上靠近其内立面的一侧对称设置有第一挡边(101)，且沿靠近其外立面的一侧对称设置有第二挡边(102)，所述第一筒片(11)和所述第二筒片(12)中的另一者的两个侧立面整体均为一个平面，所述容积腔(13)由所述第一挡边(101)、第一筒片(11)的侧立面、第二挡边(102)、第二筒片(12)的侧立面共同围成。

6.根据权利要求5所述的塔筒，其特征在于：所述第一挡边(101)对称设置在所述第一筒片(11)两边侧立面上靠近内立面的一侧，所述第一挡边(101)与其所在侧立面之间形成第三预定夹角α2，第二挡边(102)对称设置在所述第一筒片(11)两边侧立面上靠近外立面的一侧，所述第二挡边(102)与其所在侧立面之间形成第四预定夹角β2；所述第二筒片(12)的两个侧立面整体均为一个平面。

7.根据权利要求6所述的塔筒，其特征在于：所述第一挡边(101)的侧立面、第二挡边(102)的侧立面和相邻所述第二筒片(12)的侧立面之间均预留预定宽度的接缝(15)，所述接缝(15)与所述容积腔(13)连通，所述接缝(15)内也填充有所述灌浆料(14)。

8.根据权利要求2-7任一项所述的塔筒，其特征在于：所述第一筒片(11)的外立面和/或所述第二筒片(12)的外立面整体为一个平面。

9.根据权利要求8所述的塔筒，其特征在于：所述第一筒片(11)的内立面和/或所述第二筒片(12)的内立面设有凹槽。

10.一种风力发电机组，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的塔筒。