CN109306938B - 风力发电机组塔筒、塔筒的安装方法及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种风力发电机组塔筒、塔筒的安装方法及风力发电机组，其中的风力发电机组塔筒，包括一节或两节以上顺次连接的伸缩塔筒，每节伸缩塔筒的塔筒壁底部支撑在沿伸缩塔筒圆周分布的三个或三个以上液压缸上，并且与所述液压缸的活塞杆固定连接；当具有两节以上伸缩塔筒时，相邻两节伸缩塔筒之间通过液压缸连接，并且液压缸固定于位于下部的伸缩塔筒的塔筒壁顶部圆周。本发明实施例提供的风力发电机组塔筒、塔筒的安装方法及风力发电机组，通过液压缸和伸缩塔筒的设计，解决了钢塔筒的重量过高而导致的总体设计成本较高的问题，使风力发电机组塔筒的高度可调。

Description

风力发电机组塔筒、塔筒的安装方法及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体的涉及一种风力发电机组塔筒、塔筒的安装方法及风力发电机组。

背景技术

近年来，随着低风速风电项目的蓬勃发展，为了提升发电量，风力发电机组塔筒的高度也在不断增加。目前，风力发电机组塔筒普遍为圆锥形钢塔筒，由于这种塔筒制作简单、现场安装便捷快速，所以占据了很大的市场份额。但是，如果这种传统风力发电机组塔筒太高，塔筒的直径和壁厚将大大增加，塔筒重量也将会成倍增加，比如，相同机组型号，塔筒高度80米，塔筒约重142吨，塔筒高度90米，塔筒约重168吨，塔筒高度100米，塔筒约重233吨。所以传统塔筒太高，既不经济又造成资源的严重浪费。

目前，所有风力发电机组塔筒的高度是固定不变的，风力发电机组对某一高度的风速严重依赖，使得风力发电机组长期不能满功率发电，甚至在机组小于切入风速和大于切出风速都会停机，使得机组满功率发电小时数大大减少，严重削弱了风电场的发电效益。故传统塔筒已经不能满足现实需求，亟需开发新型塔筒来适应新形势。

如上所述，传统钢塔筒高度不能太高，一般不超过90米，如果太高，则会使塔筒直径和壁厚大大增加，造成钢铁资源的浪费和费用的成倍增高。同时，当前常用的风力发电机组的塔筒高度是固定不变的，风力发电机组只能依赖固定高度的风速来发电，这样就会使机组在很多情况下不能满功率发电，甚至在小于切入风速和大于切出风速都会停机，使得机组满功率发电小时数大大减少，严重削弱了风电场的发电效益。

发明内容

鉴于以上所述的技术问题，本发明实施例提供了一种风力发电机组塔筒、塔筒的安装方法及风力发电机组，解决传统的风力发电机组塔筒高度不可调，不能接受不同高度的风速发电的问题，并且可以降低风力发电机组塔筒的重量，降低风力发电机组塔筒的底部对载荷的要求。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种风力发电机组塔筒，包括一节或两节以上顺次连接的伸缩塔筒，每节伸缩塔筒的塔筒壁底部支撑在沿伸缩塔筒圆周分布的三个或三个以上液压缸上，并且与所述液压缸的活塞杆固定连接；当具有两节以上伸缩塔筒时，相邻两节伸缩塔筒之间通过液压缸连接，并且液压缸固定于位于下部的伸缩塔筒的塔筒壁顶部圆周。

可选择地，还包括不伸缩塔筒，安装在塔筒基础上，用于支撑所述伸缩塔筒及所述液压缸；和/或，安装在相邻两个所述伸缩塔筒之间。

可选择地，所述伸缩塔筒内部设有水平布置的休息平台。

可选择地，沿所述伸缩塔筒的轴向在所述伸缩塔筒的塔筒壁内壁面上设有爬梯，对应所述爬梯的安装位置在所述休息平台上设置爬梯孔。

可选择地，当所述液压缸的活塞杆处于收缩状态时，相邻两个伸缩塔筒内的爬梯上下对接。

所述伸缩塔筒的顶部设有塔筒上法兰，底部设有塔筒下法兰，所述液压缸的活塞杆与上部伸缩塔筒的塔筒下法兰连接，所述液压缸被固定连接在下部的伸缩塔筒的塔筒上法兰。

所述液压缸呈竖直布置，所述液压缸的侧壁上设有耳环。

所述液压缸的底部设有缸底压板，所述缸底压板上加工螺栓孔，使所述缸底压板能够与塔筒上法兰连接。

所述活塞杆为多级伸缩活塞杆。

所述活塞杆的顶部与固定螺栓连接，并且在所述固定螺栓上设有防松螺母和调平螺母，所述防松螺母用于将所述固定螺栓紧固在所述活塞杆的顶部，所述调平螺母能够调节其在所述固定螺栓上的位置，以调节塔筒下法兰的水平度。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种风力发电机组塔筒的安装方法，包括：

在塔筒基础上吊装安装一个不伸缩塔筒；

吊装第一级液压缸置于所述不伸缩塔筒的顶部，并将第一级液压缸沿着所述不伸缩塔筒的圆周布置；

在第一节伸缩塔筒的顶部安装第二级液压缸，并将第二级液压缸和第一节伸缩塔筒吊装安装在第一级液压缸上，并调平；

按照第一节伸缩塔筒和第二级液压缸的安装步骤，依次安装剩余的伸缩塔筒和液压缸，直至最后一节伸缩塔筒；

吊装最后一节伸缩塔筒，安装在最后一级液压缸的顶部。

可选择地，本实施例提供的安装方法，还包括：

在任意相邻两节伸缩塔筒之间安装一个不伸缩塔筒的步骤。

可选择地，所述将第二级液压缸和第一节伸缩塔筒吊装安装在第一级液压缸上，包括：

先后吊装第一节伸缩塔筒和第二级液压缸；或者

将第二级液压缸和第一节伸缩塔筒装配完成再整体吊装。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种风力发电机组，包括机舱、塔筒基础和以上所述的风力发电机组塔筒，其中所述风力发电机组塔筒被固定安装在塔筒基础上，所述机舱安装在所述风力发电机组塔筒的顶部。

可选择地，还包括液压站，所述液压站置于所述机舱中，或者所述液压站被固定在所述伸缩塔筒中。

本发明实施例提供的风力发电机组塔筒、塔筒的安装方法及风力发电机组，通过液压缸和伸缩塔筒的设计，解决了钢塔筒的重量过高而导致的总体设计成本较高的问题，使风力发电机组塔筒的高度可调。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是本发明一实施例提供的风力发电机组塔筒的使用状态示意图；

图2是本发明一实施例提供的风力发电机组塔筒的使用状态示意图；

图3是本发明一实施例提供的风力发电机组塔筒的使用状态立体示意图；

图4是本发明一实施例提供的液压缸的侧面结构示意图；

图5是本发明一实施例提供的液压缸的顶面结构示意图；

图6是本发明一实施例提供的液压缸的立体结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的液压缸的使用状态示意图；

图8是本发明一实施例提供的伸缩塔筒的结构示意图；

图9是本发明一实施例提供的伸缩塔筒的立体结构示意图；

图10是本发明一实施例提供的塔筒上法兰与伸缩塔筒的局部结构示意图；

图11是本发明一实施例提供的塔筒下法兰与伸缩塔筒的局部结构示意图；

图12是本发明一实施例提供的塔筒下法兰的平面结构示意图；

图13是本发明一实施例提供的塔筒上法兰的平面结构示意图。

图中：

100、伸缩塔筒；101、塔筒上法兰；102、塔筒下法兰；110、休息平台；120、爬梯；

200、液压缸；210、活塞杆；220、缸底压板；230、固定螺栓；231、防松螺母；232、调平螺母；240、耳环；

300、不伸缩塔筒。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的主要技术创意。

如图1-3所示：本发明实施例提供一种风力发电机组塔筒，包括不伸缩塔筒300、两节伸缩塔筒100以及两级液压缸200，其中不伸缩塔筒300位于风力发电机组塔筒的底部，用于与塔筒基础(图中未示出)固定连接，在不伸缩塔筒300的顶部圆周上均匀固定八个液压缸200，在液压缸200的顶部活塞杆210上安装一节伸缩塔筒100，第二级液压缸200固定安装在上述伸缩塔筒100的顶部圆周上，并将第二节伸缩塔筒100固定安装在第二级液压油缸200的活塞杆210上。本实施例中，每一级液压缸200的数量应该为三个或三个以上，并不限于本实施例所使用的八个液压缸200。在实际使用的过程中，可以根据需要省略不伸缩塔筒300，而直接将底部的液压缸200固定连接在塔筒基础上。并可选择地，也可以在任意相邻两个伸缩塔筒100之间安装一个不伸缩塔筒300，从而可以使伸缩塔筒100和不伸缩塔筒300以多种不同的形式拼接，适应不同的工作环境进行载荷设计以及满足对风速的要求。

基于本领域技术人员的理解，伸缩塔筒100也可以是一节或者三节以上，其均可以实现调节风力发电机组塔筒高度的技术效果，即伸缩塔筒100的数量不限于本实施例使用的两节。

本实施例提供的风力发电机组塔筒，通过液压缸200的伸缩，带动伸缩塔筒100在竖直方向的运动，进而可以调节整个风力发电机组塔筒的高度，从而使风力发电机组可以在不同高度的条件下接受风力作用发电；并且，由于风力发电机组塔筒一般采用钢塔筒或者混凝土塔筒结构，使用本发明实施例提供的风力发电机组塔筒可以大大降低钢以及混凝土的使用，降低了不伸缩塔筒300以及塔筒基础的承受载荷的要求，从而保证整个风力发电机组的运转安全。

可选择地，在图1-图3的基础上，进一步结参考图8-图9，本发明实施例提供的风力发电机组塔筒，伸缩塔筒100内部设有水平布置的休息平台110。休息平台110的四边缘与伸缩塔筒100的内壁固定连接，用于工作人员在安装、检修、维护过程中休息使用，并且可以防止高空物体掉落，从而保证工作人员的安全。

可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组塔筒，沿伸缩塔筒100的轴向在伸缩塔筒100的塔筒壁内壁面上设有爬梯120，对应爬梯120的安装位置在休息平台110上设置爬梯孔，以允许爬梯120穿过，并且爬梯孔可以起到通风的作用，便于伸缩塔筒100上下气流流动。

可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组塔筒，当液压缸200的活塞杆210处于收缩状态时，相邻两个伸缩塔筒100内的爬梯120上下对接。这样设计的好处是，伸缩塔筒100在竖直方向上伸缩过程中，不会影响爬梯120，并且在活塞杆210处于收缩状态时，整个风力发电机组塔筒的高度最低，并且承受载荷的能力更好，从而便于工作人员沿着爬梯120攀爬。基于本领域技术人员的理解，爬梯120也可以设置为伸缩结构，随着伸缩塔筒100的伸缩而伸缩。

伸缩塔筒100既起到了连接两层液压缸200的作用，也起到了支撑上方构件的作用，每节伸缩塔筒100上设计爬梯120、塔筒上法兰101、塔筒下法兰102和休息平台110，其中伸缩塔筒100的塔筒上法兰101和塔筒下法兰102分别通过焊接(或者螺栓连接)的方式与伸缩塔筒100连接，通过上下法兰与多级液压缸连接，休息平台110焊接在塔筒壁上，方便安装、维修人员工作和休息，爬梯120焊接在塔筒壁上，并且与上下两节塔筒爬梯不连接，不影响伸缩塔筒升起和缩回。只有在伸缩塔筒100缩回原位，维修人员才能通过爬梯120到达风力发电机组塔筒顶部的机舱进行维护。

可选择地，在图1-图3的基础上，进一步结参考图10-图13，本发明实施例提供的风力发电机组塔筒，伸缩塔筒100的顶部设有塔筒上法兰101，底部设有塔筒下法兰102，液压缸200的活塞杆210与上部伸缩塔筒100的塔筒下法兰102连接，液压缸200被固定连接在下部的伸缩塔筒100的塔筒上法兰101。

可选择地，在图1-图3的基础上，进一步结参考图4-图7，本发明实施例提供的风力发电机组塔筒，液压缸200呈竖直布置，液压缸200的侧壁上设有耳环240，耳环240便于通过吊机将液压缸起吊及安装；

液压缸200的底部设有缸底压板220，缸底压板220上加工螺栓孔，螺栓孔与塔筒上法兰101上的法兰连接孔一一对应，使缸底压板220能够与塔筒上法兰101连接；

活塞杆210为多级伸缩活塞杆，本实施例中采用四级伸缩活塞杆，使用的过程中可以根据活塞杆的伸长量、承受载荷的能力、液压缸200的推力等参数进行调整；多级伸缩活塞杆起到了支撑伸缩塔筒100并控制伸缩塔筒100举升高度的作用，是关键的部件。

活塞杆210的顶部与固定螺栓230连接，并且在固定螺栓230上设有防松螺母231和调平螺母232，防松螺母231用于将固定螺栓230紧固在活塞杆210的顶部，调平螺母232能够调节其在固定螺栓230上的位置，以调节塔筒下法兰102的水平度。

本发明实施例还提供一种风力发电机组塔筒的安装方法，包括：

在塔筒基础上吊装安装一个不伸缩塔筒300，将不伸缩塔筒300吊装到预定位置之后，通过螺栓将不伸缩塔筒300固定连接在塔筒基础上；

吊装第一级液压缸200置于不伸缩塔筒300的顶部，并将第一级液压缸200沿着不伸缩塔筒300的圆周布置；

在第一节伸缩塔筒100的顶部安装第二级液压缸200，并将第二级液压缸200和第一节伸缩塔筒100整体吊装安装在第一级液压缸200上，并调平；

按照第一节伸缩塔筒100和第二级液压缸200的安装步骤，依次安装剩余的伸缩塔筒100和液压缸200，直至最后一节伸缩塔筒100；

吊装最后一节伸缩塔筒100，安装在最后一级液压缸200的顶部。

本实施例中，可以省略不伸缩塔筒300，而直接将第一级液压缸200连接在塔筒基础上；或者也可以选择地，在任意两节伸缩塔筒100之间安装一个不伸缩塔筒300。从而可以使伸缩塔筒100和不伸缩塔筒300以多种不同的形式拼接，适应不同的工作环境进行载荷设计以及满足对风速的要求。

本实施例中，不伸缩塔筒300、液压缸200和伸缩塔筒100均是制造成型结构，例如伸缩塔筒100上的塔筒上法兰101、塔筒下法兰102、休息平台110以及爬梯120均安装完成；液压缸200采用统一的型号规格，使同一级液压缸200的各项性能均相同，确保安装完成之后在使用过程中的性能稳定。

上述实施例中，也可以选择地将第一节伸缩塔筒100和第二级液压缸200先后吊装安装在第一级液压缸200上。

本发明实施例还提供一种风力发电机组，包括机舱(图中未示出)、塔筒基础(图中未示出)和上述实施例提供的风力发电机组塔筒，其中风力发电机组塔筒被固定安装在塔筒基础上，机舱安装在风力发电机组塔筒的顶部。

可选择地，本发明实施例提供的风力发电机组，还包括液压站(图中未示出)，液压站置于机舱中，或者液压站被固定在伸缩塔筒100中。液压站通过液压管和管接头向液压缸输入或输出液压油来控制升压和泄压。

本实施例提供的风力发电机组，通过液压缸200的伸缩，带动伸缩塔筒100在竖直方向的运动，进而可以调节整个风力发电机组塔筒的高度，从而使风力发电机组可以在不同高度的条件下接受风力作用发电；并且，由于风力发电机组塔筒一般采用钢塔筒或者混凝土塔筒结构，使用本发明实施例提供的风力发电机组可以大大降低钢以及混凝土的使用，降低了不伸缩塔筒300以及塔筒基础的承受载荷的要求，从而保证整个风力发电机组的运转安全。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (10)

1.一种风力发电机组塔筒，其特征在于，包括一节或两节以上顺次连接的伸缩塔筒(100)，所述伸缩塔筒(100)的塔筒壁底部支撑在沿所述伸缩塔筒(100)圆周分布的三个以上液压缸(200)上，并且与所述液压缸(200)的活塞杆(210)固定连接；当具有两节以上所述伸缩塔筒(100)时，相邻两节所述伸缩塔筒(100)之间通过所述液压缸(200)连接，并且所述液压缸(200)固定于位于下部的所述伸缩塔筒(100)的塔筒壁顶部圆周，所述液压缸(200)带动所述伸缩塔筒(100)在竖直方向运动以调节所述风力发电机组塔筒的高度；

所述伸缩塔筒(100)内部设有水平布置的休息平台(110)；

沿所述伸缩塔筒(100)的轴向在所述伸缩塔筒(100)的塔筒壁内壁面上设有爬梯(120)，对应所述爬梯(120)的安装位置在所述休息平台(110)上设置爬梯孔。

2.如权利要求1所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，

还包括不伸缩塔筒(300)，安装在塔筒基础上，用于支撑所述伸缩塔筒(100)及所述液压缸(200)；和/或，安装在相邻两个所述伸缩塔筒(100)之间。

3.如权利要求1所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，

当所述液压缸(200)的活塞杆(210)处于收缩状态时，相邻两个所述伸缩塔筒(100)内的所述爬梯(120)上下对接。

4.如权利要求1所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，

所述伸缩塔筒(100)的顶部设有塔筒上法兰(101)，底部设有塔筒下法兰(102)，所述液压缸(200)的活塞杆(210)与上部所述伸缩塔筒(100)的所述塔筒下法兰(102)连接，所述液压缸(200)被固定连接在下部的所述伸缩塔筒(100)的所述塔筒上法兰(101)。

5.如权利要求1所述的风力发电机组塔筒，其特征在于，

所述液压缸(200)呈竖直布置，所述液压缸(200)的侧壁上设有耳环(240)；

和/或，所述液压缸(200)的底部设有缸底压板(220)，所述缸底压板(220)上加工螺栓孔；

和/或，所述活塞杆(210)为多级伸缩活塞杆(210)；

和/或，所述活塞杆(210)的顶部与固定螺栓(230)连接，并且在所述固定螺栓(230)上设有防松螺母(231)和调平螺母(232)，所述防松螺母(231)用于将所述固定螺栓(230)紧固在所述活塞杆(210)的顶部，所述调平螺母(232)能够调节其在所述固定螺栓(230)上的位置。

6.一种风力发电机组塔筒的安装方法，包括：

在塔筒基础上吊装安装一个不伸缩塔筒(300)；

吊装第一级液压缸(200)置于所述不伸缩塔筒(300)的顶部，并将第一级液压缸(200)沿着所述不伸缩塔筒(300)的圆周布置；

在第一节伸缩塔筒(100)的顶部安装第二级液压缸(200)，并将第二级液压缸(200)和第一节伸缩塔筒(100)吊装安装在第一级液压缸(200)上，并调平；

按照第一节伸缩塔筒(100)和第二级液压缸(200)的安装步骤，依次安装剩余的伸缩塔筒(100)和液压缸(200)，直至最后一节伸缩塔筒(100)；

吊装最后一节伸缩塔筒(100)，安装在最后一级液压缸(200)的顶部。

7.如权利要求6所述的安装方法，其特征在于，

还包括，在任意相邻两节伸缩塔筒(100)之间安装一个不伸缩塔筒(300)的步骤。

8.如权利要求6所述的安装方法，其特征在于，

所述将第二级液压缸(200)和第一节伸缩塔筒(100)吊装安装在第一级液压缸(200)上，包括：

先后吊装第一节伸缩塔筒(100)和第二级液压缸(200)；或者

将第二级液压缸(200)和第一节伸缩塔筒(100)装配完成再整体吊装。

9.一种风力发电机组，其特征在于，包括机舱、塔筒基础和权利要求1-5之一所述的风力发电机组塔筒，其中所述风力发电机组塔筒被固定安装在塔筒基础上，所述机舱安装在所述风力发电机组塔筒的顶部。

10.如权利要求9所述的风力发电机组，其特征在于，还包括液压站，所述液压站置于所述机舱中，或者所述液压站被固定在所述伸缩塔筒(100)中。

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