CN110863955A - 一种风电用混合塔架的对拼接结构及方法 - Google Patents

一种风电用混合塔架的对拼接结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风电用混合塔架的对拼结构及方法，包括塔架本体，塔架本体包括塔架基底和垛叠在塔架基底上的多个第一筒节，每个第一筒节均由四片相同结构的圆角段和四片相同结构的平板段拼接而成，且第一筒节的截面为圆角边角的正方形，圆角段位于正方形的圆角边角的位置，平板段位于正方形的直线边上；圆角段的两侧边均设置第一坡口，平板段的两侧边设置有与第一坡口相适配的第二坡口；第一坡口上设置有沿第一坡口纵向排布的第一对接筋，第二坡口上设置有相对第一对接筋交替布置的第二对接筋；第一坡口与第二坡口对拼位置采用灌注混凝土的方式进行固定。该结构，在拼装时，仅需定位四个圆角段即可确定平板段的安装位置，安装定位调试更加方便。

Description

一种风电用混合塔架的对拼接结构及方法
技术领域
本发明涉及风电技术领域，尤其涉及一种风电用混合塔架的对拼结构及方法。
背景技术
风电塔筒就是风力发电的塔杆，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，风力发电机组大部分采用全钢塔筒，为保障塔筒的承载载荷，全钢塔筒厚度、直径随之越来越大，在制作工艺、运输和成本等方面存在较多难题，严重影响了大功率发电机组的发展。
一般来说，全钢塔筒，简称为柔塔，支撑结构在外部动态载荷作用下产生强迫振动，当外部载荷的激励频率与结构的自然频率相近时，结构产生共振，严重情况下会导致结构失效，风机塔筒的动态激励主要来自主轴的旋转频率(1P)，以及叶片的通过频率(3P)，由转子的不平衡重量，风剪切以及塔影效应造成。对于变速风机，1P和3P是一个频率带，在一定条件下，气流流经塔筒的表面，在其后侧形成左右交替出现的周期性的线涡。塔筒受到周期性的反作用力而产生左右摆动，进而出现横风向的振动现象。因此，目前的全钢柔塔无论是可靠性还是经济性都存在隐患。
为保证塔筒的可靠性和经济性，混合塔架应运而生，混合塔架是由传统钢制塔筒和混凝土塔筒组合而成，中间通过转换装置进行连接，混凝土与钢筒利用各自优点互补，保证塔架的安全性，提高塔架的经济性，为解决低风速地区的发电量，提供了全新选择。但目前的混合塔架的形式大多采用全直式、分段式和分片对拼式，所谓分片对拼是指混合塔架的筒节由多片对拼而成，然而常规的分片对拼结构，普遍存在组装吊装繁琐，对拼位置容易出现较大缝隙，对拼定位调试困难。
综上所述，如何解决风电用混合塔架的分片式筒节对拼时组装定位调试困难的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种风电用混合塔架的对拼结构及方法，以解决混合塔架的分片式筒节对拼时组装定位调试困难的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种风电用混合塔架的对拼结构，包括塔架本体，所述塔架本体包括塔架基底和垛叠在所述塔架基底上的多个第一筒节，每个所述第一筒节均由四片相同结构的圆角段和四片相同结构的平板段拼接而成，且所述第一筒节的截面为圆角边角的正方形，所述圆角段位于所述正方形的圆角边角的位置，所述平板段位于所述正方形的直线边上；
所述圆角段的两侧边均设置第一坡口，所述平板段的两侧边设置有与所述第一坡口相适配的第二坡口；
所述第一坡口上设置有沿所述第一坡口纵向排布的第一对接筋，所述第二坡口上设置有相对所述第一对接筋交替布置的第二对接筋；
所述第一坡口与所述第二坡口对拼位置采用灌注混凝土的方式进行固定。
优选地，每节所述第一筒节的截面均为自下而上逐渐变小。
优选地，相邻的两个所述第一筒节中，位于下方的所述第一筒节的顶端截面与位于上方的所述第一筒节的底端截面相同。
优选地，相邻的两个所述第一筒节中，位于下方的所述第一筒节的顶端设置第一定位孔和第三对接筋，位于上方的所述第一筒节的底端设置有与所述第一定位孔相配的第二定位孔和相对所述第三对接筋交替布置的第四对接筋，且相邻两个所述第一筒节之间采用灌注混凝土的方式进行固定。
优选地，所述塔架本体还包括位于最上方的所述第一筒节的上方的第二筒节。
优选地，所述第一筒节为混凝土筒节；所述第二筒节为全钢筒体。
优选地，所述第一筒节和所述第二筒节之间通过变径转换段连接。
优选地，任一两个所述第一筒节的圆角段均相同。
相比于背景技术介绍内容，上述风电用混合塔架的对拼结构，包括塔架本体，塔架本体包括塔架基底和垛叠在塔架基底上的多个第一筒节，每个第一筒节均由四片相同结构的圆角段和四片相同结构的平板段拼接而成，且第一筒节的截面为圆角边角的正方形，圆角段位于正方形的圆角边角的位置，平板段位于正方形的直线边上；圆角段的两侧边均设置第一坡口，平板段的两侧边设置有与第一坡口相适配的第二坡口；第一坡口上设置有沿第一坡口纵向排布的第一对接筋，第二坡口上设置有相对第一对接筋交替布置的第二对接筋；第一坡口与第二坡口对拼位置采用灌注混凝土的方式进行固定。上述对拼结构，由于采用了圆角段与平板段对拼形成的圆角边角的正方形，进而拼装过程中，仅需定位四个圆角段即可确定平板段的安装位置，安装定位调试更加方便，此外在圆角段的两侧边设置第一坡口，在平板段的两侧设置了第二坡口，第一坡口上设置有沿第一坡口纵向排布的第一对接筋，第二坡口上设置有相对第一对接筋交替布置的第二对接筋；第一坡口与第二坡口对拼位置采用灌注混凝土的方式进行固定，固定十分方便快捷，并且每个第一筒节均可对拼固定完成后在进行垛叠，大大提升了混合塔架的搭建效率。
另外，本发明还提供了一种风电用混合塔架的对拼方法，该对拼方法采用了上述任一项方案所描述的对拼结构，对拼方法的具体步骤为：
利用预装平台对圆角段进行定位，然后安装平板段且使所述平板段的第二坡口与所述圆角段的第一坡口配合；调平处理并在所述第一坡口与所述第二坡口对拼接缝的两侧位置布置胶条以形成灌浆腔体；
利用混凝土浆料对所述灌浆腔体进行灌浆操作以形成整节状的第一筒节；
对所述整节状的第一筒节进行吊装垛叠固定以形成完整的混合塔架。
由于上述对拼结构具有上述技术效果，而该对拼方法采用了上述对拼结构，因此该对拼方法也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
优选地，在进行所述灌浆操作之前，还包括对所述灌浆腔体的温度进行远程实时监控并调节，以使所述灌浆腔体的温度保持在预设范围内。
附图说明
图1为本发明实施例提供的圆角段与平板段对拼的结构示意图；
图2为图1的A部放大结构示意图；
图3为本发明实施例提供的圆角段的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的平板段的结构示意图。
上图1-图4中，
圆角段1、平板段2、第一坡口3、第二坡口4、第一对接筋5、第二对接筋6、第一定位孔7、第三对接筋8、密封胶条9。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种风电用混合塔架的对拼结构及方法，以解决混合塔架的分片式筒节对拼时组装定位调试困难的问题。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-图4所示，本发明实施例提供的一种风电用混合塔架的对拼结构，包括塔架本体，塔架本体包括塔架基底和垛叠在塔架基底上的多个第一筒节，每个第一筒节均由四片相同结构的圆角段1和四片相同结构的平板段2拼接而成，且第一筒节的截面为圆角边角的正方形，圆角段1位于正方形的圆角边角的位置，平板段2位于正方形的直线边上；圆角段1的两侧边均设置第一坡口3，平板段2的两侧边设置有与第一坡口3相适配的第二坡口4；第一坡口3上设置有沿第一坡口3纵向排布的第一对接筋5，第二坡口4上设置有相对第一对接筋5交替布置的第二对接筋6；第一坡口3与第二坡口4对拼位置采用灌注混凝土的方式进行固定。
上述对拼结构，由于采用了圆角段与平板段对拼形成的圆角边角的正方形，进而拼装过程中，仅需定位四个圆角段即可确定平板段的安装位置，安装定位调试更加方便，此外在圆角段的两侧边设置第一坡口，在平板段的两侧设置了第二坡口，第一坡口上设置有沿第一坡口纵向排布的第一对接筋，第二坡口上设置有相对第一对接筋交替布置的第二对接筋；第一坡口与第二坡口对拼位置采用灌注混凝土的方式进行固定，固定十分方便快捷，并且每个第一筒节均可对拼固定完成后在进行吊装垛叠，大大提升了混合塔架的搭建效率。
本领域技术人员都应该能够理解的是，为了保证对拼位置能够顺利灌注混凝土，在第一坡口和第二坡口对接位置进行灌注混凝土时，首先需要用密封胶条9对第一筒节的内外缝隙进行密封才能进行灌注。
在一些具体的实施方案中，每节第一筒节的截面均为自下而上逐渐变小。通过采用这种结构形式使得第一筒节垛叠后的稳定性更好。
另外，为了减少变径转换段的数量，也能一定程度上减少整个混合塔架的模具数量，对应相邻的两个第一筒节中，位于下方的第一筒节的顶端截面与位于上方的第一筒节的底端截面相同。这样使得相邻的两个第一筒节可以直接垛叠，省去了变径转换段。
更进一步的实施方案中，为了使得处于上下相邻的两个第一筒节的连接更加稳固可靠，在相邻的两个第一筒节中，位于下方的第一筒节的顶端设置第一定位孔7和第三对接筋8，位于上方的第一筒节的底端设置有与第一定位孔7相配的第二定位孔和相对第三对接筋8交替布置的第四对接筋，且相邻两个第一筒节之间采用灌注混凝土的方式进行固定。通过第一定位孔和第二定位孔对两个第一筒节的对接位置进行定位，通过设置第三对接筋和第四对接筋使得灌注混凝土进行固定后更加可靠稳定。同样，此处灌注混凝土时也需要在第一筒节的内外布置相应的密封胶条9进行密封，能够保证顺利灌注混凝土。
需要说明的是，上述第一对接筋、第二对接筋、第三对接筋和第四对接筋的具体结构一般为在对应圆角段或平板段的对应位置预埋的钢筋结构，一般为U型钢筋的端部预埋。
需要说明的是，一般来说，混合塔架的塔架本体还包括位于最上方的第一筒节的上方的第二筒节，并且该第二筒节一般由多节子筒节垛叠而成。此外，该第二筒节通常采用全钢筒体，而第一筒节通常采用混凝土筒节，这样使得混凝土筒节和钢结构的筒节搭配组合方式，更加能够适应低风速地区的塔架的安全性和经济性。
一般来说，第一筒节和第二筒节之间通过变径转换段连接。因为第一筒节通常采用的是混凝土筒节，而第二筒节通常采用的是全钢结构的筒节，为了使二者更好的衔接，一般是需要布置变径转换段来连接。当然可以理解的是，采用变径转换段的方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，也可以采用最上端的第一筒节的上端面与最下端的第二筒节的下端面相适配的方式进行布置，也可以省去变径转换段，只不过这样对于第二筒节的加工要求较高而已，成本会相应的增加。
除此之外，为了方便第一筒体与塔架基底之间的安装位置确定，对应塔架基底上设置有用于定位最底层的第一筒体的地脚螺栓。又或者是，在塔基基底上布置对应的固定孔的方式等。
在一些更具体的实施方案中，为了尽量的减少第一筒节制作时所需的模具种类，对应任意两个第一筒节的圆角段均相同。这样使得所有的第一筒节的圆角段均采用同一种模具，而平板段仅仅是宽度方向的尺寸不同，可以通过调节模具的宽度实现所有平板段的制作(即也可以通过一种模具即可实现所有的平板段的制作)，进而能够大大减少第一筒节制作所需的模具种类。
另外，本发明还提供了一种风电用混合塔架的对拼方法，该对拼方法采用了上述任一项方案所描述的对拼结构，对拼方法的具体步骤为：
利用预装平台对圆角段进行定位，然后安装平板段且使平板段的第二坡口与圆角段的第一坡口配合；调平处理并在第一坡口与第二坡口对拼接缝的两侧位置布置胶条以形成灌浆腔体；
利用混凝土浆料对灌浆腔体进行灌浆操作以形成整节状的第一筒节；
对整节状的第一筒节进行吊装垛叠固定以形成完整的混合塔架。
由于上述对拼结构具有上述技术效果，而该对拼方法采用了上述对拼结构，因此该对拼方法也应具有相应的技术效果，在此不再赘述。
在一些更具体的实施方案中，为了保证在灌浆腔体内灌入的混凝土浆料灌浆的质量，混凝土浆料在进行灌浆操作之前，还包括对灌浆腔体的温度进行远程实时监控并调节，以使灌浆腔体的温度保持在预设范围内。比如在冬季温度较低的情况下很容易影响灌浆的质量，本方案在具体应用过程中，在天气寒冷的季节可以在灌浆腔体的特定位置设置加热器和温度传感器，远程实时监控并调整加热功率，以保证浆料温度满足施工工艺要求。加热器的具体形式优选采用电伴热带加热保温，也即将电板热贴在构件壁上进行加热，然后用温控探头测试温度、电脑远程实时监测温度是否在预设范围内，若不在范围内则自动进行调节。由于电伴热带加热保温的方式属于直接加热，加热效果好，且无需吊车配合，施工时间短，并且无需对塔筒外部进行加热，当然也可以是采用锅炉水管加热或电热毯加热，但是锅炉水管加热属于间接加热，加热效果相对较差，需要吊车配合施工施加长，塔筒外部需要保温；电热毯加热虽然属于直接加热，但是加热效果也不佳，需要吊车配合，施工较困难，并且塔筒外部也需要保温。
以上对本发明所提供的风电用混合塔架的对拼结构及方法进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风电用混合塔架的对拼结构，包括塔架本体，其特征在于，所述塔架本体包括塔架基底和垛叠在所述塔架基底上的多个第一筒节，每个所述第一筒节均由四片相同结构的圆角段(1)和四片相同结构的平板段(2)拼接而成，且所述第一筒节的截面为圆角边角的正方形，所述圆角段(1)位于所述正方形的圆角边角的位置，所述平板段(2)位于所述正方形的直线边上；
所述圆角段(1)的两侧边均设置第一坡口(3)，所述平板段(2)的两侧边设置有与所述第一坡口(3)相适配的第二坡口(4)；
所述第一坡口(3)上设置有沿所述第一坡口(3)纵向排布的第一对接筋(5)，所述第二坡口(4)上设置有相对所述第一对接筋(5)交替布置的第二对接筋(6)；
所述第一坡口(3)与所述第二坡口(4)对拼位置采用灌注混凝土的方式进行固定。
2.如权利要求1所述的风电用混合塔架的对拼结构，其特征在于，每节所述第一筒节的截面均为自下而上逐渐变小。
3.如权利要求2所述的风电用混合塔架的对拼结构，其特征在于，相邻的两个所述第一筒节中，位于下方的所述第一筒节的顶端截面与位于上方的所述第一筒节的底端截面相同。
4.如权利要求3所述的风电用混合塔架的对拼结构，其特征在于，相邻的两个所述第一筒节中，位于下方的所述第一筒节的顶端设置第一定位孔(7)和第三对接筋(8)，位于上方的所述第一筒节的底端设置有与所述第一定位孔(7)相配的第二定位孔和相对所述第三对接筋(8)交替布置的第四对接筋，且相邻两个所述第一筒节之间采用灌注混凝土的方式进行固定。
5.如权利要求1-4中任一项所述的风电用混合塔架的对拼结构，其特征在于，所述塔架本体还包括位于最上方的所述第一筒节的上方的第二筒节。
6.如权利要求5所述的风电用混合塔架的对拼结构，其特征在于，所述第一筒节为混凝土筒节；所述第二筒节为全钢筒体。
7.如权利要求6所述的风电用混合塔架的对拼结构，其特征在于，所述第一筒节和所述第二筒节之间通过变径转换段连接。
8.如权利要求1所述的风电用混合塔架的对拼结构，其特征在于，任一两个所述第一筒节的圆角段(1)均相同。
9.一种风电用混合塔架的对拼方法，其特征在于，该对拼方法采用了如权利要求1-8中任一项所述的对拼结构，对拼方法的具体步骤为：
利用预装平台对圆角段进行定位，然后安装平板段且使所述平板段的第二坡口与所述圆角段的第一坡口配合；调平处理并在所述第一坡口与所述第二坡口对拼接缝的两侧位置布置胶条以形成灌浆腔体；
利用混凝土浆料对所述灌浆腔体进行灌浆操作以形成整节状的第一筒节；
对所述整节状的第一筒节进行吊装垛叠固定以形成完整的混合塔架。
10.如权利要求9所述的对拼方法，其特征在于，在进行所述灌浆操作之前，还包括对所述灌浆腔体的温度进行远程实时监控并调节，以使所述灌浆腔体的温度保持在预设范围内。
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