CN111868375A - 用于稳定风力涡轮的系统和方法 - Google Patents

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CN111868375A CN201880091859.4A CN201880091859A CN111868375A CN 111868375 A CN111868375 A CN 111868375A CN 201880091859 A CN201880091859 A CN 201880091859A CN 111868375 A CN111868375 A CN 111868375A
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T·D·安德森
P·迈尔
G·E·库珀曼
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Abstract

一种风力涡轮系统包括风力涡轮发电机，风力涡轮发电机具有转子和安装在塔架结构的顶上的机舱。塔架结构安装到基础结构，并且包括多个塔架区段，塔架区段各自包括一个或多个塔架区段凸缘。风力涡轮系统进一步包括一个或多个连接器环。一个或多个连接器环中的各个设置成靠近两个相邻塔架区段凸缘，并且包括多个垫眼适配器，垫眼适配器各自具有形成在其中的开口。风力涡轮系统进一步包括多根张紧线缆，其中各根张紧线缆在第一端部处联接到垫眼适配器中的一个并且在第二端部处联接到基础结构。基于场地条件，多根张紧线缆在不同或多个连接器环高度处联接到塔架结构，以产生期望的横向稳定性。

Description

用于稳定风力涡轮的系统和方法
技术领域
本发明大体上涉及风力涡轮，并且特别地涉及用于稳定新的应用和改造的应用两者中的风力涡轮的塔架的技术。
背景技术
风力涡轮通常被认为是环境安全且合乎期望的可再生能量源。概括地说，风力涡轮利用风的动能，并将这种动能转化为电能。因此，与现有的燃烧天然气或燃烧煤的发电技术不同，电功率可在几乎零排放的情况下产生。为了使发电效率最大化并简化与电网的连接，在通常在相关领域中被称为“风电场”的地方，若干风力涡轮常常彼此靠近地定位。有利地，这些风电场位于具有相对强的风的区域中。
许多风力涡轮正快速接近其设计寿命的终点。随着近年来新的风能技术的发展，利用较新的风力涡轮升级或更换旧的风力涡轮可潜在地将产量提高两倍或更多倍。目前，在主要涡轮制造商中，为旧风力机组(wind fleet)“重新提供动力”是至关重要且不断增长的业务。这些新技术包括在风况允许的情况下使用较大的涡轮或将毂定位在较高的位置处，因此实现年发电量(AEP)的增加。
风力涡轮的塔架和基础结构的总体结构设计由涡轮的尺寸、在多种涡轮操作模式下的动态风负荷以及在高风速条件期间(在此期间涡轮可操作或者可不操作)施加的极端负荷确定。为了使疲劳负荷最小化，塔架和基础结构的刚度的大小应当合乎期望地设定成使得风力涡轮/基础系统的总体自然频率由于转子操作和动态风负荷而在激励的频率范围之外。典型的工业实践是，将塔架和基础结构的刚度大小设定成使得总体系统自然频率高于来自转子旋转的激励频率，但低于来自经过风力涡轮塔架的叶片的激励频率。在可见于先进风能技术中的较大高度(> 120 m)处，标准的管状塔架不具有成本效益。即使较大的塔架将变得可用，其可行性也由于较大的基础结构的可用性受限且费用增加而受限。塔架和基础因此成为在升级到较大涡轮的过程中的限制因素。更换整个塔架和基础结构需要大量的成本和时间。因此，对于推进风能技术和降低成本来说，针对新的应用和改造的应用两者的先进的塔架设计都是必要的。
拉线或线缆稳定的塔架长期以来一直是用于静态应用(天线杆、桥梁等)的成熟技术。传统上，线缆用于小型风力涡轮。直到最近，线缆才进入大型公用事业风力涡轮市场。通过将线缆附接到塔架结构，来自较大涡轮的额外的弯曲力矩被线缆张力抵消。从线缆的附接点开始并且向下，弯曲力矩显著减小。作用在基础结构上的力矩也减小。连接器技术将拉线联结到塔架，并将操作负荷从塔架高效地传递到线缆。现有设计使用焊接或螺栓连接到塔架壳体/凸缘外部或内部的线缆和线缆连接器。在其它设计中，紧固到塔架壳体的内部的连接器需要线缆穿透壳体。这种设计在开口的周边周围产生应力集中，从而增加了设计的复杂性。焊接和螺栓连接典型地更难以针对疲劳寿命而设计。
因此，需要设计用于稳定风力涡轮的系统和方法，该系统和方法将在增加的塔架高度和较高的风力下为较大的涡轮的增加的弯曲负荷提供必要的抵消。还需要连接器的更稳健的设计，其不仅具有成本效益，而且具有增加的疲劳寿命，并且使得易于制造和组装。
发明内容
本公开的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本公开而了解。简要地，根据本技术的一个方面，提供了一种风力涡轮系统。风力涡轮系统包括：风力涡轮发电机，其包括安装在基础结构上的塔架结构；一个或多个连接器环；以及多根张紧线缆。塔架结构包括多个塔架区段。多个塔架区段中的各个包括一个或多个塔架区段凸缘。一个或多个连接器环中的各个设置成靠近两个相邻塔架区段凸缘。一个或多个连接器环中的各个包括多个垫眼适配器，垫眼适配器具有形成在其中的开口。多根张紧线缆中的各根在第一端部处联接到垫眼适配器中的一个并且在第二端部处联接到基础结构。
根据另一方面，提供了一种风力涡轮系统。风力涡轮系统包括：风力涡轮发电机，其包括安装在基础结构上的塔架结构；一个或多个连接器环；多根张紧线缆；以及至少一个膝部件。塔架结构包括多个塔架区段，塔架区段各自包括一个或多个塔架区段凸缘。一个或多个连接器环中的各个设置成靠近两个相邻塔架区段凸缘。一个或多个连接器环中的各个包括多个垫眼适配器，垫眼适配器具有形成在其中的开口。一个或多个连接器环中的各个包括非分段连接器环和分段连接器环中的一个。多根张紧线缆中的各根在第一端部处联接到多个垫眼适配器中的一个并且在第二端部处联接到基础结构。多根张紧线缆在至少一个膝部件上方的连接点处联接到至少一个膝部件且联接到多个垫眼适配器中的一个。
根据又一方面，提供了一种稳定风力涡轮系统的方法。该方法包括：将塔架结构安装在基础结构上；固定多根张紧线缆；以及将风力涡轮发电机安装在塔架结构上。塔架结构包括多个塔架区段，其中多个塔架区段中的各个包括一个或多个塔架区段凸缘。多根张紧线缆固定到设置成靠近两个相邻塔架区段凸缘的一个或多个连接器环，并且固定到基础结构。一个或多个连接器环中的各个包括多个垫眼适配器，垫眼适配器具有形成在其中的开口。
附图说明
根据结合附图得到的本公开的多种方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其它特征，附图描绘了本公开的多种实施例，其中遍及附图，相同的字符表示相同的部件，其中：
图1是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的风力涡轮系统的图解图示；
图2是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的风力涡轮系统的图解图示；
图3是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的风力涡轮系统的图解图示；
图4是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的风力涡轮系统的图解图示；
图5是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的风力涡轮系统的图解图示；
图6是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的风力涡轮系统的图解图示；
图7是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的风力涡轮系统的图解图示；
图8是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的用于在本文中所公开的风力涡轮系统中使用的非分段连接器环的实施例的图解图示；
图9是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的作为图8的非分段连接器环的部分的垫眼适配器的实施例的图解图示；
图10是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的作为非分段连接器环的部分的垫眼适配器的另一个实施例的图解图示；
图11是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的作为非分段连接器环的部分的垫眼适配器的另一个实施例的图解图示；
图12是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的作为非分段连接器环的部分的垫眼适配器的另一个实施例的图解图示；
图13是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的作为非分段连接器环的部分的垫眼适配器的另一个实施例的图解图示；
图14是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的用于在本文中所公开的风力涡轮系统中使用的分段连接器环的实施例的图解图示；
图15是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的作为图15的分段连接器环的部分的垫眼适配器的图解图示；以及
图16是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的作为分段连接器环的部分的垫眼适配器的图解图示；以及
图17是根据本文中所示出或描述的一个或多个实施例的用于在本文中所公开的风力涡轮系统中使用的分段连接器环的实施例的图解图示。
除非另外指示，否则本文中所提供的附图意在图示本公开的实施例的特征。这些特征被认为可适用于包括本公开的一个或多个实施例的许多种系统中。照此，附图并不意在包括本领域普通技术人员已知的实践本文中所公开的实施例所需的所有常规特征。
注意，如本文中所呈现的附图不一定按比例绘制。附图旨在仅描绘所公开的实施例的典型方面，并且因此不应当被认为是限制本公开的范围。本说明书和附图中的参考字符的重复使用旨在表示本公开的相同或相似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参考本公开的实施例，其一个或多个示例在附图中图示。各个示例通过本公开的解释而非本公开的限制的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员来说将为明显的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本公开中作出多种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分而图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用以产生再一个另外的实施例。因此，意图的是，本公开涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改和变型。
本文中所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，而并不旨在限制本公开。如本文中所使用的，单数形式“一”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解，当在本说明书中使用时，用语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组合的存在或添加。
如在本文中遍及说明书和权利要求书而使用的近似语言适用于修饰可容许变化的任何定量表示，而不会造成与其相关的基本功能的改变。除非另外指示，否则如本文中所使用的诸如“大体上”、“基本上”和“约”的近似语言指示如此修饰的用语可仅适用于如本领域普通技术人员将认识到的近似的程度，而不是绝对或完美的程度。因此，由这样的用语修饰的值将不限于所指定的精确值。在至少一些实例中，近似语言可对应于用于测量该值的仪器的精度。在此且遍及说明书和权利要求书，范围限制组合且互换。除非上下文或语言另外指示，否则这样的范围被标识且包括包含在其中的所有子范围。
通过将设置在一个或多个塔架区段凸缘之间的一个或多个连接器环并入，下文描述的稳定系统提供了一种旨在稳定诸如风力涡轮塔架的上层结构的新颖方法，一个或多个塔架区段凸缘具有联接到其的一根或多根拉紧或张紧线缆。来自风力涡轮的总体横向剪切和倾覆力矩转化为拉紧线缆中的变化的拉伸负荷。在变化的负荷的情况下，连接器环和线缆构造成提供所需的刚度和负荷承载能力。下文中大体上参考图1至图16而描述本技术的实施例。
现在转到附图，图1至图7图示了本文中所描述的用于稳定风力涡轮塔架的张紧线缆的多种构造。在图1至图7的实施例中的各个中，图示了根据本技术的示例性实施例的风力涡轮系统。风力涡轮系统中的各个包括风力涡轮发电机12，风力涡轮发电机12包括具有多个叶片16的转子14。风力涡轮发电机12的多种电气和机械构件(诸如驱动系、发电机等)容纳在机舱18中。在各个实施例中，转子16和机舱18安装在塔架20的顶上，塔架20将叶片16暴露于风。叶片16将风的动能转换成轴的旋转运动，该轴驱动发电机(未示出)以产生电功率。
塔架结构20、机舱18和转子14安装在基础结构22上。在所图示的实施例中，塔架20固定到基础结构22。塔架结构20是圆柱形柱，从基础结构22延伸到基础结构22上方的高度“h1”。塔架结构20构造成支承机舱18和转子14的自重、由于线缆中的张力而造成的轴向(竖直方向)负荷(在安装期间的预张力以及在风力涡轮操作期间的变化的拉伸负荷)以及由于风负荷而造成的倾覆力矩。根据本技术的一个实施例，塔架结构20上的这种组合的横向负荷和倾覆力矩通过使用多根拉紧或张紧线缆30来减轻，该线缆在本文中被简称为张紧线缆30。这些张紧线缆30构造成经由连接器环34(目前描述)将风力涡轮系统在第一端部32处固定到塔架结构20。张紧线缆30进一步构造成经由连接器40的阵列将风力涡轮系统在第二端部36处固定到基础结构22，并最终固定到地表面38。在一个实施例中，这些连接器40可位于围绕塔架结构20的对称圆形阵列中。在某些实施例中，连接器40的实际位置可基于在某些方向上增强结构刚度和负荷承载能力的需要来确定。连接器40适于将负荷从张紧线缆30传递到基础结构22。
张紧线缆30经由第一端部32柔性地连接到连接器环34，并且经由第二端部36柔性地连接到连接器40。在本讨论的上下文中，“柔性”连接是如下的连接：其允许线缆30相对于连接器环34和连接器40在相应的互连点处相对旋转，从而减少在这些接头处的疲劳和应力集中。实际上，下文更详细地描述的“柔性”连接适于将塔架结构20上的横向负荷和倾覆力矩转化为线缆30上的轴向负荷。线缆30可由例如钢绳、合成聚酯等形成，并且直径典型地在3至5英寸之间。在所图示的实施例中，线缆30被设计成在任一端部处具有插座42和44。所图示的插座42和44由例如铸钢件形成，并且呈具有两个平行凸缘的圆锥形形状，该凸缘接收连接销46和48。在张紧线缆30中的各根的第一端部32处，连接销46将顶部插座42连接到连接器环34。在张紧线缆30的第二端部36处，连接销48将底部插座44连接到基础结构22的连接器40。销接连接的使用允许线缆30进行小的旋转，并且从而使在两个接合部处的应力集中最小化。本领域技术人员将认识到，若干其它常用的线缆终端设计可同时使应力集中的影响最小化，并且在本文中是预期的。
在图1至图7的所图示的实施例中，各根线缆30可进一步包括顺列式(in-line)张紧装置50，以调节线缆30中的张力，并且在安装场地处提供适当的横向稳定性和必要的基础刚度。在线缆30和张紧装置50之间的互连可通过额外的插座(未示出)实现，该插座可直接凸缘接合或焊接到张紧装置上。在一个实施例中，张紧装置36由具有负荷螺母的带螺纹的U形螺栓组成，该螺母可被上紧以增加线缆30中的张力。如本领域技术人员将认识到的，可利用多种其它顺列式线缆张紧装置。张紧装置50有利地促进调节线缆的张力，以促进基础结构的快速安装。另外，线缆30中的张力可被周期性地调节，以校正蠕变和松弛的影响，并且始终维持足够的安全裕度。
在风力涡轮系统的安装期间，线缆30可经由张紧装置50设定到初始预应变条件。在某些实施例中，线缆30中的张力可在维护操作期间松弛以用于更容易接近场地，并且在风力涡轮恢复操作之前被重新张紧。张紧线缆30可进一步有利地用于在极端天气事件(诸如在风速超出初始设计意图的情况下)之前固定风力涡轮机舱/塔架顶部。在某些实施例中，冗余线缆可用于锚定沉箱或塔架，使得当线缆中的一根由于未预见到的事件(诸如例如船舶撞击)而失效时，风力涡轮保持在稳定状态下操作。
如在图1至图7中最佳地图示的，风力涡轮组件进一步包括相对于塔架结构20水平定向的一个或多个膝部件52。一个或多个膝部件52靠近塔架结构20提供张紧线缆30的额外的连接位置。一个或多个膝部件52可由围绕塔架结构20设置的单独的构件部分、桁架结构或完整的环构成。在实施例中，一个或多个膝部件52焊接到塔架结构20。在另一个实施例中，一个或多个膝部件52设置在夹紧在塔架凸缘之间的相邻塔架区段凸缘(目前描述)之间。
现在将描述图1至图7的各个实施例的变化的构造。更具体地参考图1，以侧视图图示了风力涡轮系统60的第一实施例。在图1的实施例中，连接器环34设置在靠近塔架结构20的末梢端部62的相邻塔架区段之间。更具体地，在该特定实施例中，连接器环34设置在第一塔架结构区段64和第二塔架结构区段66之间。第一塔架结构区段64和第二塔架结构区段66中的各个包括凸缘(目前描述)。连接器环34设置在两个相邻的塔架区段凸缘之间，并且更特别地设置在第一塔架结构区段凸缘和第二塔架结构区段凸缘之间。此外，图1的实施例包括设置在连接器环34和基础结构22之间的膝部件52。张紧线缆30中的各根联接到连接器环34(目前描述)、膝部件52和连接器40。在该特定实施例中，通过如所描述的那样构造张紧线缆30、连接器环34和膝部件52，风力涡轮系统60的总体占地面积(即，基础结构22)可保持在最小值(诸如许多风电场实例等中所需的)。如所图示的，包括膝部件52为线缆30提供了如下的点：在该点处，线缆30在膝部件52和基础结构22之间变得平行于塔架结构20定向。
基于导航和美学的原因，张紧线缆30和塔架结构20的互连点在特定的安装场地上可尽可能高，但还定位成与旋转叶片16的通道维持安全距离。在图1的所图示的实施例中，线缆靠近塔架结构20的末梢端部62互连。张紧装置50可有利地设置在膝部件52的上方或下方，以促进基于场地条件来容易且远程地调节线缆30中的张力。在所图示的实施例中，张紧装置50定位在膝部件52上方。
图2以侧视图图示了风力涡轮系统70的另一个实施例，其中拉紧线缆30也可附接在其它中间高度处，诸如靠近塔架结构20的中点72。如先前关于图1描述的，连接器环34设置在塔架结构20的相邻塔架区段之间。更具体地，在该特定实施例中，连接器环34设置在靠近塔架结构20的总体高度h1的中点72的相邻塔架结构区段之间。如先前所描述的，连接器环34设置在两个相邻塔架区段凸缘之间。类似于图1的实施例，图2的风力塔架系统70包括设置在连接器环34和基础结构22之间的膝部件52。张紧线缆30中的各根联接到连接器环34(目前描述)、膝部件52和连接器40。在该特定实施例中，通过如所描述的那样构造张紧线缆30、连接器环34和膝部件52，风力涡轮系统70的总体占地面积(即，基础结构22)可保持在最小值(诸如许多风电场实例等中所需的)。类似于图1的实施例，包括膝部件52为线缆30提供如下的点：在该点处，线缆30在膝部件52和基础结构22之间变得平行于塔架结构20定向。
在图2的所图示的实施例中，张紧装置50可有利地设置在膝部件52的上方或下方，以促进基于场地条件来容易且远程地调节线缆30中的张力。在所图示的实施例中，张紧装置50定位在膝部件52下方。
现在参考图3和图4，以侧视图图示了根据本公开的风力涡轮系统(其分别大体上标记为80、90)的额外的构造。在图3和图4的实施例中的各个中，关于包括连接器环34和膝部件52，风力涡轮系统80、90以与图1和图2中大体上相同的方式构造。与图1和图2的实施例对比，在图3和图4的风力涡轮系统80、90中，包括多个膝部件52以用于将张紧线缆30联接到其上，并且图示了用于多个膝部件52的沿着塔架结构20的多种位置。此外，与图1和图2的实施例对比，包括膝部件52为线缆30提供连接点，但如所图示的，张紧线缆30不需要在膝部件52和基础结构22之间平行于塔架结构20定向。如在图3和图4中最佳地图示的，在张紧线缆30以较大角度联接到基础结构22的实施例中，基础结构22还可分成两个或更多个区段。更具体地，在图3和图4的实施例中，基础结构22由中央基础结构22a和一个或多个单独的基础垫22b构成，塔架结构20联接到中央基础结构22a。如在图3中最佳地图示的，在实施例中，多根张紧线缆30可联接到围绕中央基础结构22a形成的单个基础结构垫22b。如在图4中最佳地图示的，在实施例中，基础结构22可由围绕中央基础结构22a形成的多个单独形成的基础结构垫22b构成，并且各根单独的张紧线缆30联接到相应的基础结构垫22b。
现在参考图5和图6，以侧视图图示了根据本公开的风力涡轮系统(其分别大体上标记为100、110)的额外的构造。在图5和图6的实施例中的各个中，关于包括连接器环34和定位在沿着塔架结构20的多种位置处的多个膝部件52，风力涡轮系统100、110以与图3和图4中大体上相同的方式构造。与图1至图4的实施例对比，在图5和图6的风力涡轮系统100、110中，张紧线缆30构造成交叉线缆构造。张紧线缆30的交叉线缆构造向总体结构提供额外的抗扭刚度。如所图示的，交叉张紧线缆30可联接到连接器环34和定位在沿着塔架结构20的多种位置处的一个或多个膝部件52。
图7以横截面视图图示了根据本公开的风力涡轮系统(其大体上标记为120)的另一种构造。在该特定实施例中，关于包括连接器环34和定位在沿着塔架结构20的多种位置处的多个膝部件52，风力涡轮系统120构造成与图5和图6中大体上相同的交叉线缆构造。与图1至图6的实施例对比，在图7的风力涡轮系统120中，张紧线缆30构造在限定在塔架结构20内并且更特别地在各个塔架结构区段内的内部空间122中。类似于图5和图6的实施例，张紧线缆30的交叉线缆构造向总体结构提供额外的抗扭刚度。如所图示的，交叉张紧线缆30可联接到连接器环34和一个或多个膝部件52，膝部件52定位在沿着塔架结构20的内部空间122的多种位置处。
在图1至图7的实施例中的各个中，张紧线缆30联接到至少一个连接器环34。图8至图17作为可在任何先前所描述的线缆构造中采用以用于将张紧线缆30固定到连接器环34的实施例来提供。如先前所注意到的，在所有实施例中，相同的元件具有相同的编号。本文中所描述的连接器环中的各个可通过铸造、机加工等形成。更具体地参考图8，图示了大体上类似于连接器环34的连接器环130的实施例，连接器环130用于在图1至图6的任何先前所描述的实施例中使用。在图8和图9的实施例中，连接器环130是非分段的。更特别地，连接器环130形成为连续环132，其用于设置在塔架结构20的塔架结构区段的相邻凸缘之间，如关于图1和图2最佳地描述的那样。如在图9中最佳地图示的，在实施例中，连接器环130分别设置在塔架结构区段138、140中的各个的相邻凸缘134、136之间，凸缘134、136各自具有形成在其中的多个开口142。在该特定实施例中，连接器环130包括围绕其形成的多个开口144，并且这些开口与形成在凸缘134、136中的开口142协作地对齐。为了提供连接器环130到塔架结构20的凸缘134、136的联接，螺栓(未示出)或类似的联接构件设置在开口142和144中。
连接器环130包括多个垫眼适配器146(仅图示了其中的一个)，垫眼适配器146各自具有形成在其中的开口148。垫眼适配器146中的各个构造成从连续环132的外周边150延伸距离“d1”。在备选实施例中，为了在如图7中所描述的位于内部的张紧线缆30中使用，多个垫眼适配器146可形成为延伸到连接器环的内部空间122(图7)中。在图8和图9的实施例中，垫眼适配器146构造成向下成角度的构造，其中多个开口148水平定向，并且垫眼适配器146在本文中被称为蘑菇型适配器，但是注意，连接器环130的几何形状相对于张紧线缆30在开口148中的联接是设计相关的。
现在参考图10，图示了连接器环的另一个实施例，其大体上类似于图1至图7的连接器环34。在该特定实施例中，图示了连接器环160。类似于图8和图9的实施例，连接器环160是非分段的，并且由设置在塔架结构20的塔架结构区段的相邻凸缘之间的连续环132构成，如关于图1和图2最佳地描述的那样。更具体地，并且如在图10中最佳地图示的，在实施例中，连接器环160分别设置在塔架结构区段138、140中的各个的相邻凸缘134、136之间，凸缘134、136各自具有形成在其中的多个开口142。在该特定实施例中，连接器环160构造成包括连续环132，连续环132包括延伸超过塔架结构20的外周边的延伸部分162，并且具有形成在其中的多个开口164。连接器环160包括围绕其形成的多个开口144，并且这些开口与形成在凸缘134、136中的开口142协作地对齐。为了提供连接器环160到塔架结构20的凸缘134、136的联接，螺栓(未示出)或类似的联接构件设置在开口142和144中。
连接器环160包括多个垫眼适配器146(仅图示了其中的一个)，垫眼适配器146各自具有形成在其中的开口148。与图8和图9的实施例对比，在该特定实施例中，垫眼适配器146构造成具有基本上笔直的几何形状。另外，与图8和图9的实施例对比，在该特定实施例中，垫眼适配器146构造为联接到连续环132的延伸部分162的单独构件。为了实现这样的联接，垫眼适配器146中的各个包括一个或多个联接开口166，这些开口与形成在连续环132的延伸部分162中的开口164协作地对齐。螺栓(未示出)或类似的联接构件设置在开口164和166中。在图10的实施例中，垫眼适配器146构造成向下成角度，但是注意，垫眼适配器146相对于张紧线缆30在开口148中的联接是设计相关的。另外，与图8和图9的实施例对比，限定在垫眼适配器146中的开口148构造为竖直开口。
现在参考图11和图12，图示了标记为170和175的连接器环，其中与图8和图9的实施例的元件相同的元件利用相同的编号标记。与先前的实施例对比，垫眼适配器146构造成具有泪珠几何形状，并且更具体地具有如在图11中最佳地图示的单泪珠几何形状和如在图12中最佳地图示的双泪珠几何形状。在图11的实施例中，图示了包括多个垫眼适配器146(仅图示了其中的一个)的连接器环170，其中垫眼适配器146围绕连接器环170均等地隔开。在图12的实施例中，图示了包括多对垫眼适配器146的连接器环175，其中各对垫眼适配器146围绕连接器环175均等地隔开，并且在本文中被称为具有双泪珠几何形状。
现在参考图13，图示了标记为180的连接器环，其中与图8和图9的实施例的元件相同的元件利用相同的编号标记。与先前的实施例对比，垫眼适配器146构造成具有甜甜圈(donut ring)几何形状。在图13的实施例中，图示了包括多个垫眼适配器146(仅图示了其中的一个)的连接器环180，其中垫眼适配器146围绕连接器环180均等地隔开。在图13的实施例中，图示了连接器环180，其中各个垫眼适配器146在本文中被称为具有环型几何形状，其包括水平构造的开口148。
如先前所注意的，在图1至图7的实施例中的各个中，张紧线缆30联接到至少一个连接器环34，并且更特别地，联接到形成在垫眼适配器146中的开口148。图14至图17作为可在任何先前所描述的线缆构造中采用以用于将张紧线缆30固定到连接器环34的额外的实施例来提供。如先前所注意的，在所有实施例中，相同的元件具有相同的编号。更具体地参考图14，图示了大体上类似于连接器环34的连接器环190的实施例，连接器环190用于在图1至图6的任何先前所描述的实施例中使用。在图14的实施例中，连接器环190是分段的。更特别地，连接器环190由用于设置在塔架结构20的塔架结构区段的相邻凸缘之间的多个环节段192和多个垫眼适配器146构成，如关于图1和图2最佳地描述的那样。更具体地，在实施例中，连接器环190设置在相邻凸缘(未示出)之间，该凸缘分别大体上类似于塔架结构区段138、140中的各个的相邻凸缘134、136，如先前关于图8和图9描述的那样。在该特定实施例中，多个环节段192包括围绕其形成的多个开口144，并且这些开口与形成在凸缘134、136中的开口协作地对齐，如先前所描述的那样。为了提供连接器环190到塔架结构20的凸缘134、136的联接，螺栓(未示出)或类似的联接构件设置在开口中。
连接器环190包括多个垫眼适配器146，垫眼适配器146各自具有形成在其中的开口148。与先前的实施例对比，垫眼适配器146中的各个构造为单独构件，其设置在相邻环节段192之间并且构造成从相邻环节段192的外周边150延伸距离“d1”。在备选实施例中，为了在如图7中所描述的位于内部的张紧线缆30中使用，多个垫眼适配器146可形成为延伸到连接器环的内部空间122(图7)中。在图14的实施例中，垫眼适配器146构造成向下成角度的构造，其中多个开口148竖直定向，但是再次注意，连接器环190的几何形状相对于张紧线缆30在开口148中的联接是设计相关的。
如先前所描述的，在该特定实施例中，垫眼适配器146构造为设置在相邻环节段192之间的单独构件。与先前所公开的实施例对比，在该特定实施例中，如在图15中最佳地图示的，垫眼适配器146包括背侧延伸部194，背侧延伸部194提供向背侧延伸部194进行的负荷传递。为了提供垫眼适配器146到塔架结构20的凸缘134、136的联接，垫眼适配器146可包括开口196，如图15中所图示的那样，并且诸如螺栓的联接构件可通过开口196定位，并且开口196与凸缘134、136中的开口142对齐。
在备选实施例中，如在图16中最佳地图示的，连接器环200包括定位在凸缘134、136之间并经由一个或多个螺栓204联接到凸缘134、136的垫眼适配器146，螺栓204从背侧延伸部194延伸通过用于接触应力分布的任选的角撑板206，并且延伸到塔架结构20的凸缘134、136中。在图16的实施例中，多个圆柱形轴承202可设置在垫眼适配器146和凸缘134、146之间。
现在参考图17，图示了连接器环的另一个实施例，该连接器环大体上类似于图1至图7的连接器环34。在该特定实施例中，图示了连接器环210。与先前所描述的实施例对比，在该特定实施例中，连接器环210构造成围绕塔架结构20的外部设置。连接器环210典型地围绕塔架结构20的外部表面设置，并且靠近塔架结构区段的相邻凸缘。更具体地，并且如在图17中最佳地图示的，在实施例中，连接器环210是分段的，并且更特别地以多个区段212构造，这些区段212诸如利用多个螺栓214或类似的联接构件围绕塔架结构200联接在一起。在所图示的实施例中，连接器环210由两个半球形构件构成。在典型的实例中，连接器环210设置成靠近相邻凸缘，诸如如先前关于图9至图13描述的塔架结构区段138、140的相邻凸缘134、136。在该特定实施例中，连接器环210构造成包括多个区段212，其各自包括多个垫眼适配器146(图示了其中的三个)，垫眼适配器146各自具有形成在其中的开口148。在该特定实施例中，垫眼适配器146构造成具有基本上任何先前所描述的几何形状，但是注意，垫眼适配器146相对于张紧线缆30在开口148中的联接是设计相关的。与先前所描述的连接器环实施例对比，图17中所描述的连接器环210在安装期间不需要对塔架结构进行任何修改。
上文所描述的风力涡轮系统促进使用尽可能多的现有塔架构件和基础来安装或修理风力涡轮，从而消除由于较大负荷而导致的塔架和基础之间的限制，并且提供潜在地较高的毂的使用，因此增加了年发电量(AEP)，同时使现场工作最小化。根据本技术的风力涡轮系统的设计提供了呈变化的构造的拉紧线缆的使用，由此线缆联接到连接器环和任选的膝部件。公开了连接器环的多种构造。虽然本文中仅图示和描述了实施例的某些特征，但是本领域技术人员将想到许多修改和改变。因此，将理解，所附权利要求书旨在涵盖如落入本发明的真实精神内的所有这样的修改和改变。
虽然已在一个或多个特定实施例的方面描述了本发明，但是明显的是，本领域技术人员可采用其它形式。本书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，并且还使本领域中的任何技术人员能够实践本发明(包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法)。此外，技术人员将认识到来自不同实施例的多种特征的可互换性。例如，所描述的多种特征以及针对各个特征的其它已知等同体可由本领域普通技术人员混合和匹配，以根据本公开的原理构建额外的系统和技术。当然，将理解，不一定可根据任何特定实施例实现所有上文所描述的这样的目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文中所描述的系统和技术可以以如下的方式体现或执行：实现或优化如本文中所教导的一个优点或一组优点，而不一定实现如本文中可教导或建议的其它目的或优点。
本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例包括不异于权利要求书的字面语言的结构元件，或如果这些示例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等同结构元件，则这些示例旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (24)

1.一种风力涡轮系统，包括：
风力涡轮发电机，其包括安装在基础结构上的塔架结构，所述塔架结构包括多个塔架区段，所述多个塔架区段中的各个包括一个或多个塔架区段凸缘；
一个或多个连接器环，所述一个或多个连接器环中的各个设置成靠近两个相邻塔架区段凸缘，所述一个或多个连接器环中的各个包括多个垫眼适配器，所述垫眼适配器具有形成在其中的开口；以及
多根张紧线缆，其各自在第一端部处联接到所述垫眼适配器中的一个并且在第二端部处联接到所述基础结构。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，进一步包括至少一个膝部件，其中，所述多根张紧线缆在所述至少一个膝部件上方的连接点处联接到所述一个或多个连接器环。
3.根据权利要求2所述的风力涡轮系统，其特征在于，包括设置成靠近所述塔架结构的末梢或所述塔架结构的中点中的一个的单个膝部件。
4.根据权利要求2所述的风力涡轮系统，其特征在于，包括设置成靠近所述塔架结构的末梢的第一膝部件和设置成靠近所述塔架结构的中点的第二膝部件，其中，所述多根张紧线缆在所述第一膝部件上方的连接点处联接到所述连接器环。
5.根据权利要求2所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多根张紧线缆构造成交叉线缆构造。
6.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多根张紧线缆中的各根在所述塔架结构的内部并且以交叉线缆构造联接到所述垫眼适配器中的一个。
7.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述一个或多个连接器环设置在两个相邻塔架结构凸缘之间。
8.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述一个或多个连接器环围绕所述塔架结构的外部表面设置。
9.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述垫眼适配器中的各个构造在向下成角度的位置。
10.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述垫眼适配器中的各个构造成泪珠构造、笔直构造、甜甜圈构造和蘑菇构造中的一种。
11.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述垫眼适配器中的各个由多个构件构成。
12.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述一个或多个连接器环包括多个环节段，并且其中，至少三个所述垫眼适配器中的各个设置在所述多个环节段中的相邻环节段之间。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多个垫眼适配器中的各个包括用于负荷传递的背侧延伸部。
14.根据权利要求1所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述垫眼适配器中的各个中的所述开口构造为水平开口或竖直开口中的一个。
15.一种风力涡轮系统，包括：
风力涡轮发电机，其包括安装在基础结构上的塔架结构，所述塔架结构包括多个塔架区段，所述多个塔架区段各自包括一个或多个塔架区段凸缘；
一个或多个连接器环，所述一个或多个连接器环中的各个设置成靠近两个相邻塔架区段凸缘，所述一个或多个连接器环中的各个包括多个垫眼适配器，所述垫眼适配器具有形成在其中的开口，其中，所述一个或多个连接器环中的各个包括非分段连接器环和分段连接器环中的一个；
多根张紧线缆，其各自在第一端部处联接到所述多个垫眼适配器中的一个并且在第二端部处联接到所述基础结构；以及
至少一个膝部件，其中，所述多根张紧线缆在所述至少一个膝部件上方的连接点处联接到所述至少一个膝部件且联接到所述多个垫眼适配器中的一个。
16.根据权利要求15所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述一个或多个连接器环设置成在两个相邻塔架结构凸缘之间或围绕所述塔架结构的外部表面中的一种。
17.根据权利要求15所述的风力涡轮系统，其特征在于，包括设置成靠近所述塔架结构的末梢和所述塔架结构的中点中的一个的单个膝部件。
18.根据权利要求15所述的风力涡轮系统，其特征在于，包括设置成靠近所述塔架结构的末梢的第一膝部件和设置成靠近所述塔架结构的中点的第二膝部件，其中，所述多根张紧线缆在所述第一膝部件上方的连接点处联接到所述一个或多个连接器环。
19.根据权利要求15所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多根张紧线缆构造成交叉线缆构造。
20.根据权利要求15所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多根张紧线缆中的各根在所述塔架结构的内部并且以交叉线缆构造联接到所述垫眼适配器中的一个。
21.根据权利要求15所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述垫眼适配器中的各个构造成泪珠构造、笔直构造、甜甜圈构造和蘑菇构造中的一种。
22.根据权利要求15所述的风力涡轮系统，其特征在于，所述多个垫眼适配器中的各个包括用于负荷传递的背侧延伸部。
23.一种稳定风力涡轮系统的方法，包括：
将塔架结构安装在基础结构上，所述塔架结构包括多个塔架区段，所述多个塔架区段中的各个包括一个或多个塔架区段凸缘；
将多根张紧线缆固定到一个或多个连接器环，所述一个或多个连接器环设置成靠近两个相邻塔架区段凸缘，所述一个或多个连接器环中的各个包括多个垫眼适配器，所述垫眼适配器具有形成在其中的开口；
将所述多根张紧线缆固定到所述基础结构；以及
将风力涡轮发电机安装在所述塔架结构上。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述多根张紧线缆固定在不同或多个连接器环高度处以及基于场地条件选择适当的高度以产生期望的横向稳定性。
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