CN112145368B - 一种风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其是将支撑机舱成品的支撑装置设计成分体式结构，将分体式支撑装置放置于机舱成品的底部位置，再通过连接件将分体式支撑装置与机舱成品锁紧连接在一起。本发明结构简单、制造成本低同时安装、运输、风场回收方便快捷且通用性好，能适用于多种型号的机舱成品。

Description

一种风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法

技术领域

本发明涉及一种支撑方法及支撑装置，尤其涉及一种风力发电机组的机舱成品的支撑方法及兼容式机舱成品支撑装置。

背景技术

近年来，全球可再生能源利用年增长率达到25%．可再生能源的利用将以电力行业为主导，非水力可再生能源的发电比例将扩大两倍。据统计，2002年可再生能源的消费虽约14亿t油当量，2030年将超过22亿t油当量。风能发电作为除水力发电外技术最成熟的一种可再生能源发电，其装机容量占整个可再生能源发电装机总容员的绝大部分。风力发电电源由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器、蓄电池组等组成；风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等组成。

风力发电机组需要安装在风能资源丰富的地区，而一风能资源丰富地区的地形都比较复杂，在风力发电机组的运输过程中，需要充分考虑到各种工况对运输状态的影响。风力发电机组中的主要部件机舱成品，在运输过程中不能直接放置在运输车辆上，而是需要通过支撑装置来进行支撑固定。支撑装置需要完全承载整个机舱重量，行业内的通用做法是设计成整体式圆形结构，支撑装置重量大，成本高，同时安装、运输、风场回收都不便，费时费力。且通用性差，风电行业更新换代速度极快，整体式支撑装置无法重复使用，每次新机型批产需要设计新的支撑装置，增加企业生产成本。

经过检索，找到以下几篇相关专利文献：

一、授权公告号为CN202392377U,授权公告日为2012年8月22日的中国实用新型专利公开了一种风力发电机安装运输的临时支撑装置，包括支撑底架、限位底架、数根连接插销、数个限位块和数个限位板，所述支撑底架为圆环形钢结构件，通过多个紧固件固定在偏航轴承下侧，支撑底架下侧设有以圆环形中心线为对称中心线的数个径向贯通的槽口，所述槽口两侧分别设有定位块；所述限位底架为长度大于支撑底架直径的矩形框架钢结构件，所述矩形框架钢结构件由数根纵杆和两端的横杆固定连接而成；限位底架嵌装在支撑底架下侧的数个槽口中，限位底架上侧分别固定数个限位块，所述数个限位块分别位于支撑底架外圆两侧，所述数根连接插销分别横穿过限位块和定位块，将支撑底架与限位底架连接成一体，数块限位板分别固定在连接插销的外侧。

二、授权公告号为CN204324049U,授权公告日为2015年5月13日的中国实用新型专利公开了一种风机机舱运输工装，所述风机机舱运输工装包括底架、圆筒状支座、法兰盘、连接板、两个连接座、方形支撑座、多个弧形转接法兰板及多个直立垫块，所述底架由方框状的边框及固定连接于边框内的支撑梁构成，底架的侧面设置有多个吊装钩，所述圆筒状支座固定连接于所述底架的前半部分的上端，所述法兰盘固定连接于所述圆筒状支座的上端，所述连接板、两个所述连接座均固定连接于所述底架的尾端边框的上端，两个所述连接座分别位于所述连接板的左右两侧；与1.5MW风机机舱配合时，所述支撑座通过螺栓固定连接于所述连接板的上端；与2MW风机机舱配合时，两个所述支撑座分别通过螺栓固定连接于两个所述连接座的上端，多个所述弧形转接法兰板通过直立垫块及螺栓均匀连接于所述法兰盘的上端。

上述专利文献中的装置都是整体式的，因此，存在结构复杂，重量较重，成本较高；转运仓储占用空间大，不好搬运；通用性差等缺陷。

综上，如何设计一种风力发电机组的机舱成品的支撑方法及兼容式机舱成品支撑装置，使其能结构简单， 制造成本低同时安装、运输、风场回收方便快捷且通用性好，能适用于多种型号的机舱成品是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明实际要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种风力发电机组的机舱成品的支撑方法及兼容式机舱成品支撑装置，其结构简单、制造成本低同时安装、运输、风场回收方便快捷且通用性好，能适用于多种型号的机舱成品。

为解决技术问题，本发明采取的技术方案为：一种风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其是将支撑机舱成品的支撑装置设计成分体式结构，将分体式支撑装置放置于机舱成品的底部位置，再通过连接件将分体式支撑装置与机舱成品锁紧连接在一起。

优选的，所述分体式支撑装置为两段式圆弧型支撑装置，包括圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二，在分体式支撑装置上设置有连接孔二，机舱成品和支撑装置之间是通过利用多个连接件穿过连接孔二将机舱成品和支撑装置锁紧连接在一起的。

优选的，在圆弧型支撑装置上设置有多种规格的连接孔二，每种规格的连接孔二形成对应一种规格型号的机舱成品；

在面对不同机型的机舱产品时，通过设置圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二之间的距离，且通过选择圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二上不同规格的连接孔二后，通过连接件将机舱产品锁紧在支撑装置上的。

优选的，连接孔二全部分布在两段式圆弧结构支撑装置的前后方向上。

优选的，在位于靠近机舱后端悬空部一侧的圆弧型支撑装置的外圆上还设置有支撑尾部；

通过增加支撑尾部与圆弧型支撑装置之间的底部焊缝的长度来提高整个支撑装置的抗倾斜力。

优选的，支撑尾部为直角三角形支撑尾部，该种支撑尾部的一个直角边与圆弧型支撑装置焊接，另外一个直角边与地面接触，

优选的，支撑尾部为矩形支撑尾部，该种支撑尾部的一端端部直接与圆弧型支撑装置焊接。

优选的，支撑尾部为M型支撑尾部， M型支撑尾部的开口一侧与圆弧型支撑装置焊接。

优选的，在圆弧型支撑装置的外圆上还设置有多个固定吊耳，多个固定吊耳沿圆弧型支撑装置的径向设置，在支撑尾部上也设置有固定吊耳。

优选的，设置在圆弧型支撑装置一的外圆上的固定吊耳为固定吊耳一，多个固定吊耳一沿圆弧型支撑装置一的弧线方向依次分布且设置在靠近圆弧型支撑装置一的中间处的多个固定吊耳一之间的周向间距K1小于设置在靠近圆弧型支撑装置一的两端处的多个固定吊耳一之间的周向间距K2。

本发明的有益效果在于：本本发明结构强、重量轻。使用分段式独立式结构，创新性的将机舱成品重量分别施加在前后两部分支撑装置上，前端支撑1/3的重量，后端支撑2/3的重量，相比于行业内使用的整体式结构，单个强度更高，变形量少，同时支撑装置本体重量更轻（无整体连接横梁和纵梁），采购成本降低50%，年产1000台时，该结构降本为千万级。兼容更大机型，通用性高。该装置目前用于2.5MW机型，随着机舱成品塔筒圆的大小随着机型功率增加而增大，传统的整体式支撑装置无法向上（更大功率机型）兼容，但是分段式结构能够不受塔筒圆大小限制，能兼容3MW及以上机型，运输、安装便利。分段式结构可堆垛，占用空间小，单个车辆运输量比整体式多出60%；单个支撑重量小于1吨，叉车转运，天车吊装都非常轻巧便利。本发明在面对不同机型的机舱产品时，通过设置圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二之间的距离，且通过选择圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二上不同规格的连接孔二后，通过连接件将机舱产品锁紧在支撑装置上，这样本发明能根据机舱产品的实际型号来选择相对应种类规格的连接孔二进行锁紧连接，从而适用于不同机型，达到兼容的目的。通过对连接孔二在圆弧型支撑装置上的分布情况进行设计，这样使得运输车体在运输工况中，比如减速，加速等工况时，其主要受力方向就是在两段式圆弧结构支撑装置的前后方向上，受力状况更好，减小了运输过程中的风险的发生。通过设计支撑尾部，为整个机舱成品在车间装配、道路运输、风场户外存放过程中提供了一个抗倾斜力，以保证机舱成品在车间装配、道路运输、风场户外存放过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例支撑固定机舱成品时的主视结构示意图；

图2为利用本发明实施例运输机舱成品时的俯视结构示意图（图中机舱成品未示出）；

图3为本发明实施例中的支撑尾部采用第一种结构时的俯视结构示意图；

图4为图3的主视结构示意图；

图5为本发明实施例中的支撑尾部采用第二种结构时的俯视结构示意图；

图6为本发明实施例中的支撑尾部采用第三种结构时的俯视结构示意图；

图7为本发明实施例中的圆弧型支撑装置一的俯视结构示意图；

图中：1. 机舱成品，111. 法兰连接端口，2. 圆弧型支撑装置一，3. 圆弧型支撑装置二，4. 连接孔二，5. 直角三角形支撑尾部，6. 矩形支撑尾部，7. M型支撑尾部，711.水平支撑部一，712. 水平支撑部二，713. 斜向支撑部一，714. 斜向支撑部一，8. 固定吊耳一，9. 固定吊耳二，10.加强筋。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。

实施例：一种风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其是将支撑机舱成品的支撑装置设计成分体式结构，将分体式支撑装置放置于机舱成品的底部位置，再通过连接件将分体式支撑装置与机舱成品1锁紧连接在一起。分体式支撑装置支撑在机舱成品1的前端底部位置，机舱成品1的后端呈悬空状。本实施例创新性的将机舱成品重量分别施加在前后两部分支撑装置上，前端支撑1/3的重量，后端支撑2/3的重量，相比于行业内使用的整体式结构，单个强度更高，变形量少，同时支撑装置本体重量更轻（无整体连接横梁和纵梁），采购成本降低50%，年产1000台时，该结构降本为千万级；回收利用价值高，能极大节省企业生产制造成本，同时因为其重量轻，体积小，相对于行业内通用的整体结构，该支撑装置装配简单，运输周转便利。

机舱成品1的前端底部位置为圆形的法兰连接端口111，在法兰连接端口上开有多个连接孔一，所述分体式支撑装置为两段式圆弧结构支撑装置，包括圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3，圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3是在同一分度圆上的两端弧线，圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3沿机舱产品长度方向分布，在分体式支撑装置上设置有与所述连接孔一相匹配的连接孔二4，机舱成品和支撑装置之间是通过利用多个螺栓等连接件穿过对应的连接孔一和连接孔二将机舱成品和支撑装置锁紧连接在一起的。

本实施例在面对不同机型的机舱产品时，通过设置圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3之间的距离，且通过选择圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3上不同规格的连接孔二4后，通过连接件将机舱产品锁紧在支撑装置上的。机舱成品1具有多种型号，多种型号的机舱成品的法兰连接端口111的大小规格也不相同，每种型号的机舱成品的法兰连接端口上的连接孔一所形成的分度圆的大小也不相同，为了保证本实施例的兼容性，在圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3上设置有多种规格的连接孔二4，每种规格的连接孔二4形成对应一种规格型号的机舱成品1，即每种规格的多个连接孔二4形成的分度圆与一种规格型号的机舱成品的法兰连接端口上的多个连接孔一所形成的分度圆的大小相匹配，这样，当通过连接件连接时，就可以根据机舱产品的实际型号来选择相对应种类规格的连接孔二进行锁紧连接，从而适用于不同机型，达到兼容的目的。在这里，需要说明的是，在圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3上设置的多种规格的连接孔二4，可以提前根据设计要求事先在圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3上开好孔，也可以根据不同机型的机舱成品分度圆的排布进行现场钻扩孔。

另外，申请人对连接孔二4在圆弧型支撑装置上的分布情况也做了研究，如图2所示，本实施例中的连接孔二4全部分布在两段式圆弧结构支撑装置的前后方向上。这是因为当机舱产品进行运输时，需要将支撑装置和机舱产品一起固定在运输车体8上，图2中的X方向为运输车体8的长度方向，即车头和车尾所在方向，图2中的Y方向为运输车体8的宽度方向。当运输时，圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3之间的中心水平连线L沿运输车体8的长度方向设置且圆弧型支撑装置一2和圆弧型支撑装置二3之间的中心水平连线L和运输车体8的长度方向的中心线相互重合，机舱产品1的长度方向也是沿运输车体8的长度方向的，这样的运输固定方式使得运输车体在运输工况中，比如减速，加速等工况时，其主要受力方向就是在两段式圆弧结构支撑装置的前后方向上，即运输车体的长度方向上，所以从受力上来说，将多个连接孔二4要全部设置在两段式圆弧结构支撑装置的前后方向上，受力状况更好，减小了运输过程中的风险的发生。

在位于靠近机舱后端悬空部一侧的圆弧型支撑装置的外圆上还设置有支撑尾部，支撑尾部主要作用是为整个机舱成品在车间装配、道路运输、风场户外存放过程中提供一个抗倾斜力。申请人花费了大量的精力对支撑尾部进行了研究，下面分别进行描述：

如图3和图4所示，第一种支撑尾部为直角三角形支撑尾部5，该种支撑尾部的一个直角边与圆弧型支撑装置焊接，另外一个直角边与地面接触，共设置有四个，四个直角三角形支撑尾部5之间相互平行。

如图5所示，第二种支撑尾部为矩形支撑尾部6，该种支撑尾部的一端端部直接与圆弧型支撑装置焊接，共设置有四个，四个矩形支撑尾部6之间相互平行。

如图6所示，第三种支撑尾部为M型支撑尾部7，该种支撑尾部从俯视看呈M型，所以叫M型支撑尾部，M型支撑尾部的开口一侧与圆弧型支撑装置焊接。

M型支撑尾部7包括水平支撑部一711、水平支撑部二712、斜向支撑部一713和斜向支撑部二714，水平支撑部一711和水平支撑部二712的一端均与圆弧型支撑装置的外圆焊接，斜向支撑部一713和斜向支撑部二714的一端也均与圆弧型支撑装置的外圆焊接，水平支撑部一711的另外一端与斜向支撑部一713的另外一端焊接，水平支撑部二712的另外一端与斜向支撑部二714的另外一端焊接。

申请人经过研究发现，提供抗倾斜力最主要的是支撑尾部与圆弧型支撑装置之间的底部焊缝，当底部焊缝越长时，其提供的抗倾斜力最大。经过测试，上述三种支撑尾部中，第一种直角三角形支撑尾部5的底部焊缝长度为80mm，第二种矩形支撑尾部6的底部焊缝长度1248mm，第三种M型支撑尾部7的底部焊缝长度1338mm。从上述数据可以看出，M型支撑尾部7提供的抗倾斜力比其他形式更优，提供的抗倾斜力最大。申请人通过分别对上述三种支撑尾部进行试验测试，也证实了这一点，试验数据如下：

经过试验测试（忽略竖直方向上的拉力，即相对于底部的拉力可忽略），三种支撑尾部结构处的抗拉即抗倾斜力（静载）为：

第一种支撑尾部，即直角三角形支撑尾部：

S1=L1×L2×Q=0.08×0.01×375×1000000=300000N；

第二种支撑尾部，即矩形支撑尾部：

S2=L1×L2×Q=1.248×0.01×375×1000000=4680000N；

第三种支撑尾部，即M型支撑尾部：

S3=L1×L2×Q=1.338×0.01×375×1000000=5017500N；

其中，L1为焊缝长度，L2为焊缝深度，Q为材料抗拉极限值。

从上述数据，我们可以得知，由于焊缝深度和材料抗拉极限值一般在实际工况中都相当于一个定值，所以抗倾斜力主要是由焊缝长度来决定的，而且抗倾斜力和焊缝长度之间呈现正比关系。

因此，可以通过增加支撑尾部与圆弧型支撑装置之间的底部焊缝的长度来提高整个支撑装置的抗倾斜力，以提高机舱成品在车间装配、道路运输、风场户外存放过程中的安全性。另外，从上述数据可以看出，M型支撑尾部的抗倾斜力最大。

在圆弧型支撑装置的外圆上还设置有多个固定吊耳，多个固定吊耳沿圆弧型支撑装置的径向设置。在支撑尾部上也设置有固定吊耳，固定吊耳有两个作用，第一个作用是当支撑装置进行回收时，其作为吊耳使用，通过吊车将圆弧型支撑装置吊起移动进行回收；第二个作用是当机舱产品进行运输时，需要通过固定绳穿过固定吊耳将圆弧型支撑装置绑定在运输车体上。设置在圆弧型支撑装置一2的外圆上的固定吊耳为固定吊耳一8，设置在圆弧型支撑装置二3的外圆上和支撑尾部上的固定吊耳为固定吊耳二9。

如图7所示，在本实施例中，在圆弧型支撑装置一2的外圆上设置有多个固定吊耳一8。申请人也对圆弧型支撑装置一2的外圆上的多个固定吊耳一8之间的设置规律做了一定的研究，在本实施中，多个固定吊耳一8沿圆弧型支撑装置一2的弧线方向依次分布且靠近圆弧型支撑装置一2的两端处的多个固定吊耳一8之间相距较大，分布稀疏，靠近圆弧型支撑装置一2的中间处的多个固定吊耳一8之间相距较小，分布密集，即设置在靠近圆弧型支撑装置一2的中间处的多个固定吊耳一8之间的周向间距K1小于设置在靠近圆弧型支撑装置一2的两端处的多个固定吊耳一8之间的周向间距K2。这样当利用固定绳穿过固定吊耳将圆弧型支撑装置绑定在运输车体上时，整个支撑装置的受力状况更好。

如图6和图7所示，在圆弧型支撑装置的内圆上设上还设置有沿周向分布的加强筋10，每个加强筋的长度方向均沿圆弧型支撑装置的径向设置，这样使得支撑装置的受力更好，不会容易变形。

综上，本发明结构强、重量轻。使用分段式独立式结构，创新性的将机舱成品重量分别施加在前后两部分支撑装置上，前端支撑1/3的重量，后端支撑2/3的重量，相比于行业内使用的整体式结构，单个强度更高，变形量少，同时支撑装置本体重量更轻（无整体连接横梁和纵梁），采购成本降低50%，年产1000台时，该结构降本为千万级。兼容更大机型，通用性高。该装置目前用于2.5MW机型，随着机舱成品塔筒圆的大小随着机型功率增加而增大，传统的整体式支撑装置无法向上（更大功率机型）兼容，但是分段式结构能够不受塔筒圆大小限制，能兼容3MW及以上机型，运输、安装便利。分段式结构可堆垛，占用空间小，单个车辆运输量比整体式多出60%；单个支撑重量小于1吨，叉车转运，天车吊装都非常轻巧便利。本发明在面对不同机型的机舱产品时，通过设置圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二之间的距离，且通过选择圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二上不同规格的连接孔二后，通过连接件将机舱产品锁紧在支撑装置上，这样本发明能根据机舱产品的实际型号来选择相对应种类规格的连接孔二进行锁紧连接，从而适用于不同机型，达到兼容的目的。通过对连接孔二在圆弧型支撑装置上的分布情况进行设计，这样使得运输车体在运输工况中，比如减速，加速等工况时，其主要受力方向就是在两段式圆弧结构支撑装置的前后方向上，受力状况更好，减小了运输过程中的风险的发生。通过设计支撑尾部，为整个机舱成品在车间装配、道路运输、风场户外存放过程中提供了一个抗倾斜力，以保证机舱成品在车间装配、道路运输、风场户外存放过程中的安全性。

本实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (7)

1.一种风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其是将支撑机舱成品的支撑装置设计成分体式结构，再通过连接件将分体式支撑装置与机舱成品锁紧连接在一起；所述分体式支撑装置为两段式圆弧型支撑装置，在分体式支撑装置上设置有连接孔二，机舱成品和支撑装置之间是通过利用多个连接件穿过连接孔二将机舱成品和支撑装置锁紧连接在一起的，其特征在于：所述兼容式支撑固定方法是用于输送过程中，将分体式支撑装置放置于机舱成品的底部位置的水平部分处，所述分体式支撑装置包括圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二，所述圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二沿机舱成品的长度方向设置，连接孔二全部分布在两段式圆弧结构支撑装置的前后方向上；在位于靠近机舱后端悬空部一侧的圆弧型支撑装置的外圆上还设置有支撑尾部；通过增加支撑尾部与圆弧型支撑装置之间的底部焊缝的长度来提高整个支撑装置的抗倾斜力。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其特征在于：在圆弧型支撑装置上设置有多种规格的连接孔二，每种规格的连接孔二形成对应一种规格型号的机舱成品；

在面对不同机型的机舱产品时，通过设置圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二之间的距离，且通过选择圆弧型支撑装置一和圆弧型支撑装置二上不同规格的连接孔二后，通过连接件将机舱产品锁紧在支撑装置上的。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其特征在于：支撑尾部为直角三角形支撑尾部，该种支撑尾部的一个直角边与圆弧型支撑装置焊接，另外一个直角边与地面接触。

4.根据权利要求1所述的风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其特征在于：支撑尾部为矩形支撑尾部，该种支撑尾部的一端端部直接与圆弧型支撑装置焊接。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其特征在于：支撑尾部为M型支撑尾部， M型支撑尾部的开口一侧与圆弧型支撑装置焊接。

6.根据权利要求1所述的风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其特征在于：在圆弧型支撑装置的外圆上还设置有多个固定吊耳，多个固定吊耳沿圆弧型支撑装置的径向设置，在支撑尾部上也设置有固定吊耳。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组机舱成品的兼容式支撑固定方法，其特征在于：设置在圆弧型支撑装置一的外圆上的固定吊耳为固定吊耳一，多个固定吊耳一沿圆弧型支撑装置一的弧线方向依次分布且设置在靠近圆弧型支撑装置一的中间处的多个固定吊耳一之间的周向间距K1小于设置在靠近圆弧型支撑装置一的两端处的多个固定吊耳一之间的周向间距K2。

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