CN113348289B - 多柱式风力涡轮机塔及架设方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力涡轮机塔和架设方法。风力发电塔包括与风力发电塔基座相连的多个支承柱，与多个支承柱相连的升降台，该升降台被配置为穿越风力发电塔的中心纵轴线，以及与多个支承柱的顶部相连的机舱壳体组件。多根支承柱的高度可以达到至少85米，在一些实施方案中，由多个独立柱段构成，通过升降台支承的小型起重机进行运输和组装。

Description

多柱式风力涡轮机塔及架设方法

发明背景

本发明总体涉及风力涡轮机塔。更特别的是，本发明涉及多柱式风力涡轮机塔的建造和架设。

20世纪80年代和90年代建造的公用事业规模的风力涡轮机包括设置在高度不到60米的简单桁架式塔上的风力机械。这些简单的桁架式塔类似于桁架式输电线路塔结构和桁架式信号塔，设计成使用最少量的钢铁材料。此外，设置在这些塔顶的风力机械是通过使用大型起重机放置的。

目前陆地上(陆上)公用事业规模的风力涡轮机塔被限制在平均80至85米的毂高度。最经济的塔架配置是锥形圆柱形单极塔。80米高度的塔基直径为4.3米，因为更大直径的塔基由于干涉而无法在普通高速公路上方便地运输。塔直径、板厚和材料等级都已达到最大。大约有十来种其他的塔细节构造可以克服运输限制，但它们只在大约15％的安装设施中使用。这通常是因为将更大尺寸的机舱提升到更高的高度需要更大的起重机。当现场条件或土壤允许使用更大的起重机时，可使用备用塔细节构造。更大的起重机在可用性、租赁成本和运输成本方面受到限制。

此外，目前陆上公用事业规模的风力涡轮机机舱被限制在大约2兆瓦至2.5兆瓦。在这种尺寸下，动力机舱的质量大到需要非常大的起重机(600吨至1000吨的起重机)来将动力机舱提升到高处。大型起重机的数量有限。将起重机运入和运出偏远的项目现场是非常昂贵的，往往需要100到150车卡车容量。许多农业用地的允许土壤承载力不足以支承这些较大的起重机，需要进行大量且昂贵的场地改进，以适应用于大型机舱提升的起重机。在特定的风电场位置，需要大量的场地改进，以便在各个塔台之间移动大型起重机。对设备设计进行了大量改动，以便在较小的部件中架设动力机舱。将该行业推进到150米高度的5兆瓦机舱将需要至少1250吨或更大的承载量。行业领导者目前正在海上安装10兆瓦的机舱，并测试生产12兆瓦的机舱。这些很可能需要2000吨承载量或更大的起重机。

美国能源部指出，140米毂高度以上的潜在风力资源明显更多。东南12个州在80米处的风力潜力只有约8千兆瓦，但在140米以上则上升到约1,626千兆瓦。东北部的俄亥俄州和宾夕法尼亚州从1千兆瓦到211千兆瓦。西海岸的加利福尼亚州、亚利桑那州、内华达州和俄勒冈州从25千兆瓦到538千兆瓦。这三个地区的陆上风力潜力从仅占美国商业电力生产总量的7％到475％。这些负荷和人口中心附近的风力资源足以满足其电力需求。陆上风力发电的成本只有海上风力发电的30％左右，而且几乎可以肯定的是，无论海上安装成本有多大的进步，其成本仍将低于海上。8兆瓦的机舱已经得到认证，并为海上生产，10至15兆瓦的机舱设计将在5年内完成。这些较大的机舱设计可以很容易地在陆地上投入使用，通过创新，允许更高的塔和架设更强大的机舱。

在现有技术中，已经进行了多种尝试，以补救建造能支承更大机舱的更高陆上塔时遇到的问题。2012年11月6日颁授的题为"部分自立的风力涡轮机塔"的第8,302,365号美国专利描述并呈现了一种部分自立的风力涡轮机塔和进行其组装的方法。本发明公开了一种至少有三条支腿的可伸展塔柱。本发明具有可以从安装后的缩回位置伸展到极度伸展位置的支腿。可伸展的塔架由一个齿轮驱动，以便伸展，然后锁定。然后，风力机械或机舱被附接到顶部榖。

其他现有技术申请，如2012年2月2日公开的题为"用于风力塔的桁架结构的适配器配置"的美国专利申请号2012/0023860A1，描述了一种桁架结构的塔，其具有多个竖直方向的柱和交叉撑杆件。所披露的风力塔结构包括具有竖直方向的柱和交叉撑杆件的桁架结构，以及模筑在桁架结构顶部的适配器，从而使柱子的顶部部分嵌入到适配器，这提供了一种最常规的结构。该发明披露，适配器由混凝土浇筑而成，柱子嵌入所述适配器。

其他现有技术申请，如2015年6月18日公开的题为"用于风力涡轮机的桁架塔组件"的美国公开专利申请号2015/0167644A1，描述了一种用于风力涡轮机的桁架塔组件。该发明公开了一种桁架塔组件，包括多个连接在一起的结构件，以定义一个开放的桁架塔，所述结构件包括多个外部交叉支承件，内部和外部交叉支承件在支柱之间连接，以限定一个或多个开口，其中每个内部交叉支承件与一个外部交叉支承件重叠。该发明还公开了一种由面板元件构成的桁架塔覆盖层。该发明的设计旨在弥补较大型涡轮机的尺寸限制。

在另一个现有技术参考文献中，2011年8月9日授权的题为"带有塔支承系统的陆上风力涡轮机"的美国专利第7,993,107号，描述了一种塔支承系统，其为塔提供支承并包括安装在塔周围的轴向延伸的圆套筒。其中公开了一种塔，其带有机舱、配置为支承在地面基础上的塔基、以及塔支承系统。该塔由管状构件构建，管状构件在支承套筒的位置周围有恒定的直径。套筒构造成在同心且间隔开的位置有管状支承件围绕套筒等距间隔开。

在另一个现有技术参考文献中，2010年6月15日授权的题为"风力涡轮机组装塔"的美国专利第7,735,290号，描述了一种建造具有三个支腿的第一部段的涡轮机塔的方法。该发明公开了第一塔，其包括从纵轴分来的三个支腿，形成第一塔部段。此外，它还披露了与第一部段相联的第二塔部段，其具有与第一部段支腿平行延伸的另外的支腿。它还披露了在相邻的上部段和支腿之间连接的剪切板，以增加扭转刚度。下腿从塔的中点进一步延伸出去，上腿的位置接近竖直。

故需要一种高效的、具有成本效益的风力涡轮机结构，其包括坚固耐用的配置，该配置能够达到更高的高度，并且可以在不违反运输限制的情况下通过国家的高速公路运输到架设地点。此外，还需要一种架设所述较高的风力涡轮机塔架结构和沉重的顶部机构的方法，而不需要作为现在行业内标准的大型和重载起重吊车或使用单独的临时起重塔。

发明内容

鉴于上述情况，为了达到目标并提供必要的结构和施工方法，本发明涉及一种特别高(超过85米)的风力涡轮机塔，以及在不需要大型起重机(起重能力约为600吨或以上的起重机)的情况下建造内陆或海上塔和提升机舱的方法。不需要大型提升起重机使得这种塔和方法可被称为自架设。

在第一个实施方案中，风力塔是多柱式的，包括至少四个柱，柱之间有中间撑杆，以增加稳定性、刚度和对高海拔将遇到的高风速的可靠抵抗性。所述柱以预定的距离间隔开来，以允许负载分配，并允许用于塔架设的升降设备被放置在塔中央并进行相应的操作。在这个实施例中，塔柱构造成用于容纳工作台和升降台，以从基座到毂的高度暂时放置在塔柱之间，并方便塔柱的架设和顶部机构的安置。工作台和升降台进一步包括允许三轴运动的机构，以便在施工过程中提供提升力和精确的部件运动。因此，这里公开了一种多柱兆瓦级风力涡轮机塔，具有多个柱部段，足以支撑多柱和兆瓦级机舱的混凝土地基。

在本发明的另一个方面，公开了一种建造这种风力涡轮机塔的方法，包括工作台和升降台的组合，其中可以安装和操纵一个相对较小的起重机，用于架设塔柱基座到顶部部件。在这个实施例中，升降台可以包括普通的齿轮齿条驱动系统，如海上石油钻井平台系统中使用的系统，其允许升降台在最终的风力涡轮机塔柱之间的空间上升。升降台可进一步包括被配置为允许台面受控的X-X和Y-Y运动的机构，以提供所载物品的精确运动，爬升台要有足够的提升能力，以应对当前和未来的风力涡轮机塔顶侧安装结构和机构的极端重量。

在这个实施例中，主爬升台可以构造成易于运输的部件，所述部件在项目现场连接在一起，并适合于最终的塔柱之间的空间，并且可以有可伸展的工作台，所述工作台从主台向外平移，以允许更多的工人表面到达更多的塔柱部件，并有扶手和其他工人安全装置。升降台将有足够的负载和提升能力，在静止或爬升时以同心或偏心的配置支承操作机构、连接结构和运输机械的重量。塔架和架设方法也将使得有一个机构或结构件，允许在最后的塔架上的中间位置临时支承被提升的物件。

在同等的塔高度和机舱功率下，塔的部件比目前的塔架结构要少得多。这允许随时将部件运输到任何公路或铁路连接的地方。在本发明的一个方面，在于允许机舱或爬升台在柱之间的位置的柱间距。这使得最后的风力塔柱可以作为爬升塔柱，从而消除了对单独的爬升塔的需求，以及省去了其架设、拆除和执行这项工作所需的大型地面起重机的成本。使用安装在工作台上的小型起重机，可以允许最终塔的自架设。柱之间的大负载能力升降台允许风力发电机构及其支持和连接到塔架结构上的机构，通过相对紧凑的升降台和驱动机构被提升到最终高度，从而消除了对大容量地面升降起重机的需求，这些起重机需要大量的运输成本、组装成本，以及大幅改善的现场工作垫和通道。

爬升台机构能够在X-X和Y-Y方向精确地移动塔顶侧机构，这使得非常大和重的可运输组件能够在地面附近组装，便于工人进出和安全。它还允许负载的移动，以优化进入每个最终塔柱的负载。它还允许载荷在塔柱的物理边界内传递到塔柱中，这就消除了由于重量或强加的载荷而产生的不良力矩的传递，所述重量或强加的载荷例如是在设备架设时，快速移动的风暴袭击现场所可能造成的过大的风载荷。

临时支承框架/结构与大容量的升降台相结合，可以在现场搬运许多沉重的独立风力装置，而无须或无需重型吊车。200或500吨的机器物件可以通过与这些框架的简单连接被直接带到它们的最终塔架上，以及被拆除。这使得重型机器部件的车队可以在一个以上的塔足迹现场到达和卸货，而不需要移动重型起重机。使用几个较小的升降台意味着整个工地的关键路径不依赖于重型起重机的可用性。

这些方法、系统和装置的部分内容在后面的描述中指出，部分内容从描述中可以显现，或者可以通过对这些方法、装置和系统的实践来了解。这些方法、装置和系统的优点将通过所附权利要求中特别指出的元素和组合来实现和达到。应该理解的是，上述的一般描述和以下的详细描述都只是示范性的和解释性的，并不是对所要求保护的方法、装置和系统的限制。

附图说明

在附图中，在本发明的几个优选实施方案中，类似的元素由类似的附图标记来标识。

图1A是本发明的第一实施例的正向立视图，因机舱排布正对向观察者，示出了多个塔支柱，支柱之间有设计要求的结构撑杆，塔上的机舱和叶片显示了叶片的旋转范围。

图1B是本发明第一实施例的侧向立视图，因机舱排布朝侧面，示出了多个塔支柱，支柱之间有设计要求的结构撑杆，以及塔顶部的机舱和叶片。

图2是本发明第一实施例的从塔上方看的平面图，显示了塔基地基，其中四个结构性的渐缩的塔柱(从柱底朝柱顶渐缩)的间距足够大，以允许在塔柱之间有机舱壳体、机构毂，叶片延伸到塔柱之外。

图3是本发明第一实施例的立视图，呈现了可以利用小型的不平地形型移动起重机将塔柱的基部架设在塔基地基上。

图4是本发明第一实施例的平面图，呈现了由可运输部件组成的升降台，这些部件在四个最终塔柱之间的空间内以其最终排布方式嵌套在一起。

图5是本发明第一实施例的平面图，呈现了在四个最终塔柱之间的空间内的升降台，具有可延伸的工作台及其扶手和安全附属装置，以便工作人员可以进入更广的工作区域。

图6是升降台的平面图，显示了升降台的支撑梁，这些支撑梁沿风力塔的X-X和Y-Y轴方向排列，并允许在升降台的顶面沿这些方向移动。

图7是典型的不平地形型起重机的平面图，该起重机位于升降台的表面，并被支承在其与工作台表面接触的悬臂梁上。

图8是升降台和工作台面的立视图，显示了一个典型的不平地形型起重机的立视图，该起重机安置在工作台的顶部，该工作台紧靠允许在X-X和Y-Y轴上水平移动的支承梁。升降台的部分显示，它具有安装在升降台上的用于升降的齿轮驱动器以及齿轮，齿轮与安装在每个塔架最终支柱上的齿条接触。它还具有锁定机构，其将升降台固定在不同的提升高度，在该提升高度下可能在工作台上进行工作。

图9是本发明第一实施例的立视图，显示了安装在工作台顶部的不平地面型起重机，该工作台已经被提升到一个新的工作提升高度，在此处，起重机可以提升中间塔柱部分，以放置在较低的先前的最终塔柱部分的顶部。地面鼓式提升机安装在地基上，提升缆通过各种偏转轮偏转到安装在工作台上的吊柱上，允许单独的施工人员将最后的塔柱部分提升到当前的工作高度，在此处，不平地形式起重机可以接手提升，以安置在最后的位置。

图10A是本发明第一个实施例的立视图，其种，结构支承框架安装在四个最终塔柱之间，所述结构支承框架具有竖直构件，该构件具有与机舱的连接机构和对角撑杆，所述对角撑杆将所产生的机舱载荷传递到最终塔支承柱中。

图10B是同一结构支承框架的平面图，显示它位于四个最终塔楼支承柱之间的空间，并与它们连接在一起。

图11是本发明第一实施例的立视图，显示了最终塔支承柱的底部部分，其中临时支承框架安装在升降台上方的适当高度。机舱已被运送到最后的塔支承柱之间的空间，并被安置在位于升降台和提供X-X和Y-Y轴运动的机构的顶部上的运输机上。可以利用槽道或坡道，为运输提供适当的通道和额外的负载分布。

图12是本发明第一实施例的立视图，显示了最终风力塔支承柱的底部部分，升降台已经将机舱以及运输机提升到必要的高度，以便将机舱机械连接到安装在最终风力塔支承柱上的临时支承框架。X-X和Y-Y运动机构、升降台齿条和齿轮系统的组合以及运输机液压升降系统可以提供将机舱连接到临时支承框架和吊钩所需的精确对齐。

图13是本发明第一实施例的立视图，显示了一旦机舱与连接最终塔架支柱的临时支承框架相连，升降台就可以将运输机降回地面标高。

图14是本发明第一实施例的立视图，显示运输机构可以将连接机舱至最终塔的结构带入四个最终塔支柱之间的并位于悬挂机舱机构下面的相同位置。

图15是本发明第一实施例的立视图，显示运输机构和用于连接机舱至最终塔的结构可以通过升降台提升，其中所述结构与机舱机构的下部连接，然后在该组件与机舱连接后，运输机可以降低到地面。

图16是本发明第一实施例的立视图，显示升降台可以升起以使得机舱接触到最终塔结构组件的底侧，以支承整个载荷。在地面上的临时运输机载荷分配系统可以被移除。机舱上方的临时顶侧机构支承框架可以用小承载量的起重机从地面拆除。

图17是本发明第一实施例的立视图，显示升降台或机舱上方的临时支承框架可用于在特定的中间提升高度处临时支承顶侧机构，同时可使用小承载量的地面起重机将叶片安装到毂或转子上。

具体实施方式

从以下结合附图对示范性实施例的详细描述中，本发明的上述及其他特征和优点将变得更加明显。详细说明和附图只是说明本发明，而不是限制性的，本发明的范围由所附的权利要求书及其等同界定。

图1A和1B显示了多柱风力塔100的正面和侧面立视图，该风力塔具有在柱之间的中间侧向撑杆30和中央竖直轴线(未显示)。在多柱式风塔100的顶部是发电机械组件80，包括机舱82，毂86，毂具有连接叶片96和毂86的转子88。这个视图还显示了叶片86旋转时的扫掠面积。塔100设置在塔基地基20的顶部上并与之相连。

图2显示了从上面看多柱塔100的平面图。叶片96与毂86/转子88相连，而后者又与机舱82相连。从这个视图可以看出，发电机械组件80被配置成适合于多柱风力塔100的多个柱101、102、103、104之间的空隙。所述柱101、102、103、104包括堆叠的独立渐缩部分21、22、23、24、25、26，其中每个连续层从筒底到筒顶的直径渐缩。本领域技术人员会理解，堆叠的独立渐缩筒越多，各柱101、102、103、104就可以变得越高。还可以理解的是，渐缩筒或可堆叠的圆锥台形状仅仅是可堆叠的渐缩形状的一个例子。本领域的技术人员可以用其他已知的可堆叠的三维块来构建所述柱，包括但不限于截面面积渐缩的块和截面面积为正方形、矩形、圆形、椭圆形、多边形和不规则多边形的块。在塔柱101、102、103、104部段之间有中间撑杆组件30。发电机械组件80被配置为通过结构框架110连接至多柱塔100的顶部。

图3显示了正在架设的各个基部渐缩部段21的立视图。这些部段21可以在远方制造厂制造，并有基部，所述基部可以在正常的高速公路或铁路限制内运输，并通过运输卡车和拖车运到最终的塔位置。小型履带式、卡车装载式或不平地形式起重机50被配置为有足够的能力来提升柱101的这些基座部段21，并将它们分别安置在塔基地基20的顶部，在那里它们将被连接到所述地基20。

图4显示了从顶部看组合式升降台/工作台40的平面图，它被配置为适合于风力塔100的多个柱101、102、103、104之间的空隙。升降台/工作台40包括一个或多个组件41、42、43，它们可以在正常的公路或铁路运输限制内运到现场，并将使用起重机50被安置在塔柱101、102、103、104之间，在那里它们将相互连接，形成一个完整的升降台/工作台40。升降台/工作台40进一步包括安装在台40边缘的齿条和齿轮驱动单元60，并与安装在每个塔柱101、102、103、104上的齿条接合。这些齿条和齿轮驱动单元60可以是用于海上石油工业中升降工作台的标准类型，且可以是液压或电力驱动。

图5显示了从多个塔柱101、102、103、104之间组装的升降台/工作台40的顶部平面图。在外围有若干可扩展的工作平台45，从台40的侧面延伸出来。这些工作平台45还可以包括标准的安全功能，如安全管理部门要求的扶手、脚趾板和系绳。平台45可以进一步从主升降台/工作台40向外延伸，以增加工作区域，并在架设多柱塔柱101、102、103、104时能接触更多范围。

图6显示了平移机构或可移动框架70的从上面看的平面图，该机构安装在升降/工作台40的顶面。此外，图6只显示了主梁71和72，因为这些可以水平平移的操作工作台有很多类型。标准的可移动框架可以安装在升降台/工作台40的顶部，这将使顶面可以根据需要沿X-X和Y-Y轴移动，以操纵放置在平台顶部的物品。随着重型机械部件在工作台面上的组装，它们的重心(CG)会发生变化，进入齿条和齿轮驱动单元60和安全制动器的载荷也会发生变化。机械部件和塔柱101、102、103、104之间的间隙也将改变，将允许可移动框架70移动，以将机械组件放置在最佳位置。

图7显示了从上往下看的不平地形式起重机50的平面图，该起重机已被放置在升降台/工作台40的工作面上，并与该台40的可移动表面相联，因此它可以根据需要使用可移动框架70沿X-X或Y-Y轴移动。本领域的技术人员会认识到，所示的不平地形式起重机50可以是另一种类型的起重机，如卡车式或履带式起重机，并且不改变在升降台/工作台40上安装起重机50的意图。

图8是通过升降台/工作台40和安装在可移动工作台上表面的不平地形式起重机50的立视图。支承梁71和72允许工作面在必要时沿X-X和Y-Y轴平移。在这个实施例中，升降台/工作台40包括齿条和齿轮驱动单元60，如图4所示。齿条和齿轮驱动单元60可以是海上石油工业中标准使用的几种类型，用于提升工作。齿条和齿轮驱动器60的轮齿被配置为与将被安装在多个塔柱101、102、103、104两侧的齿条板65相匹配。齿条和齿轮驱动单元60，使升降台/工作台40在塔柱101、102、103、104的上方或下方升高或降低。工作台40被保持在特定的高度，以完成工作任务，安全锁机构66被激活，与机架板65啮合，提供备份支持，而不不是完全依赖齿条和齿轮驱动单元60。本领域的技术人员会明白，目前在石油工业中使用的锁定机构66有许多潜在的类型，可以启动这些机构，将平台40锁定在特定的高度上。

图9显示了多柱塔100底部的立视图，当时它正在图3所示的第一塔基部段上方竖立。如图3所示，基柱部段21已经安装完毕，升降机/工作台40安装在基柱部段21和安装在升降机/工作台40的顶部工作面上的不平地形起重机50之间。升降机/工作台40通过齿条和齿轮驱动单元60攀爬齿条板65而被提升，直到到达柱部段21顶部附近的最佳工作高度，工作/升降机台40通过锁定机构66而被安全地锁定在那里。不平地形起重机50被吊装到下一个塔部段22，并将其从地面位置吊起，并将部段22设置在先前竖立的塔部段21的顶部，在那里它们可以被连接起来。一旦所有四个部段22被提升并竖立在柱的所有四个部段21的顶部并连接起来，升降机/工作台可以被提升到靠近部段22顶部的位置，并锁定在该高度，以便像之前描述的那样工作。重复这一程序，另外的塔部段23和更多部段被竖起并连接。

在某些高度，具有多节线的标准起重机50的钢丝索具将没有足够的缆长来从地面上取回塔柱部分。在这种情况下，滚筒卷扬机55可以安装在塔基20或类似的硬点上，升降缆绳56通过一个或多个偏转轮57偏转到安装在升降机/工作台40上的升降吊柱58。索具人员可将升降缆绳56与地面上的塔柱部段相连接，并使用滚筒卷扬机55将塔柱部段提升到大致在工作台40的高度上。在这个高度，与不平地形起重机50一起工作的吊装人员可以将柱部段转移到不平地形起重机的装载线上进行最后的架设。通过这种方法，滚筒卷扬机系统55、56、57和58被配置为允许柱部段被提升到一个位置，以便转移到架设起重机50，同时该架设起重机50被同时用于架设先前的柱部段。

小型且相对便宜的RT(不平地形起重机)和滚筒卷扬机可以用来将多柱塔的柱101、102、103、104完全架设至其最终高度。一旦塔架设完成。升降机/工作台40可以使用齿条和齿轮驱动单元60和66，将升降机/工作台40与升降起重机50一起降到地面上。塔可能需要根据塔设计和特定负载条件将侧向撑杆组件30安装在不同高度处。例如，侧向撑杆组件30可以安装在用作支承框架的塔柱的基部、塔柱的中部或特定的柱段之间的顶部。当架设塔架时或在工作台40和起重机50降低期间，工作台40和起重机50可用于安装这些侧向撑杆组件30。此时仅安装平行于机舱安装的架设取向的侧向撑杆30。所有侧向撑杆30的全部安装可以推迟到机舱已经提升之后。

图10A示出了从临时支承框架200的侧面观察的正视图，该临时支承框架200用于在顶侧机械和连接结构的组装期间传递载荷并提供支承。框架200具有水平结构件201，水平结构件201在多个塔柱100之间跨度，它们借助于连接装置203联接到多个塔柱100。现有的结构组装标准化的连接装置203有很多类型。框架200还具有对角结构件202，对角结构件202在一端在水平结构件201的角部处连接，并且在框架200的中心在水平构件201上方的结构附接件204处连接在一起。结构件205将在其顶端连接到附接件204，并悬挂在近似竖直的方向上，并且在下端具有用于附接到机舱机械的连接局部结构206。将竖直结构件205附接到连接局部结构204的方法将允许结构件205底端在X-X或Y-Y方向上自由移动。

图10B示出了当临时支承框架200通过连接器203连接到多个塔柱100时从临时支承框架200的顶部观察的平面图。对角构件202示出为连接到水平构件201的角部并在中心组件204处彼此连接。竖直结构件205可能在顶部与组件204在中心相连，在底部有连接器206。临时支承框架200由多个部件制成，并且其可以由这样的部件组装而成，所述部件可以拆卸以在正常运输约束内通过正常卡车或轨道方法运输。

图11示出了竖立的多柱塔的侧面立视图，其中主柱100位于地基20之上。升降台40位于柱100之间的低位，齿条和齿轮驱动单元60通过齿条和齿轮驱动单元60连接到柱100，如图8所述。以250示出的填充物可以设置为起重机垫、结构填充物或坡道，以提供通向升降台40顶部的车辆通道。机械式机舱80可以在运输行业标准的自行式机动运输车(SPMTs)或其他典型运输工具上被带到塔位置。自行式机动运输车可以将机舱80移动到柱101、102、103、104之间在升降台40顶部的位置。机舱机械80可包括位于顶部的吊耳87，用于在沿其从组装设施的运输路径的不同位置处吊起。

图12示出了多个柱101、102、103、104设置在地基20顶部时的侧视图。升降台40已经将自行式机动运输车240和机舱机械80提升到一定高度，使得机舱80可以在87和206之间的连接位置处连接到临时支承框架200。竖直支承构件205可以在X-X和Y-Y方向上移动并且可移动框架70可以在X-X和Y-Y方向上移动以提供将206连接到87所需的移动。

图13示出了多个柱101、102、103、104的侧视图，其中机舱机械80通过87和206之间的连接悬挂在临时框架200上。升降台40已经使用齿条和齿轮驱动单元60降低并且将自行式机动运输车240移动到车辆支撑填充物250的顶部，在那里它们可以被驱动离开。

图14显示了多根柱子101、102、103、104的侧立面，它们设置在地基20上，升降台40处于柱101、102、103、104之间的较低位置。车辆用结构填充物250已被使用，因此自行式机动运输车240可用于将连接机舱机械80到多个柱101、102、103、104顶部的组件带到多个柱101、102、103、104。机舱机械80必须能够围绕塔架的竖直轴线旋转360度，标准的风电行业方法是使用目前连接机舱80和单杆塔的偏航环112。该偏航环112与机舱组件80底部的类似装置相匹配。偏航环112连接到截顶锥体组件111的顶部，该组件由成型的板组成，这些板相互连接，形成整个锥体。截顶支撑锥体111连接在结构框架110的顶部，该框架将连接到多个柱101、102、103和104中的每一个的顶部。有许多类型的结构框架110被用于石油炼制行业，以从竖直结构支承柱上支承重型加工容器。许多这些交替类型的结构性支承框架可以互换使用，用于这一目的。

图15示出了多个柱101、102、103、104设置在地基20顶部时的侧视图。升降台40被用来垂直提升组件110、111和112，直到偏航环112可以与机舱机械80中由临时框架200支承的配合组件相连接。一旦偏航环112被连接到机舱机械80上，升降台40可以使用进入齿条和齿轮驱动单元60将自行式机动运输车240降低到较低的高度，在那里自行式机动运输车240可以被驱动离开车辆用填充物250。

图16示出了多个柱101、102、103、104设置在地基20顶部时的侧视图。升降台40已经被齿条和齿轮驱动单元60提升到一个高度，在这个高度上，升降台40与结构框架110接触，并支承机舱机械80及其支撑和连接组件110、111和112的全部重量。可以用起重机50将临时支承框架200从所述机械上方移开。在各种重型机械和结构组件82、86、88、96、110、111和112的组装过程中，重心会发生变化，齿条和齿轮驱动单元60的负载也会发生变化。可移动框架70将被用来根据负载分配、稳定性和间隙的需要来定位这些负载。

图17显示了多个柱101、102、103、104的正视图，它们位于地基20的顶部，机舱机械80由升降台40支撑，如图16所示。地面上的起重机75可与索具76一起使用，以提升和放置叶片96，以便与毂86连接。一旦所有与机舱80有关的机械都安装完毕，就可以用升降台40将组件提升到多根柱101、102、103、104的顶部，以便进行连接和完成，如图1A和1B所示。

在本发明的另一个方面，公开了一种架设风力涡轮机塔的方法。该方法可包括以下步骤：a.提供至少四个柱，其中所述至少四个柱中的每一个都包括柱底和柱顶，以及从柱底到柱顶的横截面积渐缩；b.提供风力涡轮机塔基；c.提供结构支承框架组件；d.提供机舱壳体组件；e.将所述至少四个柱中的每一个都连接到风力涡轮机塔基上，其中至少四个柱形成一矩形图案，并且其中每个柱都以一角度朝着矩形图案的中心突出，并且所述至少四个柱被配置为以柱间距宽度间隔开以适应机舱壳体组件的宽度；f.将机舱壳体组件连接到结构支承框架组件上；以及g.将结构支承框架组件与所述至少四个柱的柱顶相连接。提供至少四个柱的步骤可进一步包括运输多个渐缩柱段，多个渐缩柱段中的每个渐缩柱段的横截面积宽度或直径小于5米；以及将至少四个柱中的每个柱都连接到风力涡轮机塔基的步骤可进一步包括将多个渐缩柱段堆叠并依次连接形成所述至少四个柱中的每个柱。

在该方法的某些方面，附加步骤为a.提供设置在风力涡轮机塔基上的升降台；b.提供升降机构；c.将升降机构与至少四个柱和升降台连接，升降机构被配置为沿风力涡轮机塔的中央竖直轴线提升和降低升降台；其中，连接至少四个柱中的每一个柱的步骤进一步包括将至少一个渐缩柱段放置到升降台上，将升降台提升到柱段高度，将柱段与先前连接的柱段连接，以及将升降机构延伸到柱段上。

在该方法的另一个方面，该方法可以包括前述任一步骤，而提供升降台的步骤进一步包括将延伸平台与升降台连接，该延伸平台被配置为从升降台的一侧向外伸出。

在该方法的另一个方面，该方法可以包括前述任一步骤，其中提供升降台的步骤进一步包括提供平移台和将平移台与升降台连接，以使得平移台被配置为在与风力涡轮机塔基平行的方向上平移。

在该方法的另一个方面，该方法可以包括前述任一步骤，并进一步包括步骤：提供支承件，将支承件放置到升降台上，将支承件提升到柱的高度，将支承件在所述至少四个柱中的两个之间连接。

在该方法的另一个方面，该方法可以包括前述任一步骤，其中，将至少四个柱中的每一个连接起来的步骤进一步包括使用起重机将柱段提升到先前连接的柱段上，或者将起重机布置到升降台上，提升起重机并使用升降台，并使用起重机将柱段提升到先前连接的柱段上。

在该方法的另一个方面，该方法可以包括前述任一步骤，其中将机舱壳体组件与结构支承框架组件连接的步骤包括：a.提供临时支承框架，该支承框架包括多个水平结构件，被配置为连接至所述至少四个柱并位于它们之间，并包括多个对角线结构件，被配置为在相交的水平结构件的角处相连接并穿过临时支承框架中心，以及进一步包括与对角线构件相连的至少一个竖向支承件，被配置为与风力涡轮机塔的中心竖直轴线平行；b.将临时支承框架放在升降台上，将升降台提升到柱顶，将临时支承框架在柱顶附近与至少四个柱相连，并将升降台降低；c.将机舱壳体组件放置在升降台上，将升降台提升到竖向支承件附近，将机舱壳体组件与竖向支承件连接，并将升降台降低；d.将结构支承框架组件放置在升降台上，将升降台提升到柱顶附近，将结构支承框架组件与机舱壳体组件连接；e.将临时支承框架与机舱壳体组件脱接，并将临时支承框架从风力涡轮机塔移走；f.将结构支承框架组件和机舱壳体组件连同升降台一起提升到柱顶；以及g.将结构支承框架组件与所述至少四柱连接，并降低升降台。

在该方法的另一个方面，该方法可以包括前述任一步骤，其中将结构支承框架组件放置到升降台上的步骤进一步包括放置结构支承框架组件的步骤，该结构支承框架组件具有与截头支承锥体顶部相连的结构支承框架底座，其中机舱壳体组件与截头支承锥体相连。

虽然本发明已经结合各种实施方案进行了描述，但可以理解的是，本发明能够进行进一步的修改。本申请旨在涵盖本发明的任何变化、使用或适配，其总体上遵循本发明的原则，并包括对本公开内容所作的在本发明所涉及的技术的已知和习惯做法范围内的更改。

Claims (20)

1.一种风力涡轮机塔，包括：

在风力涡轮机塔基上以矩形图案布置的至少四个柱，所述至少四个柱被配置为以一定的柱间距宽度间隔开，以适应机舱壳体组件的宽度，其中所述至少四个柱中的每一个都包括柱底和柱顶；

设置在所述风力涡轮机塔基上的升降台，所述升降台与多个升降机构相连，所述多个升降机构与所述至少四个柱中的至少两个相连，升降机构被配置为沿风力涡轮机塔的中心竖直轴线提升和降低所述升降台；

结构支承框架，其与所述至少四个柱的柱顶相连接；以及

与结构支承框架相连的机舱壳体组件。

2.根据权利要求1所述的风力涡轮机塔，还包括至少一个侧向撑杆件，所述至少一个侧向撑杆件沿着所述矩形图案的周边联接所述至少四个柱中的至少两个。

3.根据权利要求2所述的风力涡轮机塔，其中风力涡轮机塔具有的塔高至少为85米。

4.根据前述任一权利要求所述的风力涡轮机塔架，其中至少四个柱中的每个柱进一步包括多个连续堆叠的柱段，所述多个连续堆叠的柱段连接在一起以形成每个柱和柱高度。

5.根据权利要求4所述的风力涡轮机塔，其中多个连续堆叠的柱段中的每个柱段具有的宽度小于5米。

6.根据权利要求4所述的风力涡轮机塔，其中每个柱段具有柱段顶部和柱段底部，并且每个柱段包括从柱段底部到柱段顶部的截面积渐缩度。

7.根据权利要求4所述的风力涡轮机塔，其中每个柱从柱底到柱顶以一定角度向所述矩形图案的中心伸出。

8.根据前述权利要求1所述的风力涡轮机塔，其中所述多个升降机构包括安装好的齿条板，升降台还包括与安装好的齿条板相联的多个齿轮驱动器。

9.根据前述权利要求1所述的风力涡轮机塔，其中该升降台还包括与该升降台相连的平移台，该平移台被配置为在与风力涡轮机塔基平行的方向上平移。

10.根据前述权利要求1所述的风力涡轮机塔，其中所述升降台还包括至少一个可伸展的工作台，其宽度小于柱距宽度，所述至少一个可伸展的工作台与所述升降台相连，并配置为从升降台的周边侧伸出。

11.一种架设风力涡轮机塔的方法，包括以下步骤：

a.提供至少四个柱，其中所述至少四个柱中的每一个都包括柱底和柱顶，以及从柱底到柱顶的横截面积渐缩；

b.提供风力涡轮机塔基；

c.提供结构支承框架组件；

d.提供机舱壳体组件；

e.将所述至少四个柱中的每一个连接到风力涡轮机塔基上，其中所述至少四个柱形成矩形图案，并且其中每个柱都以一角度朝着矩形图案的中心突出，并且所述至少四个柱被配置为以一定的柱间距宽度间隔开以适应机舱壳体组件的宽度；

f.将机舱壳体组件连接到结构支承框架组件上；以及

g.将结构支承框架组件与所述至少四个柱的柱顶相连接。

12.根据权利要求11所述的架设风力涡轮机塔的方法，其中提供至少四个柱的步骤进一步包括运输多个渐缩柱段，所述多个渐缩柱段中的每个渐缩柱段具有的横截面积宽度或直径小于5米；以及

其中，将至少四个柱中的每一个都连接到风力涡轮机塔基的步骤可进一步包括将多个渐缩柱段堆叠并依次连接形成所述至少四个柱中的每个柱。

13.根据权利要求11或12所述的架设风力涡轮机塔的方法，其中连接所述至少四个柱中的每一个的步骤进一步包括形成使风力涡轮机塔的高度至少为85米的柱。

14.根据权利要求12所述的架设风力涡轮机塔的方法，进一步包括以下附加步骤：

a.提供设置在风力涡轮机塔基上的升降台；

b.提供升降机构；

c.将升降机构与所述至少四个柱和升降台联接，升降机构被配置为沿风力涡轮机塔的中央竖直轴线提升和降低升降台；以及

其中，将所述至少四个柱中的每一个连接的步骤进一步包括将至少一个渐缩柱段放置到升降台上，将升降台提升到柱段高度，将柱段与先前连接的柱段连接，以及将升降机构伸到柱段上。

15.根据权利要求14所述的架设风力涡轮机塔的方法，其中，所述提供升降台的步骤进一步包括将扩展平台与升降台连接，该扩展平台被配置为从升降台的一侧向外伸出。

16.根据权利要求14或15所述的架设风力涡轮机塔的方法，其中提供升降台的步骤进一步包括提供平移台和将平移台与升降台连接，以使得平移台被配置为在与风力涡轮机塔基平行的方向上平移。

17.根据权利要求14所述的架设风力涡轮机塔的方法，进一步包括下述步骤：提供支承件，将支承件放置到升降台上，将支承件提升到柱的高度，将支承件在所述至少四个柱中的两个之间连接。

18.根据权利要求14所述的架设风力涡轮机塔的方法，其中，将所述至少四个柱中的每一个连接的步骤进一步包括：使用起重机将柱段提升到先前连接的柱段上；或者将起重机放置到升降台上，提升起重机并使用升降台，并使用起重机将柱段提升到先前连接的柱段上。

19.根据权利要求14所述的架设风力涡轮机塔的方法，其中将机舱壳体组件与结构支承框架组件连接的步骤包括：

a.提供临时支承框架，该支承框架包括被配置为连接至所述至少四个柱并位于它们之间的多个水平结构件，并包括被配置为在相交的水平结构件的角处相连接并穿过临时支承框架中心的多个对角线结构件，以及进一步包括与对角线构件相连的至少一个竖向支承件，其被配置为与风力涡轮机塔的中心竖直轴线平行；

b.将临时支承框架放置在升降台上，将升降台提升到柱顶，将临时支承框架在柱顶附近与所述至少四个柱相连，并将升降台降低；

c.将机舱壳体组件放置在升降台上，将升降台提升到竖向支承件附近，将机舱壳体组件与竖向支承件连接，并将升降台降低；

d.将结构支承框架组件放置在升降台上，将升降台提升到柱顶附近，将结构支承框架组件与机舱壳体组件连接；.

e.将临时支承框架与机舱壳体组件脱接，并将临时支承框架从风力涡轮机塔移走；

f.将结构支承框架组件和机舱壳体组件连同升降台一起提升到柱顶；以及

g.将结构支承框架组件与所述至少四个柱连接，并降低升降台。

20.根据权利要求19所述的架设风力涡轮机塔的方法，其中，将结构支承框架组件放置到升降台上的步骤进一步包括：放置结构支承框架组件的步骤，该结构支承框架组件具有与截头支承锥体顶部相连的结构支承框架底座，其中机舱壳体组件与截头支承锥体相连。

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