CN114599877A - 风力涡轮机塔设施及其组装方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种风力涡轮机塔设施，该风力涡轮机塔设施包括单桩、过渡件基座、以及被设置在基座的顶部上的塔。该塔包括第一圆筒形部分以及从第一圆筒形部分的下端朝向塔的外侧伸出的第一外凸缘。该基座包括第二圆筒形部分以及从第二圆筒形部分的上端朝向基座的外侧伸出的第二外凸缘。该塔和基座是通过多个双头螺栓穿过第一外凸缘和第二外凸缘进行连接的。在第二外凸缘下面，伸出部分从第二圆筒形部分向第二外凸缘下方伸出。

Description

风力涡轮机塔设施及其组装方法
技术领域
本公开涉及诸如海上风力涡轮机设施的风力涡轮机塔设施及其组装方法。
背景技术
专利文献1公开了两个塔节段设置有向内伸出的内凸缘，并且通过利用螺栓固定这些内凸缘来连接所述塔节段。专利文件2公开了一种包括被用于装置的维护的平台的风力涡轮机。
引用列表
专利文献
专利文献1：EP2192245A
专利文献2：WO2013/060703A
发明内容
近年来，被安装在诸如湖泊、海洋、以及河流的水边中以进行风力发电的风力涡轮机已经变得普及。这种风力涡轮机(例如，底部固定的海上风力涡轮机)主要包括诸如具有过渡件的单桩(monopile)的基座、以及作为风力涡轮机塔设施的塔。
这种风力涡轮机需要塔与基座之间的坚固连接以提供抵抗地震、波浪、或强风的强度。在这点上，如专利文献1中公开的固定内凸缘的构造不能提供足够的连接强度。因此可设想提供向外伸出到塔和基座(可选地包括过渡件)并固定它们的外凸缘。
由于将过渡件放置在受波浪影响的位置，因此将过渡件设计为比塔的刚度更强。因此，伸出部分(特别是在伸出部分是平台的情况下)通常被设置在过渡件的具有高刚度的外周上。然而，在向塔和包括过渡件的基座提供外凸缘的情况下，发现伸出部分需要被放置在远离外凸缘的恰当位置。专利文献1和2没有公开实现这种恰当放置的措施。
鉴于上述，本公开的目的是提供这样一种风力涡轮机塔设施，即，该风力涡轮机塔设施能够更牢固地将塔连接至基座(可选地包括过渡件)并且能够将诸如平台的伸出部分放置在恰当的位置。
根据本公开的风力涡轮机塔设施包括：基座(诸如在单桩的顶部上设置过渡件的单桩)；以及被设置在基座的顶部上的塔。该塔包括第一圆筒形部分以及从第一圆筒形部分的下端朝向塔的外侧伸出的第一外凸缘。该基座包括第二圆筒形部分以及从第二圆筒形部分的上端朝向基座的外侧伸出的第二外凸缘。该塔和基座是通过多个螺栓穿过第一外凸缘和第二外凸缘进行连接的。在第二外凸缘下面，伸出部分(诸如平台)从第二圆筒形部分向第二外凸缘下方伸出。而且，所述多个螺栓是双头螺栓(stud bolt)。
本发明的风力涡轮机塔设施的一个方面涉及根据本公开的风力涡轮机塔设施，该风力涡轮机塔设施包括：单桩；被设置在单桩的顶部上的过渡件；以及被设置在过渡件的顶部上的塔。该塔包括第一圆筒形部分以及从第一圆筒形部分的下端朝向塔的外侧伸出的第一外凸缘。该过渡件包括第二圆筒形部分以及从第二圆筒形部分的上端朝向该过渡件的外侧伸出的第二外凸缘。该塔和过渡件是通过多个双头螺栓穿过第一外凸缘和第二外凸缘进行连接的。在第二外凸缘下面，将平台设置在过渡件的外周上。
提供了一种根据本公开的组装风力涡轮机塔设施的方法，所述方法包括以下步骤：在水中设置基座(诸如顶部有过渡件的单桩)；将塔设置在基座的顶部上；以及插入多个螺栓以穿过第一外凸缘和第二外凸缘，从而通过所述多个螺栓连接塔和基座，该第一外凸缘从塔的第一圆筒形部分的下端朝向塔的外侧伸出，而第二外凸缘从基座的第二圆筒形部分的上端朝向基座的外侧伸出。在第二外凸缘下面，伸出部分(诸如平台)从第二圆筒形部分向第二外凸缘部分下方伸出。而且，所述多个螺栓是双头螺栓。
本发明的方法的一个方面涉及一种根据本公开的组装风力涡轮机塔设施的方法，所述方法包括以下步骤：在水底设置单桩；将过渡件设置在单桩的顶部上；将塔设置在过渡件的顶部上；以及插入多个双头螺栓，以穿过第一外凸缘和第二外凸缘，从而通过所述多个双头螺栓连接塔和过渡件，该第一外凸缘从塔的第一圆筒形部分的下端朝向塔的外侧伸出，而第二外凸缘从过渡件的第二圆筒形部分的上端朝向过渡件的外侧伸出。在第二外凸缘下面，将平台设置在过渡件的外周上。
根据本公开，提供了一种风力涡轮机塔设施，该风力涡轮机塔设施可以更牢固地将塔连接至过渡件并且可以将平台放置在恰当的位置。
附图说明
图1是用于描述根据实施方式的风力涡轮机塔设施的构造的示意图。
图2A是根据实施方式的塔与过渡件之间的连接部分的截面图。
图2B是根据实施方式的塔与过渡件之间的连接部分的截面图。
图3是根据实施方式的在风力涡轮机塔设施上设置的盖帽(cap)的截面图。
图4是根据实施方式的被用于风力涡轮机塔设施的润滑脂的截面图。
图5A是根据实施方式的风力涡轮机塔设施的调节环的使用的正视图。
图5B是根据实施方式的被设置在风力涡轮机塔设施中的调节环的立体图。
图6A是示出根据实施方式的将螺母临时固定至双头螺栓的状态的示意图。
图6B是示出根据实施方式的向双头螺栓施加张力(tension)的状态的示意图。
图6C是示出根据实施方式的将双头螺栓上紧的状态的示意图。
图7A是用于描述根据实施方式的螺栓拉伸器装置将要被使用的状态的示意图。
图7B是用于描述根据实施方式的螺栓拉伸器正被使用的状态的示意图。
图8是根据实施方式的组装风力涡轮机塔设施的方法的流程图。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述实施方式。然而，除非特别指定，否则在实施方式中描述的组件的尺寸、材料、形状、相对位置等应被解释为仅是例示性的，而并非旨在限制本发明的范围。
例如，诸如“在某一方向上”、“沿着某一方向”、“平行”、“正交”、“居中”、“同心”以及“同轴”的相对或绝对布置的表达不应被解释为仅以严格的字面意义来指示该布置，而是还包括该布置按某一公差、或者按某一角度或某一距离进行相对位移从而可以实现相同功能的状态。
例如，诸如“相同”、“相等”以及“一致”的相等状态的表达不应被解释为仅指示特征严格相等的状态，而是还包括其中存在仍可以实现相同功能的公差或差异的状态。
此外，例如，诸如矩形或圆筒形的形状的表达不应被解释为仅是几何上严格的形状，而是还包括在可以实现相同效果的范围内具有不平坦或倒角的形状。
另一方面，诸如“包含”、“包括”、“具有”，“含有”以及“构成”的表达并非旨在排除其它组件。
(风力涡轮机塔设施的构造)
现在，对根据实施方式的风力涡轮机塔设施100的构造进行描述。图1是用于描述根据实施方式的风力涡轮机塔设施100的构造的示意图。该图示出了风力涡轮机塔设施100的外观。风力涡轮机塔设施100是与被安装在诸如湖泊、海洋、以及河流的水边上的风力涡轮机相关的设施。
如图1所示，风力涡轮机塔设施100包括：基座，该基座具有被设置在水中的单桩10，诸如被设置在水底(例如，经由抽吸桶或通过插入海床中)；以及被设置在单桩10的顶部上的过渡件20。应注意，表达“被设置在…的顶部上”涵盖两个实施方式，其中，将两个构件面对面地设置成一个在另一个上方(典型地经由凸缘连接)，以及将第一构件的端部设置成与第二构件有一些竖向重叠的实施方式(类似于例如头上的帽子或蛋杯中的蛋)。此外，风力涡轮机塔设施100包括被设置在过渡件20的顶部上的塔30。在塔30的顶部上，将机舱、轴毂、风力涡轮机叶片、发电机等(未示出)设置为用于进行风力发电的组件。风力涡轮机塔设施100可以是风力涡轮机的除了诸如机舱、轮毂、风力涡轮机叶片、发电机等的组件之外的部分，或者可以是包括这些组件的风力涡轮机。
塔30包括第一圆筒形部分31以及从第一圆筒形部分31的下端朝向塔30的外侧伸出的第一外凸缘32。基座(更具体地，图1中的过渡件20)包括第二圆筒形部分21以及从第二圆筒形部分21的上端朝向该过渡件20的外侧伸出的第二外凸缘22。
该塔30和过渡件20是通过多个双头螺栓40穿过第一外凸缘32和第二外凸缘22进行连接的。将第一螺母41设置在双头螺栓的下侧上，将第二螺母42设置在双头螺栓的上侧上。由于该螺栓是双头螺栓，因此将两个螺母可释放地连接至双头螺栓。如稍后描述的图2所示，可以将垫圈45设置在第一螺母41与第二外凸缘22之间以及第二螺母42与第一外凸缘32之间。或者可以使用凸缘螺母。
在图1中，以由操作者维护的平台50为例的伸出部分被设置在第二外凸缘22下面的过渡件20的外周上。平台50包括沿着过渡件20的外周设置的底板51和栏杆52。在图1中，简单地例示了平台50，以便使得容易看到塔30与过渡件20之间的连接部分。例如，诸如平台50的伸出部分可以覆盖过渡件20的整个圆周。非常优选的是，伸出部分是平台，但是当伸出部分是例如三桩式的基座或导管架(jacket)基座的腿部时，或者例如用于浮动基座的具有扩展直径的管状结构时，涉及本发明的其它有利实施方式的示例。
优选的是，风力涡轮机塔设施的基座包括选自由以下项组成的组中的基础部分：单桩基座、导管架基座、三桩式基座、重力基座以及浮动基座。而且，基座可选地还可以包括被设置在基础部分的顶部上的过渡件。特别优选类型的基座是包括被设置在单桩10的顶部上的过渡件20的基座，其中，过渡件包括第二圆筒形部分21，并且将平台50设置在过渡件20的外围上。
塔30的第一圆筒形部分31具有允许人员进入和离开塔30的入口60。入口位于塔的第一外凸缘上方，从而从平台到入口的楼梯70连接入口60和平台50。另选地，梯子而不是楼梯70可以连接入口和平台。可以将楼梯或梯子设置为塔的一部分、设置为基座的部分(诸如过渡件)或者设置为单独部分。
在图1所示的示例中，基座的过渡件20的第二圆筒形部分21的外径可以在被连接至单桩10的下部处扩大，并且优选地包括比第二外凸缘22的外径更大的外径。此外，过渡件20的底部的外径优选大于第二外凸缘22的外径。由此，可以提高作为基础的稳定性。如虚线所示，将单桩10的上部插入到过渡件20中。单桩10与过渡件20之间的径向空隙可以填充水泥浆(未示出)。
在此，如图2所示，如果W是第一外凸缘32和第二外凸缘22的内至外凸缘宽度，以及T是第一外凸缘32和第二外凸缘22的总凸缘厚度，则优选为1<(W/T)<3。此外，如果dbolt是双头螺栓40的直径，则优选为5×dbolt<W<11×dbolt。利用这种构造，即使因诸如波浪和风的外部环境而使安装条件严苛，也可以提供足够的强度。内至外凸缘宽度W是从第一外凸缘32或第二外凸缘22的外边缘到第二圆筒形部分21的内壁表面的宽度。例如，在第一内凸缘33是从第一外凸缘32起连续形成的情况下，第一外凸缘32的内至外凸缘宽度W包括第一外凸缘32的宽度和第一内凸缘33的宽度。与此相反，在不存在第一内凸缘33的情况下，第一外凸缘32的内至外凸缘宽度W不包括第一内凸缘33的宽度。第二外凸缘22的内至外凸缘宽度W是类似地限定的。
图2是根据实施方式的塔30与基座的过渡件20之间的连接部分的截面图。该图示出了连接部分的放大竖直横截面。如图2所示，该实施方式的塔30还包括从第一圆筒形部分31的下端朝向塔30的内侧伸出的第一内凸缘33。基座还包括从第二圆筒形部分21的上端朝向基座(在此被例示为过渡件20)的内侧伸出的第二内凸缘23。塔30和基座(诸如所示的过渡件20)是通过穿过第一内凸缘33和第二内凸缘23的多个螺栓40连接的。
因此，可以将塔30和基座10、20在第一外凸缘32和第二外凸缘22处进行连接，或者除了第一外凸缘32和第二外凸缘22之外，还可以在第一内凸缘33和第二内凸缘23处进行连接。在图2中，未示出穿过第一内凸缘33和第二内凸缘23的双头螺栓40，但是第一内凸缘33和第二内凸缘23是以与第一外凸缘32和第二外凸缘22相同的方式利用双头螺栓40进行固定的。
第一内凸缘33和第二内凸缘23优选为具有相同的内径和相同的厚度。结果，如图2所示，可以使第一内凸缘33和第二内凸缘23重叠，以使它们的内径对齐。
第一外凸缘32和第二外凸缘22优选为具有相同的外径和相同的厚度。结果，如图2所示，可以使第一外凸缘32和第二外凸缘22重叠，以使它们的外径对齐。
第一外凸缘32和第一内凸缘33可以由单个环形构件形成。即，可以将第一外凸缘32和第一内凸缘33成一体地形成为T形凸缘。这同样适用于第二外凸缘22和第二内凸缘23。此外，如图2所示，第一外凸缘32和第一内凸缘33可以具有相同的内至外凸缘宽度W和相同的厚度T/2，并且第二外凸缘22和第二内凸缘23可以具有相同的内至外凸缘宽度W和相同的厚度T/2。
如图2所示，可以将脚手架80设置在由过渡件20例示的基座的内侧上。使用脚手架80，操作者可以将第一内凸缘33固定至第二内凸缘23。将脚手架80优选地设置在与第二内凸缘23相距0.5m至2m的范围内，以使脚手架上的操作者可以够到连接位置。
已经发现，本发明在这样的实施方式中是特别有利的，即，其中，伸出部分沿水平面比外凸缘的外径伸出得更多，并且伸出部分的处于连接第一外凸缘32和第二外凸缘22的双头螺栓40正下方的上表面与第二外凸缘22的下表面之间的竖直距离L1短于连接塔30和基座10、20的所述双头螺栓40中的至少一个双头螺栓的双头螺栓长度L2。
如图2A所示，通过平台50的底板51例示的伸出部分的上表面与第二外凸缘22的下表面之间的距离L1可以短于双头螺栓40的长度L2。例如，当L2是400mm或更小(例如，370mm)时，L1可以是350mm或更小(例如，220mm)。在这种情况下，将伸出部分(这里是平台50的底板51)定位在靠近第二外凸缘22的高度处。在图2B中，伸出部分通过基座的腿部(10)来例示。在图2B中，伸出部分的处于双头螺栓40正下方的上表面由52标记，并且竖直距离L1也被标记。
风力涡轮机基座和风力涡轮机塔的凸缘在传统上是通过这样的典型螺栓来连接的，即，该螺栓具有一个固定端头和一个可拆卸螺母，这是因为这种螺栓紧固快且易于操纵。
对于图2所描述的情形，发现使用双头螺栓是非常有利的。双头螺栓是螺纹销(threaded pin)(有时也被称为双端螺纹螺栓)，沿该螺纹销的整个长度或者至少在两端附近的节段中带有螺纹，并且在两端附近配备有可拆卸螺母。这例如是由于第二外凸缘与伸出部分之间的距离L1可以比使用典型螺栓所能实现的距离短得多的缘故，其中，L1通常将大于500mm。如果伸出部分是平台并且将塔的入口放置在第一凸缘32(33)上方，那么使用双头螺栓允许较短的楼梯或梯子用于连接入口和平台，这导致节省材料(因此节省成本和重量)和/或通过减少楼梯倒下的冲击来增加安全性。而且，凸缘22、23、32、33的位置在结构上要高得多，因此当安装条件因外部环境(诸如波浪和风)而严苛时，这些凸缘可能需要做得更坚固(并且通常更厚)以保持强度。
图3是根据实施方式的在风力涡轮机塔设施10上设置的盖帽43的截面图。如图3所示，当利用第一螺母41将双头螺栓40插入第二外凸缘22中时，可以设置盖帽43以便覆盖双头螺栓40和第一螺母41的暴露部分。类似地，当利用第二螺母42将双头螺栓40插入第一外凸缘32中时，可以设置盖帽43以便覆盖双头螺栓40和第二螺母42的暴露部分。因此，通过利用盖帽43覆盖双头螺栓40和螺母(第一螺母41和第二螺母42)的暴露部分，可以防止双头螺栓40和螺母的暴露部分处的腐蚀。
图4是根据实施方式的被用于风力涡轮机塔设施100的润滑脂44的截面图。如图4所示，可以将润滑脂44施加至双头螺栓40和螺母(第一螺母41和第二螺母42)的暴露部分。因此，可以防止双头螺栓40和螺母的暴露部分处的腐蚀。在施加润滑脂44之后，可以设置盖帽43。
顺便提及，在将塔30连接至基座时，在风力涡轮机的运行方面，可能存在塔30的倾斜角度偏离可接受范围的情况。在这种情况下，必需调节塔30的倾斜角度。
图5A是根据实施方式的风力涡轮机塔设施100的调节环90的使用的正视图。在该图中未示出诸如双头螺栓40的组件。图5B是根据实施方式的被设置在风力涡轮机塔设施100中的调节环90的立体图。
如图5A所示，被设置在塔30与通过过渡件20例示的基座之间的调节环90使得可以使塔30的倾斜角度进入风力涡轮机的运行方面可接受的范围内。例如，在图5A中，过渡件20相对于竖直方向倾斜，并且过渡件20的上表面不是水平的。即使在这种情况下，也可以通过调节环90来将塔30的下表面调节成水平的。
如图5B所示，调节环90的厚度在圆周方向上是不均匀的。换句话说，调节环90的截面形状在圆周方向上随着位置而改变。调节环90优选为具有与第一外凸缘32和第二外凸缘22相同的外径。调节环90优选为具有与第一内凸缘33和第二内凸缘23相同的内径。
如果单个调节环90不足以进行调节，则可以组合多个调节环90以进行调节。例如，可以将1mm厚的调节环90与3mm厚的调节环90组合以调节4mm的厚度。因此，塔30的倾斜角度可以通过一个或更多个调节环90来加以调节。调节环90可以是单件式完整环，或者该环可以包括多个较小的节段，诸如2、4、10个或另一数量的节段，直至约20个节段。这使得调节环更容易制造、运输以及安装，特别是对于直径大于7米的塔来说。
(组装风力涡轮机塔设施的方法)
现在，对根据实施方式的组装风力涡轮机塔设施100的方法进行描述。组装风力涡轮机塔设施100的方法是指产生风力涡轮机塔设施100的方法。这里，将使用螺栓拉伸器装置200(参见稍后描述的图7A或图7B)的连接操作作为示例来进行描述。
在该示例中，为了在组装之前进行准备，将第一环形构件焊接至塔30的第一圆筒形部分31的下端，以形成第一外凸缘32和第一内凸缘33。此外，将第二环形构件焊接至基座的第二圆筒形部分21的上端，以形成第二外凸缘22和第二内凸缘23。在这种情况下，例如，如图2所示，将第一外凸缘32和第一内凸缘33成一体地形成，并且将第二外凸缘22和第二内凸缘23成一体地形成。此外，焊接提高了连接部分的强度。可以将这些步骤并入作为组装风力涡轮机塔设施100的方法的步骤。
图6A是示出根据实施方式的将螺母(第一螺母41或第二螺母42)临时固定至双头螺栓40的状态的示意图。图6B是示出根据实施方式的将双头螺栓40张紧的状态的示意图。图6C是示出根据实施方式的将双头螺栓40上紧的状态的示意图。
图7A是用于描述根据实施方式的螺栓拉伸器装置200将要被使用的状态的示意图。图7B是用于描述根据实施方式的螺栓拉伸器装置200正被使用的状态的示意图。
如图7A和图7B所示，螺栓拉伸器装置200包括：被设置在上部的拉出器(套筒)201、用于通过油压力提升拉出器201的主体202、被设置在下部的桥接件203、被配置为装配至要在桥接件203内上紧的螺母的螺母环204、以及被配置成经由螺母环204使螺母旋转的挠棒(tommy bar)205。主体202包括：活塞、测力传感器(load cell)以及密封构件，并且还包括孔212，通过该孔从液压泵(未示出)供油。在图7A和图7B中，截取了一部分构造(例如，桥接件203和螺母环204)以例示内部状态。
图8是根据实施方式的组装风力涡轮机塔设施100的方法的流程图，其中，基座包括单桩和过渡件，并且伸出部分是平台。参照图8，对根据实施方式的组装风力涡轮机塔设施100的方法进行描述。
首先，将单桩10设置在水底(步骤S1)。其次，将过渡件20设置在单桩10的顶部上(步骤S2)。在第二外凸缘22的下面将平台50定位在过渡件20的外周上。
将塔30设置在过渡件20的顶部上(步骤S3)。利用双头螺栓40将塔30和过渡件20进行连接(步骤S4)。将具体描述步骤S4的细节。对于基座基础部分是不同于单桩的另一类型的实施方式，然后将步骤S1调节成所使用的基座基础部分，具体地，导管架基座、三桩式基座、重力基座或浮动基座。对于基座不包括过渡件的实施方式，然后省略步骤S2并且将塔直接设置在基座基础部分上。
将双头螺栓40从第一外凸缘32的上侧插入，以穿过第一外凸缘32和第二外凸缘22。通过在塔30的外侧上使用螺栓拉伸器装置200，将张力施加至被插入通过第一外凸缘32和第二外凸缘22的双头螺栓40。
更具体地，将螺栓拉伸器装置200设置在第一外凸缘32处，并且使双头螺栓40(可选地，被预先设置成贯穿凸缘，并且将第二螺母42定位在双头螺栓40的上端附近)由螺栓拉伸器装置200保持。因此，将双头螺栓40固定。在这种状态下，将第一螺母41从第二外凸缘22的下面拧紧到双头螺栓40的下侧上。
然后，如图6A所示，从双头螺栓40的上侧拧紧第二螺母42。在这种状态下，第二螺母42处于临时固定状态。在图6A至图6C中，未示出螺栓拉伸器装置200。
然后，如图6B和图7A所示，使双头螺栓40由螺栓拉伸器装置200沿箭头所示的方向(即，向上)张紧。张力是由液压泵的供油而造成的。这时，临时固定的第二螺母42与双头螺栓40一起向上移动，并且在第二螺母42与第二外凸缘22的上表面之间形成间隙。如图7B所示，使第二螺母通过挠棒205转动并上紧，直到间隙消除。
可以重复执行该操作。然后，在双头螺栓40的螺栓长度或轴向力达到标准值，或者螺栓拉伸器装置200的油压力达到标准值之后，将第二螺母42上紧到双头螺栓40的上端上。此后，释放由螺栓拉伸器装置200施加至双头螺栓40的张力。因此，如图6C所示，使第二螺母42最终被上紧，并且双头螺栓40处于上紧状态。
通过对双头螺栓40中的各个双头螺栓执行该操作，将塔30和过渡件20在外侧位置处固定。
此外，插入多个双头螺栓40以穿过第一内凸缘33和第二内凸缘23。通过在塔30或过渡件20的内侧上使用螺栓拉伸器装置200，对被插入第一内凸缘33和第二内凸缘23中的双头螺栓40施加张力。更具体地，使双头螺栓40由螺栓拉伸器装置200保持，并且如上所述，将第一螺母41和第二螺母42附接至该双头螺栓。
通过对双头螺栓40中的各个双头螺栓执行该操作，将塔30和过渡件20在内侧位置处固定。
以这种方式，通过在外侧和内侧都固定塔30和过渡件20，提高了连接强度。可以首先执行内侧固定或者外侧固定。此外，在步骤S4中，可以将润滑脂44施加至螺母(第一螺母41、第二螺母42)和双头螺栓40，和/或可以设置盖帽43以覆盖螺母和双头螺栓40。在这种情况下，减少了腐蚀。此外，在步骤S4中，塔30的倾斜角度可以通过正在塔下面进行固定的沿圆周方向具有不均匀厚度的一个或更多个调节环90来加以调节。在实践中，在步骤S3之前设置调节环，其中，在步骤S4中在固定调节环之前设置塔。这使得可以使塔30的倾斜角度进入例如在风力涡轮机的运行方面可接受的范围内。
本公开不限于上面所公开的实施方式，而是包括对上述实施方式的修改，以及由这些实施方式的组合所组成的实施方式。
(结论)
例如，上述实施方式中描述的内容将被理解如下。
(1)根据本公开的实施方式的风力涡轮机塔设施(100)包括：基座(10、20)；以及塔(30)，该塔被设置在基座(10、20)的顶部上。塔(30)包括第一圆筒形部分(31)以及从第一圆筒形部分(31)的下端朝向塔(30)的外侧伸出的第一外凸缘(32)。基座(10、20)包括第二圆筒形部分(21)以及从第二圆筒形部分(21)的上端朝向基座(10、20)的外侧伸出的第二外凸缘(22)。塔(30)和基座(10、20)是通过多个螺栓(40)穿过第一外凸缘(32)和第二外凸缘进行连接的。在第二外凸缘(32)下面，伸出部分(50)从第二圆筒形部分(21)向第二外凸缘(32)下方伸出，并且所述多个螺栓(40)是双头螺栓(40)。
可以将伸出部分(诸如腿部、具有扩展直径的管状结构或者平台)设置在基座上以便于接近塔(例如，当伸出部分是平台时)，以确保良好的平衡(例如用于浮动基座)或者与海床的安全连接(例如用于导管架或三桩式基座)。两个外凸缘的连接可以以多种方式进行，包括：传统上使用具有一个固定端头和一个可拆卸螺母的典型螺栓，其中，可以使用典型的工具和操作过程。以传统的方式，塔(30)的第一外凸缘(32)和基座(20)的第二外凸缘(22)利用典型螺栓进行固定，操作者通常从第二外凸缘(22)下面插入螺栓，以便穿过第一外凸缘(32)和第二外凸缘，并且在所述凸缘的上侧上紧第二螺母(42)。因此，在第二外凸缘(22)与伸出部分(50)之间需要一定的空间。
在这点上，利用上述构造(1)，由于第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)是由多个螺栓(40)进行固定的，因此与使用典型螺栓的情况相比，可以使伸出部分(50)更靠近第二外凸缘(22)。已经发现，这可以导致在成本或重量方面节省材料。另外，利用上述构造(1)，由于将第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)进行固定，因此与(仅)内凸缘(例如，第一内凸缘33和第二内凸缘23)被固定的情况相比，可以更牢固地将塔(30)连接至基座(10、20)。
(2)在一些实施方式中，在上面的构造(1)中，伸出部分(50)是平台(50)。
利用上面的构造(2)，平台的设置例如允许作为安装螺栓的安全支承和/或作为(临时)存放要在风力涡轮机塔设施的安装或维护期间使用的组件和设备的场所。
(4)根据本公开的实施方式的风力涡轮机塔设施(100)(其可以采用上面的构造(2))包括：单桩(10)；被设置在单桩(10)的顶部上的过渡件(20)；以及被设置在过渡件(20)的顶部上的塔(30)。塔(30)包括第一圆筒形部分(31)以及从第一圆筒形部分(31)的下端朝向塔(30)的外侧伸出的第一外凸缘(32)。过渡件(20)包括第二圆筒形部分(21)以及从第二圆筒形部分(21)的上端朝向该过渡件(20)的外侧伸出的第二外凸缘(22)。该塔(30)和过渡件(20)是通过多个双头螺栓(40)穿过第一外凸缘(32)和第二外凸缘(33)进行连接的。在第二外凸缘(22)下面，将平台(50)设置在过渡件(20)的外周上。
通常，平台(50)的高度需要比预期最大波浪高度高出预定距离，并且比正好面向下的风力涡轮机叶片的下端低出预定距离(例如，6m)。此外，通常，将允许人进入和离开塔(3)的入口(60)设置在塔(30)的侧表面(第一圆筒形部分(31))上的比过渡件(20)与塔(30)之间的连接部分高出预定距离(例如，1m)的位置处，以防止变形。
将平台(50)优选地设置在不损害对塔(30)的以这样的位置设置的入口(60)的可接近性的高度处。考虑到这些条件，将平台(50)设置成低于第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)，以用于将塔(30)连接至基座(20)，并且优选地在过渡件(20)的外周上靠近第二外凸缘(22)。
两个外凸缘的连接可以以多种方式进行，包括：传统上使用具有一个固定端头和一个可拆卸螺母的典型螺栓，其中，可以使用典型工具和操作过程。以传统的方式，将塔(30)的第一外凸缘(32)和过渡件(20)的第二外凸缘(22)利用典型螺栓进行固定，操作者需要从平台(50)(即，从第二外凸缘(22)的下侧)插入螺栓，以便穿过第一外凸缘(32)和第二外凸缘，并且在所述凸缘的上侧上紧第二螺母(42)。因此，在第二外凸缘(22)与平台(50)之间需要一定的空间。
在这点上，利用上述构造(4)，由于第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)是由多个双头螺栓(40)进行固定的，因此与使用典型螺栓的情况相比，可以将平台(50)设置得更靠近第二外凸缘(22)。已经发现，这可以允许从平台更安全地进入塔和/或可以导致在成本或重量方面节省材料。另外，利用上述构造(4)，由于将第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)进行固定，因此与(仅)内凸缘(例如，第一内凸缘33和第二内凸缘23)被固定的情况相比，可以更牢固地将塔(30)连接至过渡件(20)。
(5)在一些实施方式中，在上面的构造(2)至(4)中的任一构造中，塔(30)的第一圆筒形部分(31)具有允许人员进入和离开塔(30)的入口(60)，并且楼梯(70)或梯子连接入口(60)和平台(50)。
利用上面的构造(5)，提供连接入口(60)和平台(50)的楼梯(60)或梯子提高了可接近性。此外，当利用上面的构造(1)，将平台(50)定位成更靠近第二外凸缘(22)时，楼梯(70)或梯子的长度被缩短，这可以减少楼梯和其它部分(比如过渡件起重机(若存在的话))的成本，通过减少在不太可能的楼梯倒下事件中的冲击来改进可接近性和/或改进安全性。
(6)在一些实施方式中，在上面的构造(1)至(5)中的任一构造中，塔(30)包括从第一圆筒形部分(31)的下端朝向塔(30)的内侧伸出的第一内凸缘(33)，基座(例如，基座的过渡件(20))包括从第二圆筒形部分(21)的上端朝向基座(20)的内侧伸出的第二内凸缘(23)，并且塔(30)和基座(20)是通过多个螺栓(40)穿过第一内凸缘(33)和第二内凸缘(23)进行连接的。
利用上面的构造(6)，由于在外侧和内侧都固定塔(30)和基座(20)，因此提高了连接强度。
(6A)在一些实施方式中，在上面的构造(6)中，塔(30)的第一内凸缘(33)和基座(20)的第二内凸缘(23)具有相同的内径和相同的厚度。
利用上面的构造(6A)，可以使内径重叠和对齐。因此，提高了连接强度。
(6B)在一些实施方式中，在上面的构造(1)至(6A)中的任一构造中，塔(30)的第一外凸缘(32)和基座(20)的第二外壳凸缘(22)具有相同的外径和相同的厚度。
利用上面的构造(6B)，可以使外径重叠和对齐。因此，提高了连接强度。
(7)在一些实施方式中，在上面的构造(1)至(6B)中的任一构造中，伸出部分沿水平面比外凸缘的外径伸出得更多。而且，伸出部分的上表面与第二外凸缘的下表面之间的竖直距离短于连接塔与基座的所述双头螺栓中的至少一个双头螺栓的双头螺栓长度。
如在上面的构造(1)中所述，由于使用了双头螺栓(40)，因此用于从平台(50)侧插入重型螺栓以穿过第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)的空间不是必需的。结果，可以采用上面的构造(7)，以使可以将伸出部(50)与第二外凸缘(22)之间的距离减小到非常低的距离。
(8)在一些实施方式中，在上面的构造(2)至(7)中的任一构造中，平台(50)的上表面与第二外凸缘(22)的下表面之间的距离短于所述双头螺栓(40)中的各个双头螺栓的长度。
如在上面的构造(1)中所述，由于使用了双头螺栓(40)，因此用于从平台(50)侧插入重型螺栓以穿过第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)的空间不是必需的。结果，可以采用上面的构造(6)，以使可以充分减小平台(50)与第二外凸缘(22)之间的距离。
(8A)在一些实施方式中，在上面的构造(1)至(8)中的任一构造中，将沿圆周方向厚度不均匀的一个或更多个调节环(90)设置在塔(30)与过渡件(20)之间。
利用上面的构造(8A)，可以使塔(30)的倾斜角度进入在风力涡轮机的运行方面可接受的范围内。
(9)在一些实施方式中，在上面的构造(1)至(8A)中的任一构造中，1<(W/T)<3，其中，W是第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)的内至外凸缘宽度，以及T是第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)的总凸缘厚度，并且5×dbolt<W<11×dbolt，其中，dbolt是所述双头螺栓(40)中的各个双头螺栓的直径。
利用上面的构造(9)，即使因诸如波浪和风的外部环境而使安装条件严苛，也可以提供足够的强度。
(9A)在一些实施方式中，在上面的构造(1)至(9)中的任一构造中，风力涡轮机塔设施包括：被设置在所述双头螺栓(40)中的各个双头螺栓上的螺母(41、42)；以及盖帽(43)，该盖帽覆盖双头螺栓(40)和螺母(41、42)的暴露部分。
利用上面的构造(9A)，通过利用盖帽(43)覆盖双头螺栓(40)和螺母(第一螺母41和第二螺母42)的暴露部分，可以防止双头螺栓(40)和螺母的暴露部分处的腐蚀。
(10)一种根据本公开的实施方式的组装风力涡轮机塔设施(100)的方法，所述方法包括以下步骤：将基座(10、20)设置在水中；以及将塔(30)设置在基座(10、20)的顶部上。插入多个螺栓(40)以穿过第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)，从而通过所述多个螺栓(40)连接塔(30)和基座(10、20)，该第一外凸缘从塔(30)的第一圆筒形部分(31)的下端朝向塔(30)的外侧伸出，而该第二外凸缘从基座(10、20)的第二圆筒形部分(21)的上端朝向基座(10、20)的外侧伸出。在第二外凸缘(22)下面，伸出部分(50)从第二圆筒形部分(21)向第二外凸缘部分(22)下方伸出，并且所述多个螺栓(40)是双头螺栓(40)。
利用上面的方法(10)，可以提供一种风力涡轮机塔设施(100)，该风力涡轮机塔设施可以更牢固地将塔(30)连接至过渡件(20)并且可以将平台(50)放置在恰当的位置。
(11)在一些实施方式中，在上面的构造(10)中，伸出部分(50)是平台(50)。
利用上面的构造(11)，平台的设置例如允许作为安装螺栓(40)的安全支承和/或作为(临时)存放要在风力涡轮机塔设施(100)的安装或维护期间使用的组件和设备的场所。
(12)在一些实施方式中，在上面的构造(11)中，将基座(10、20)设置在水中的步骤包括：将单桩(10)设置在水底，并且将过渡件(20)设置在单桩(10)的顶部上。过渡件(20)包括所述第二圆筒形部分(21)，并且平台(50)被设置在过渡件(20)的外围上。
利用上面的构造(12)，发现可以实现这样的风力涡轮机塔设施，即，该风力涡轮机塔设施可以允许从平台更安全地进入塔和/或可以在成本或重量方面节省材料。
(12A)在一些实施方式中，在上面的方法(10)或(11)中，所述方法包括以下步骤：通过在塔(30)的外侧上使用螺栓拉伸器装置(200)，来向被插入通过第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)的双头螺栓(40)施加张力。
利用上面的方法(12A)，例如，可以通过从上方插入双头螺栓(40)，并且在通过由螺栓拉伸器装置(200)在双头螺栓(40)上施加的张力向上拉动该双头螺栓的同时上紧第二螺母(42)来固定凸缘。可以将第一螺母(41)固定成防止在插入双头螺栓(40)之前发生移动，并且可以在插入双头螺栓(40)之后从下面上紧。因此，可以减少操作者的负担。
(13)在一些实施方式中，在上面的方法(10)至(12)中的任一方法中，所述方法包括以下步骤：插入多个双头螺栓(40)以穿过第一内凸缘(33)和第二内凸缘(23)，从而通过所述多个双头螺栓(40)连接塔(30)和过渡件(20)，该第一内凸缘从塔(30)的第一圆筒形部分(31)的下端朝向塔(30)的内侧伸出，而该第二内凸缘从过渡件(20)的第二圆筒形部分(21)的上端朝向过渡件(20)的内侧伸出。
利用上面的方法(13)，由于在外侧和内侧都固定塔(30)和过渡件(20)，因此，提高了连接强度。
(13A)在一些实施方式中，在上面的方法(12)中，所述方法包括以下步骤：通过在塔(30)或过渡件(20)的内侧上使用螺栓拉伸器装置(200)，来向被插入通过第一内凸缘(33)和第二内凸缘(23)的双头螺栓(40)施加张力。
利用上面的方法(13A)，通过使用螺栓拉伸器装置(200)来上紧螺栓，可以减少操作者的负担。
(14)在一些实施方式中，在上面的方法(10)至(13)中的任一方法中，所述方法包括以下步骤：从第一外凸缘(32)的上侧附接所述双头螺栓(40)中的各个双头螺栓以穿过第一外凸缘(32)和第二外凸缘(22)，并且固定双头螺栓(40)；将螺栓拉伸器装置(200)放置在第一外凸缘(32)处，并且通过螺栓拉伸器装置(200)保持双头螺栓(40)；将第一螺母(41)拧紧到双头螺栓(40)的下侧上，然后由螺栓拉伸器装置(200向双头螺栓(40)施加张力，并且此后将第二螺母(42)上紧在双头螺栓(40)的上侧上；以及释放由螺栓拉伸器装置(200)施加至双头螺栓(40)的张力。
利用上面的方法(14)，可以减少操作者在上紧螺栓时的负担。例如，操作者可以使用被设置在过渡件(20)的内侧上的平台(50)或脚手架(80)来进行螺栓上紧操作。
(14A)在一些实施方式中，在上面的方法(10)至(14)中的任一方法中，所述方法包括以下步骤：通过沿圆周方向厚度不均匀的一个或更多个调节环(90)来调节塔(30)的倾斜角度。
利用上面的方法(14A)，例如可以使塔(30)的倾斜角度进入风力涡轮机的运行方面可接受的范围内。

Claims (14)

1.一种风力涡轮机塔设施，所述风力涡轮机塔设施包括：
基座；以及
塔，所述塔被设置在所述基座的顶部上，
其中，所述塔包括第一圆筒形部分以及从所述第一圆筒形部分的下端朝向所述塔的外侧伸出的第一外凸缘，
其中，所述基座包括第二圆筒形部分以及从所述第二圆筒形部分的上端朝向所述基座的外侧伸出的第二外凸缘，
其中，所述塔和所述基座是通过多个螺栓穿过所述第一外凸缘和所述第二外凸缘进行连接的，
其中，在所述第二外凸缘的下面，伸出部分从所述第二圆筒形部分向所述第二外凸缘下方伸出，并且
其中，所述多个螺栓是双头螺栓。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机塔设施，
其中，所述伸出部分是平台。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机塔设施，
其中，所述基座包括选自由以下项组成的组中的基础部分：单桩基座、导管架基座、三桩式基座、重力基座以及浮动基座；并且
所述基座可选地还包括被设置在所述基础部分的顶部上的过渡件。
4.根据权利要求2或3所述的风力涡轮机塔设施，
其中，所述基座包括被设置在单桩的顶部上的过渡件，所述过渡件包括所述第二圆筒形部分，并且所述平台被设置在所述过渡件的外围上。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的风力涡轮机塔设施，
其中，所述塔的所述第一圆筒形部分具有允许人员进入和离开所述塔的入口，并且
其中，楼梯或梯子连接所述入口和所述平台。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的风力涡轮机塔设施，
其中，所述塔包括从所述第一圆筒形部分的下端朝向所述塔的内侧伸出的第一内凸缘，
其中，所述基座包括从所述第二圆筒形部分的上端朝向所述基座的内侧伸出的第二内凸缘，并且
其中，所述塔和基座是通过多个所述螺栓穿过所述第一内凸缘和所述第二内凸缘进行连接的，
并且其中，所述多个螺栓是双头螺栓。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的风力涡轮机塔设施，
其中，所述伸出部分沿水平面比所述外凸缘的外径伸出更多，并且所述伸出部分的上表面与所述第二外凸缘的下表面之间的竖直距离短于连接所述塔与所述基座的所述双头螺栓中的至少一个双头螺栓的双头螺栓长度。
8.根据权利要求2至7中的任一项所述的风力涡轮机塔设施，
其中，所述平台的上表面与所述第二外凸缘的下表面之间的距离短于所述双头螺栓中的各个双头螺栓的长度。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的风力涡轮机塔设施，
其中，1<(W/T)<3，其中，W是所述第一外凸缘和所述第二外凸缘的内至外凸缘宽度，并且T是所述第一外凸缘和所述第二外凸缘的总凸缘厚度，并且
其中，5×dbolt<W<11×dbolt，其中，dbolt是所述双头螺栓中的各个双头螺栓的直径。
10.一种组装风力涡轮机塔设施的方法，所述方法包括以下步骤：
将基座设置在水中；
将塔设置在所述基座的顶部上；以及
插入多个螺栓以穿过第一外凸缘和第二外凸缘，从而通过所述多个螺栓连接所述塔和所述基座，所述第一外凸缘从所述塔的第一圆筒形部分的下端朝向所述塔的外侧伸出，而所述第二外凸缘从所述基座的第二圆筒形部分的上端朝向所述基座的外侧伸出，
其中，在所述第二外凸缘下面，伸出部分从所述第二圆筒形部分向所述第二外凸缘部分下方伸出，并且
其中，所述多个螺栓是双头螺栓。
11.根据权利要求10所述的组装风力涡轮机塔设施的方法，其中，所述伸出部分是平台。
12.根据权利要求11所述的组装风力涡轮机塔设施的方法，其中，将基座设置在水中的步骤包括：将单桩设置在水底，并且将过渡件设置在所述单桩的顶部上，所述过渡件包括所述第二圆筒形部分，并且所述平台被设置在所述过渡件的外围上。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的组装风力涡轮机塔设施的方法，所述方法包括以下步骤：插入多个所述双头螺栓以穿过第一内凸缘和第二内凸缘，从而通过所述多个双头螺栓连接所述塔和所述过渡件，所述第一内凸缘从所述塔的所述第一圆筒形部分的所述下端朝向所述塔的内侧伸出，而所述第二内凸缘从所述过渡件的所述第二圆筒形部分的所述上端朝向所述过渡件的内侧伸出。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的组装风力涡轮机塔设施的方法，所述方法包括以下步骤：
从所述第一外凸缘的上侧附接所述双头螺栓中的各个双头螺栓，以穿过所述第一外凸缘和所述第二外凸缘，并且固定所述双头螺栓；
将螺栓拉伸器装置放置在所述第一外凸缘处，并且通过所述螺栓拉伸器装置保持所述双头螺栓；
将第一螺母拧紧到所述双头螺栓的下侧上，然后由所述螺栓拉伸器装置向所述双头螺栓施加张力，并且此后将第二螺母上紧在所述双头螺栓的上侧上；以及
释放由所述螺栓拉伸器装置施加至所述双头螺栓的所述张力。
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