CN117431993A - 一种采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，原有的风电基础结构为常见的风电扩展基础，包括上下焊接有环形锚板的原基础基础环，原基础基础环内侧浇筑成型为原中心台柱，原基础基础环外侧浇筑成型为原外部台柱；在原基础基础环上依次固定安装有扩建法兰、扩建塔筒法兰和新塔筒，扩建法兰周侧均匀布置若干根塔筒横撑和与塔筒横撑贯通的若干个环状水箱，扩建塔筒法兰外侧浇筑成型有用于固定塔筒横撑的新中部台柱，原扩展基础外安装有扩建板，环状水箱下部固定安装有支撑杆；该风电基础结构主要通过预制水箱装填水、扩建板、杆件及拉索提高基础的承载能力及抗倾覆性能来实现基础扩容，更加方便快速施工且减少了材料成本及施工成本。

Description

一种采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法

技术领域

本发明属于风电基础结构技术领域，尤其涉及一种采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法。

背景技术

风能作为一种清洁环保的可再生能源，受到关注。其中，陆上风电在整个风电市场中占有大部分份额。随着大容量风机逐渐成为主流，先前建造的风力发电机组由于装机容量过低，所带来的经济效益有限，而早期的风电场大多数都拥有较好的风能资源，对既有风电场进行更新或扩容，能够对资源进行有效的利用。

通过对上部风力发电机组进行更换，并对下部基础结构进行加固、扩容改造，是提高风电场的整体装机容量的途径之一。目前在对风力发电机进行扩容时，往往需要将风机塔筒的直径扩大，在风机塔筒的直径扩大后，现有的陆上风电基础无法方便、可靠地对直径扩大后的风机塔筒相连接，通常需要将现有的陆上风电基础拆除后，重新修建直径也相应扩大的新陆上风电基础。这时候，重新修建新陆上风电基础，存在造价高、工期长、大开挖、预应力锚栓组件更换难等问题。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，其在能够充分利用尚未达到设计使用年限的风电机组基础结构，并方便基础进行快速扩容改造，避免在将来扩容改造时，对下部基础结构重新进行设计建造所带来的造价高、工期长、大开挖、预应力锚栓组件更换难等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决上述现有风力发电机扩容时，通常需要将现有的陆上风电基础拆除后，重新修建直径也相应扩大的新陆上风电基础，存在造价高、工期长、大开挖、预应力锚栓组件更换难的问题，提供一种采用外加水箱式的陆上风电基础扩容方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，该方法直接在现有的风电基础结构原址上进行扩建，现有风电基础结构为常见的扩展基础，现有的风电基础结构包括上下焊接有环形锚板的原基础基础环，原基础基础环内侧浇筑成型为原中心台柱，原基础基础环外侧浇筑成型为原外部台柱，原外部台柱外侧为原扩展基础；原基础基础环上依次固定安装有扩建法兰、扩建塔筒法兰和新塔筒，扩建法兰周侧均匀布置若干根塔筒横撑和与塔筒横撑贯通的若干个环状水箱，扩建塔筒法兰外侧浇筑成型有用于固定塔筒横撑的新中部台柱，原扩展基础外安装有扩建板，环状水箱下部固定安装有支撑杆，通过原扩展基础外浇筑混凝土形成扩建板将支撑杆固定。

进一步，环状水箱顶部固定安装有水箱拉环，新塔筒上套装有塔筒拉环，塔筒拉环与对应环状水箱顶部水箱拉环之间通过塔筒拉索连接。

进一步，每个环状水箱顶部均开设有注水孔。有益效果：通过注水孔将对应环状水箱注满水后进行封闭。

进一步，相邻环状水箱连接处开设有卡槽，卡槽内固定安装有固定柱，固定柱上套装有外加钢板。有益效果：通过外加钢板卡接在相邻环状水箱的固定柱上，实现将相邻环状水箱固定连接。

进一步，原基础基础环上下环形锚板上开设有内外两圈螺栓孔，内层螺栓孔通过连接螺栓Ⅰ连接扩建法兰，扩建法兰圆周方向上开设有四层螺栓孔，最内层螺栓孔与原基础基础环上内层螺栓孔通过连接螺栓Ⅰ连接，扩建法兰从最内层数的第二层和第四层螺栓孔内贯穿有新塔筒连接锚栓，通过该新塔筒连接锚栓连接上部扩建塔筒法兰，扩建法兰从最内层数的第三层螺栓孔内插设固定螺栓，通过固定螺栓将扩建法兰与扩建塔筒法兰焊接固定。

进一步，塔筒横撑与环状水箱的连接处通过连接螺栓Ⅱ固定。

一种采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，包括以下步骤：

S1、将原风电基础的塔筒拆除后，留出原基础基础环，在原基础基础环上通过连接螺栓Ⅰ连接扩建法兰，扩建法兰与扩建塔筒法兰之间通过固定螺栓固定后再通过新塔筒连接锚栓进行固定连接，新塔筒连接锚栓穿出扩建塔筒法兰上对应螺栓孔后连接新塔筒；

S2、在扩建法兰周侧预埋若干根塔筒横撑后在浇筑扩建法兰外侧浇筑混凝土形成新中部台柱，新中部台柱将塔筒横撑固定；

S3、在塔筒横撑外侧安装环状水箱，环状水箱靠近塔筒横撑一侧与对应的塔筒横撑通过连接螺栓Ⅱ固定连接，与此同时，环状水箱下部的支撑杆位于原扩展基础外侧，通过在原扩展基础外侧浇筑混凝土实现将环状水箱进行固定；

S4、新塔筒上套装塔筒拉环，塔筒拉环与对应环状水箱顶部水箱拉环之间通过塔筒拉索连接，提高环状水箱和新塔筒的安装稳定性。

本发明的有益效果在于：

1、本发明所公开的外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，通过在原有风电基础的外围增设环状水箱，利用环状水箱内水的流动性来更好的实现风电基础的稳定性，且与环状水箱内侧相连的塔筒横撑端部浇筑在新中部台柱中，提高塔筒横撑与新中部台柱的连接稳定性，环状水箱的底部支撑杆浇筑在原扩展基础外侧的扩建板中，通过外伸扩建板提高了整个扩建风电基础的承载力，且整个环状水箱连接稳定性得到了保障，该扩建方法对原有风电场的风机基础进行了充分利用，在对风力发电机组进行扩容改造时，避免了对原有基础进行更换时所带来的混凝土、钢筋等材料的浪费及不必要的大规模开挖和回填的工程量，且无需申请额外的永久征地，大幅度节省了投入成本。

2、本发明所公开的外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，新塔筒上套装塔筒拉环，塔筒拉环与对应环状水箱顶部水箱拉环之间通过塔筒拉索连接，提高环状水箱的安装稳定性，也提高了扩建后新塔筒的稳定性；原风电基础的塔筒拆除后，在原基础基础环上依次固定安装有扩建法兰、扩建塔筒法兰和新塔筒，通过扩建法兰、扩建塔筒法兰的不同选择，可以适配不同直径的新风电塔筒，整个风电塔筒扩容时适应性更强。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，其设计科学，其能够充分利用尚未达到设计使用年限的风电机组基础结构，并方便基础进行快速扩容改造，可以灵活调整填充水量达到抗倾覆要求，使同一种水箱可以适应不同容量的扩容方案，减少成本，并且可以避免在将来扩容改造时，对下部基础结构重新进行设计建造所带来的造价高、工期长、大开挖、预应力锚栓组件更换难等问题，具有重大的实践意义。

通过应用本发明，能够对原有风电场的风机基础进行充分利用，避免更换原有风机基础时所带来的对原状土的破坏问题，为将来风机基础的扩容改造提供便利，提高其经济效益与社会效益。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明现有的风电基础结构中原基础基础环的结构示意图；

图2为本发明图1原风电基础结构中台柱基础的结构示意图；

图3为本发明图2原风电基础结构中台柱基础外侧安装扩展基础的结构示意图；

图4为本发明图3原风电基础结构中原基础基础环扩建后的结构示意图；

图5为本发明图4预埋塔筒横撑的结构示意图；

图6为本发明图5加装环状水箱的结构示意图一；

图7为本发明图5加装环状水箱的结构示意图二；

图8为本发明图7加装扩建板的结构示意图；

图9为本发明扩建后外加水箱式陆上风电基础结构的结构示意图；

图10为本发明图9中环状水箱的结构示意图。

附图标记：连接螺栓Ⅰ11、原中心台柱12、原基础基础环13、原外部台柱14、原扩展基础15、扩建法兰21、新塔筒连接锚栓22、扩建塔筒法兰23、新中部台柱24、塔筒横撑25、环状水箱26、连接螺栓Ⅱ27、扩建板28、新塔筒31、塔筒拉索32、塔筒拉环33、水箱拉环34、支撑杆35、外加钢板36、注水孔37。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1～3所示的现有的风电基础结构，包括上下焊接有环形锚板的原基础基础环13，原基础基础环13内侧浇筑成型为原中心台柱12，原基础基础环13外侧浇筑成型为原外部台柱14，原外部台柱14外侧为原扩展基础15，原基础基础环13上下环形锚板上开设有内外两圈螺栓孔，内层螺栓孔通过连接螺栓Ⅰ11连接扩建法兰21，扩建法兰21圆周方向上开设有四层螺栓孔，最内层螺栓孔与原基础基础环13上内层螺栓孔通过连接螺栓Ⅰ11连接，扩建法兰21从最内层数的第二层和第四层螺栓孔内贯穿有新塔筒连接锚栓22，通过该新塔筒连接锚栓22连接上部扩建塔筒法兰23，扩建塔筒法兰23外侧浇筑成型为新中部台柱24。扩建法兰21从最内层数的第三层螺栓孔内插设固定螺栓，通过固定螺栓将扩建法兰21与扩建塔筒法兰23焊接固定，固定螺栓能够确定扩建法兰21与扩建塔筒法兰23的连接高度，即新中部台柱24的高度。

新中部台柱24周侧均匀布置若干根塔筒横撑25和与塔筒横撑25贯通的若干个环状水箱26，塔筒横撑25与环状水箱26的连接处通过连接螺栓Ⅱ27固定。原扩展基础15外安装有扩建板28，环状水箱26下部固定安装有支撑杆35，通过原扩展基础15外浇筑混凝土形成扩建板28将支撑杆35固定。新中部台柱浇筑成型时能够将塔筒横撑25固定。

新中部台柱24上扩建塔筒法兰23圆周方向上开设有两层螺栓孔，新塔筒连接锚栓22分别穿过扩建塔筒法兰23、扩建法兰21螺栓孔后与新塔筒31固定连接。

环状水箱26顶部固定安装有水箱拉环34，新塔筒31上套装有塔筒拉环33，塔筒拉环33与对应环状水箱26顶部水箱拉环34之间通过塔筒拉索32连接，每个环状水箱26顶部均开设有注水孔37，通过注水孔37将对应环状水箱26注满水后进行封闭，环状水箱26内水可以在该环状水箱26和对应的塔筒横撑25之间流动，提高整个扩建风电基础的稳定性。相邻环状水箱26连接处开设有卡槽，卡槽内固定安装有固定柱，固定柱上套装有外加钢板36，通过外加钢板36卡接在相邻环状水箱26的固定柱上，实现将相邻环状水箱26固定连接。

如图4～10，该外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，包括以下步骤：

S1、将原风电基础的塔筒拆除后，留出原基础基础环13，在原基础基础环13上通过连接螺栓Ⅰ11连接扩建法兰21，扩建法兰21与扩建塔筒法兰23之间通过固定螺栓固定后再通过新塔筒连接锚栓22进行固定连接，新塔筒连接锚栓22穿出扩建塔筒法兰23上对应螺栓孔后连接新塔筒31；

S2、在扩建法兰21周侧预埋若干根塔筒横撑25后在浇筑扩建法兰21外侧浇筑混凝土形成新中部台柱24，新中部台柱24将塔筒横撑25固定；

S3、在塔筒横撑25外侧安装环状水箱26，环状水箱26靠近塔筒横撑25一侧一体成型安装有出水管，该出水管与对应的塔筒横撑25通过连接螺栓Ⅱ27固定连接，与此同时，环状水箱26下部的支撑杆35位于原扩展基础15外侧，通过在原扩展基础15外侧浇筑混凝土实现将环状水箱26进行固定；

S4、新塔筒31上套装塔筒拉环33，塔筒拉环33与对应环状水箱26顶部水箱拉环34之间通过塔筒拉索32连接，提高环状水箱26的安装稳定性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，该方法直接在现有的风电基础结构原址上进行扩建，现有风电基础结构为常见的扩展基础，现有的风电基础结构包括上下焊接有环形锚板的原基础基础环，原基础基础环内侧浇筑成型为原中心台柱，原基础基础环外侧浇筑成型为原外部台柱，原外部台柱外侧为扩展部分，其特征在于，原基础基础环上依次固定安装有扩建法兰、扩建塔筒法兰和新塔筒，所述扩建法兰周侧均匀布置若干根塔筒横撑和与塔筒横撑贯通的若干个环状水箱，所述扩建塔筒法兰外侧浇筑成型有用于固定塔筒横撑的新中部台柱，所述原扩展基础外安装有扩建板，所述环状水箱下部固定安装有支撑杆，通过所述原扩展基础外浇筑混凝土形成扩建板将支撑杆固定。

2.如权利要求1所述的采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，其特征在于，所述环状水箱顶部固定安装有水箱拉环，新塔筒上套装有塔筒拉环，塔筒拉环与对应环状水箱顶部水箱拉环之间通过塔筒拉索连接。

3.如权利要求1所述的采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，其特征在于，每个所述环状水箱顶部均开设有注水孔。

4.如权利要求1所述的采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，其特征在于，相邻所述环状水箱连接处开设有卡槽，卡槽内固定安装有固定柱，固定柱上套装有外加钢板。

5.如权利要求2所述的采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，其特征在于，所述原基础基础环上下环形锚板上开设有内外两圈螺栓孔，内层螺栓孔通过连接螺栓Ⅰ连接扩建法兰，扩建法兰圆周方向上开设有四层螺栓孔，最内层螺栓孔与原基础基础环上内层螺栓孔通过连接螺栓Ⅰ连接，扩建法兰从最内层数的第二层和第四层螺栓孔内贯穿有新塔筒连接锚栓，通过该新塔筒连接锚栓连接上部扩建塔筒法兰，扩建法兰从最内层数的第三层螺栓孔内插设固定螺栓，通过固定螺栓将扩建法兰与扩建塔筒法兰焊接固定。

6.如权利要求5所述的采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，其特征在于，所述塔筒横撑与环状水箱的连接处通过连接螺栓Ⅱ固定。

7.如权利要求6所述的采用外加水箱式的陆上风电基础结构扩容方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将原风电基础的塔筒拆除后，留出原基础基础环，在原基础基础环上通过连接螺栓Ⅰ连接扩建法兰，扩建法兰与扩建塔筒法兰之间通过固定螺栓固定后再通过新塔筒连接锚栓进行固定连接，新塔筒连接锚栓穿出扩建塔筒法兰上对应螺栓孔后连接新塔筒；

S2、在扩建法兰周侧预埋若干根塔筒横撑后在浇筑扩建法兰外侧浇筑混凝土形成新中部台柱，新中部台柱将塔筒横撑固定；

S3、在塔筒横撑外侧安装环状水箱，环状水箱靠近塔筒横撑一侧与对应的塔筒横撑通过连接螺栓Ⅱ固定连接，与此同时，环状水箱下部的支撑杆位于原扩展基础外侧，通过在原扩展基础外侧浇筑混凝土实现将环状水箱进行固定；

S4、新塔筒上套装塔筒拉，塔筒拉环与对应环状水箱顶部水箱拉环之间通过塔筒拉索连接，提高环状水箱和新塔筒的安装稳定性。