CN117823349A - 风力发电机组基础集约化系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风力发电机组基础集约化系统和施工方法，涉及风力设备及系统的领域，可以解决现有技术中的风力发电机系统占用大量土地面积的问题。风力发电机组包括塔架、安装于所述塔架的顶部的叶片和转子、安装于所述塔架的顶部的发电机，所述风力发电机组还包括用于与所述发电机电连接的箱式变压器，所述风力发电机组基础集约化系统包括埋设于地基的地基结构、连接于所述地基结构的顶部且露出地面的第一支撑结构和连接于所述支撑结构的周侧且露出地面的第二支撑结构，所述塔架连接于所述第一支撑结构的顶部，所述箱式变压器连接于所述第二支撑结构的顶部。

Description

风力发电机组基础集约化系统及其施工方法

技术领域

本申请涉及风力设备及系统的领域，具体涉及一种风力发电机组基础集约化系统和施工方法。

背景技术

风力发电机组是一种利用风能生成电能的系统，它们在可再生能源领域占有重要地位。典型的风力发电机组包括风轮叶片、转子、发电机、变速箱(在某些型号中)、塔架以及控制系统。风力作用于叶片，推动转子旋转，从而驱动发电机产生电能。这些组件通常安装在塔架上，以捕捉更强的风。风力发电机组的设计不仅要考虑效率和电能产量，还需考虑环境适应性和维护便捷性。随着技术的不断发展，风力发电机组变得更加高效、可靠，且对环境的影响越来越小。

在现有技术中，风力发电机组、箱式变压器及相关设施分布在不同的位置，风力发电机组需要足够的间隔以优化风能捕获，箱式变压器通常位于地面上。这种布局虽然有助于维护和操作，却占用大量土地面积，但在空间受限的地区，如城市郊区或近海地区，却可能导致土地利用效率低下。此外，独立的基础施工对环境的影响较大，包括土地破坏和对生态系统的干扰。

发明内容

为此，本申请提供一种风力发电机组基础集约化系统和施工方法，以解决现有技术中的风力发电机系统占用大量土地面积的问题。

为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种风力发电机组基础集约化系统，风力发电机组包括塔架、安装于所述塔架的顶部的叶片和转子、安装于所述塔架的顶部的发电机，所述风力发电机组还包括用于与所述发电机电连接的箱式变压器，所述风力发电机组基础集约化系统包括埋设于地基的地基结构、连接于所述地基结构的顶部且露出地面的第一支撑结构和连接于所述支撑结构的周侧且露出地面的第二支撑结构，所述塔架连接于所述第一支撑结构的顶部，所述箱式变压器连接于所述第二支撑结构的顶部。

可选地，所述地基结构包括多个埋设于地基的混凝土支撑柱，所述混凝土支撑柱的一端伸出地面，且伸出端连接于所述第一支撑结构内。

可选地，多个所述混凝土支撑柱分为多个第一支撑柱和多个第二支撑柱，所述第一支撑柱的直径大于所述第二支撑柱，所述第一支撑柱的长度小于所述第二支撑柱，所述第一支撑柱的顶端与所述第二支撑柱的顶端平齐，多个所述第一支撑柱和多个所述第二支撑柱均匀交错布置于所述第一支撑结构的顶部。

可选地，所述第一支撑结构为连接于多个所述混凝土支撑柱的混凝土圆柱体，所述塔架连接于所述混凝土圆柱体的顶部，所述第二支撑结构为混凝土圆台体，所述混凝土圆台体的中部具有用于容纳所述混凝土圆柱体的容纳腔，所述容纳腔沿所述混凝土圆台体的中轴线贯穿自身，所述混凝土圆台体的斜面具有用于安装所述箱式变压器的台阶。

可选地，所述塔架和所述混凝土圆台体之间连接有多个牵引绳，所述牵引绳的一端连接于所述塔架的顶部，另一端连接于所述混凝土圆台体的斜面，多个所述牵引绳沿所述塔架的周向方向均匀布置。

可选地，所述风力发电机组基础集约化系统还包括控制器，所述牵引绳连接有钢丝绳拉紧器，所述牵引绳还连接有拉力计，所述拉力计电连接于所述控制器，所述控制器与终端设备信号连接。

可选地，所述混凝土圆柱体与所述混凝土圆台体的中轴线共线。

本申请还公开一种风力发电机组基础集约化系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在地面挖掘基坑，在基坑的底部铺设垫层；

S2，在垫层上铺设回填土至第一施工水平面，在第一施工水平面上搭设用于浇筑第二支撑柱的第一模板组，且在第一模板组内布置第二支撑柱的钢筋骨架，在第一模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与第二支撑柱的钢筋骨架连接形成第二支撑柱，拆除第一模板组；

S3，继续在第一施工水平面铺设回填土至第二施工水平面，在第二施工水平面上搭设用于浇筑第一支撑柱的第二模板组，且在第二模板组内布置第一支撑柱的钢筋骨架，在第二模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与第二支撑柱的钢筋骨架连接形成第二支撑柱，拆除第二模板组，在第二施工水平面继续铺设回填土至地面；

S4，在地面搭设用于浇筑混凝土圆柱体的第三模板组，第一支撑柱的端部和第二支撑柱的端部位于第三模板组内，在第三模板组内布置混凝土圆柱体的钢筋骨架，在第三模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与混凝土圆柱体的钢筋骨架连接形成混凝土圆柱体，拆除第三模板组；

S5，在混凝土预制场预先制成多个混凝土圆台体拼接件，将多个混凝土圆台体拼接件通过起吊设备沿混凝土圆柱体的周向方向吊装到混凝土圆柱体的周侧，将砂浆浇灌到相邻混凝土圆台体拼接件之间的缝隙以及混凝土圆台体拼接件与混凝土圆柱体的缝隙；

S6，将塔架、叶片、转子和发电机通过起吊设备安装到混凝土圆柱体的顶部，并使塔架的中轴线与混凝土圆柱体的中轴线共线，将牵引绳的两端分别连接在塔架的顶部和混凝土圆台体的斜面，将箱式变压器及附属设备安装在混凝土圆台体的台阶上。

相比现有技术，本申请至少具有以下有益效果：

地基结构对第一支撑结构进行支撑，第一支撑结构对塔架、叶片、转子和发电机进行支撑，第二支撑结构和第一支撑结构连接在一起，用于安装箱式变压器，还可以安装其他附属设备。这样的布局将风力发电机组的各个设备集成安装在一起，大大减少了对土地的占用，提高了土地利用效率，特别适用于空间受限的区域。此外，集约化系统减少了环境破坏和生态干扰，同时简化了施工和维护过程，降低了整体成本，提高了系统的经济效益和运营效率。

附图说明

为了更直观地说明现有技术以及本申请，下面给出几个示例性的附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。

图1为本申请一个实施例提供的一种风力发电机组基础集约化系统的整体结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的一种风力发电机组基础集约化系统的部分结构俯视图；

图3为本申请一个实施例提供的一种风力发电机组基础集约化系统的地基结构的结构示意图。

附图标记说明：

1、地基结构；11、第一支撑柱；12、第二支撑柱；2、第一支撑结构；3、第二支撑结构；31、混凝土圆台体拼接件；32、台阶；4、风力发电机组；41、塔架；42、转子；43、叶片；5、基坑；51、第一施工水平面；52、第二施工水平面。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。

参考图1-3，本申请公开一种风力发电机组基础集约化系统，风力发电机组4包括塔架41、安装于塔架41的顶部的叶片43和转子42、安装于塔架41的顶部的发电机，风力发电机组4还包括用于与发电机电连接的箱式变压器，风力发电机组4基础集约化系统包括埋设于地基的地基结构1、连接于地基结构1的顶部且露出地面的第一支撑结构2和连接于支撑结构的周侧且露出地面的第二支撑结构3，塔架41连接于第一支撑结构2的顶部，箱式变压器连接于第二支撑结构3的顶部。

地基结构1对第一支撑结构2进行支撑，第一支撑结构2对塔架41、叶片43、转子42和发电机进行支撑，第二支撑结构3和第一支撑结构2连接在一起，用于安装箱式变压器，还可以安装其他附属设备。这样的布局将风力发电机组4的各个设备集成安装在一起，大大减少了对土地的占用，提高了土地利用效率，特别适用于空间受限的区域。此外，集约化系统减少了环境破坏和生态干扰，同时简化了施工和维护过程，降低了整体成本，提高了系统的经济效益和运营效率。

地基结构1包括多个埋设于地基的混凝土支撑柱，混凝土支撑柱的一端伸出地面，且伸出端连接于第一支撑结构2内。

多个混凝土支撑柱的设计不仅提供了坚固的基础，而且通过其在地基中的分布，有效分散了上部结构的重量和风荷载，减少了对土壤的压力。此外，混凝土支撑柱的使用有助于降低地震或其他自然灾害带来的风险，增强了整体结构的安全性和耐用性。

多个混凝土支撑柱分为多个第一支撑柱11和多个第二支撑柱12，第一支撑柱11的直径大于第二支撑柱12，第一支撑柱11的长度小于第二支撑柱12，第一支撑柱11的顶端与第二支撑柱12的顶端平齐，多个第一支撑柱11和多个第二支撑柱12均匀交错布置于第一支撑结构2的顶部。

第一支撑柱11的较大直径提供了更大的支撑面积，有助于承受较重的负载，而第二支撑柱12的较长长度则提供了更深的支撑深度，增加了整体结构的稳定性。这种配置特别适合地基较软的场地，有效预防由于土壤下沉或不均匀沉降引起的结构变形。

第一支撑结构2为连接于多个混凝土支撑柱的混凝土圆柱体，塔架41连接于混凝土圆柱体的顶部，第二支撑结构3为混凝土圆台体，混凝土圆台体的中部具有用于容纳混凝土圆柱体的容纳腔，容纳腔沿混凝土圆台体的中轴线贯穿自身，混凝土圆台体的斜面具有用于安装箱式变压器的台阶32。

混凝土圆柱体和圆台体的设计不仅增强了结构的稳定性，还提供了灵活性和空间效率。这种设计有助于减少风力发电机组4和变压器之间的电缆长度，从而降低了能量损失和施工成本。

塔架41和混凝土圆台体之间连接有多个牵引绳，牵引绳的一端连接于塔架41的顶部，另一端连接于混凝土圆台体的斜面，多个牵引绳沿塔架41的周向方向均匀布置。

多个牵引绳的设置不仅增加了结构的稳定性，还提供了额外的安全保障。这些牵引绳均匀分布在塔架41周围，有助于在风力变化时保持塔架41的平衡和稳定。此外，牵引绳的使用也降低了由于极端天气条件(如强风)对塔架41造成的应力。

风力发电机组4基础集约化系统还包括控制器，牵引绳连接有钢丝绳拉紧器，牵引绳还连接有拉力计，拉力计电连接于控制器，控制器与终端设备信号连接。

控制器和钢丝绳拉紧器的结合提供了一种高效的方式来监控和调节牵引绳的张力，确保了结构的稳定性和安全性。拉力计的使用允许实时监控张力的变化，确保牵引绳始终保持在最佳状态。这种智能化的控制系统不仅增加了系统的可靠性，还降低了维护成本和时间。

其中，钢丝绳拉紧器、控制器和拉力计均为现有技术，本申请不再赘述。

混凝土圆柱体与混凝土圆台体的中轴线共线。

混凝土圆柱体和混凝土圆台体中轴线的共线性设计确保了塔架41与基础之间的精确对齐，这对于维持整个结构的平衡和稳定性至关重要。共线性设计减少了因对齐不当造成的额外应力，从而提高了结构的耐用性和安全性。

本申请还公开一种风力发电机组基础集约化系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在地面挖掘基坑5，在基坑5的底部铺设垫层；

S2，在垫层上铺设回填土至第一施工水平面51，在第一施工水平面51上搭设用于浇筑第二支撑柱12的第一模板组，且在第一模板组内布置第二支撑柱12的钢筋骨架，在第一模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与第二支撑柱12的钢筋骨架连接形成第二支撑柱12，拆除第一模板组；

S3，继续在第一施工水平面51铺设回填土至第二施工水平面52，在第二施工水平面52上搭设用于浇筑第一支撑柱11的第二模板组，且在第二模板组内布置第一支撑柱11的钢筋骨架，在第二模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与第二支撑柱12的钢筋骨架连接形成第二支撑柱12，拆除第二模板组，在第二施工水平面52继续铺设回填土至地面；

S4，在地面搭设用于浇筑混凝土圆柱体的第三模板组，第一支撑柱11的端部和第二支撑柱12的端部位于第三模板组内，在第三模板组内布置混凝土圆柱体的钢筋骨架，在第三模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与混凝土圆柱体的钢筋骨架连接形成混凝土圆柱体，拆除第三模板组；

S5，在混凝土预制场预先制成多个混凝土圆台体拼接件31，将多个混凝土圆台体拼接件31通过起吊设备沿混凝土圆柱体的周向方向吊装到混凝土圆柱体的周侧，将砂浆浇灌到相邻混凝土圆台体拼接件31之间的缝隙以及混凝土圆台体拼接件31与混凝土圆柱体的缝隙；混凝土圆台体拼接件31是将混凝土圆台体沿自身周向方向均匀分隔为多个进行预制，以便于运输和安装。

S6，将塔架41、叶片43、转子42和发电机通过起吊设备安装到混凝土圆柱体的顶部，并使塔架41的中轴线与混凝土圆柱体的中轴线共线，将牵引绳的两端分别连接在塔架41的顶部和混凝土圆台体的斜面，将箱式变压器及附属设备安装在混凝土圆台体的台阶32上。塔架41和附属设备的安装是整个项目的收尾工作。确保塔架41的精确对齐和牵引绳的正确安装。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。

上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种风力发电机组基础集约化系统，风力发电机组包括塔架、安装于所述塔架的顶部的叶片和转子、安装于所述塔架的顶部的发电机，所述风力发电机组还包括用于与所述发电机电连接的箱式变压器，其特征在于，所述风力发电机组基础集约化系统包括埋设于地基的地基结构、连接于所述地基结构的顶部且露出地面的第一支撑结构和连接于所述支撑结构的周侧且露出地面的第二支撑结构，所述塔架连接于所述第一支撑结构的顶部，所述箱式变压器连接于所述第二支撑结构的顶部。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组基础集约化系统，其特征在于，所述地基结构包括多个埋设于地基的混凝土支撑柱，所述混凝土支撑柱的一端伸出地面，且伸出端连接于所述第一支撑结构内。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组基础集约化系统，其特征在于，多个所述混凝土支撑柱分为多个第一支撑柱和多个第二支撑柱，所述第一支撑柱的直径大于所述第二支撑柱，所述第一支撑柱的长度小于所述第二支撑柱，所述第一支撑柱的顶端与所述第二支撑柱的顶端平齐，多个所述第一支撑柱和多个所述第二支撑柱均匀交错布置于所述第一支撑结构的顶部。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组基础集约化系统，其特征在于，所述第一支撑结构为连接于多个所述混凝土支撑柱的混凝土圆柱体，所述塔架连接于所述混凝土圆柱体的顶部，所述第二支撑结构为混凝土圆台体，所述混凝土圆台体的中部具有用于容纳所述混凝土圆柱体的容纳腔，所述容纳腔沿所述混凝土圆台体的中轴线贯穿自身，所述混凝土圆台体的斜面具有用于安装所述箱式变压器的台阶。

5.根据权利要求4所述的风力发电机组基础集约化系统，其特征在于，所述塔架和所述混凝土圆台体之间连接有多个牵引绳，所述牵引绳的一端连接于所述塔架的顶部，另一端连接于所述混凝土圆台体的斜面，多个所述牵引绳沿所述塔架的周向方向均匀布置。

6.根据权利要求5所述的风力发电机组基础集约化系统，其特征在于，所述风力发电机组基础集约化系统还包括控制器，所述牵引绳连接有钢丝绳拉紧器，所述牵引绳还连接有拉力计，所述拉力计电连接于所述控制器，所述控制器与终端设备信号连接。

7.根据权利要求4所述的风力发电机组基础集约化系统，其特征在于，所述混凝土圆柱体与所述混凝土圆台体的中轴线共线。

8.一种风力发电机组基础集约化系统的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，在地面挖掘基坑，在基坑的底部铺设垫层；

S2，在垫层上铺设回填土至第一施工水平面，在第一施工水平面上搭设用于浇筑第二支撑柱的第一模板组，且在第一模板组内布置第二支撑柱的钢筋骨架，在第一模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与第二支撑柱的钢筋骨架连接形成第二支撑柱，拆除第一模板组；

S3，继续在第一施工水平面铺设回填土至第二施工水平面，在第二施工水平面上搭设用于浇筑第一支撑柱的第二模板组，且在第二模板组内布置第一支撑柱的钢筋骨架，在第二模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与第二支撑柱的钢筋骨架连接形成第二支撑柱，拆除第二模板组，在第二施工水平面继续铺设回填土至地面；

S4，在地面搭设用于浇筑混凝土圆柱体的第三模板组，第一支撑柱的端部和第二支撑柱的端部位于第三模板组内，在第三模板组内布置混凝土圆柱体的钢筋骨架，在第三模板组内浇筑混凝土，经过规定时间的养护，使混凝土与混凝土圆柱体的钢筋骨架连接形成混凝土圆柱体，拆除第三模板组；

S5，在混凝土预制场预先制成多个混凝土圆台体拼接件，将多个混凝土圆台体拼接件通过起吊设备沿混凝土圆柱体的周向方向吊装到混凝土圆柱体的周侧，将砂浆浇灌到相邻混凝土圆台体拼接件之间的缝隙以及混凝土圆台体拼接件与混凝土圆柱体的缝隙；

S6，将塔架、叶片、转子和发电机通过起吊设备安装到混凝土圆柱体的顶部，并使塔架的中轴线与混凝土圆柱体的中轴线共线，将牵引绳的两端分别连接在塔架的顶部和混凝土圆台体的斜面，将箱式变压器及附属设备安装在混凝土圆台体的台阶上。