CN209261735U - 一种外拉索式塔筒及包括该塔筒的风电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外拉索式塔筒及包括该塔筒的风电机组，包括筒体，所述筒体中下段设有两组不同角度的斜向拉索，斜向拉索通过筒体的中心轴线，斜向拉索沿径向对称设置；所述斜向拉索的两端设置有减振装置，所述减振装置包括套管、支架、阻尼器、弧形胶垫、支座，所述套管为钢套管，所述套管内壁上设置有支架和支座；所述支架和支座用于固定阻尼器；本实用新型可以减小塔筒所受的拉力，从而降低了风电机组对塔筒强度和刚度的要求，使钢材用量减少，降低生产制造成本，并且方便运输、吊装及维护；同时还可以解决在恶劣条件下产生的强烈振动对拉索的破坏，使拉索满足塔筒的工况要求，从而提高塔筒的稳定性和安全性。

Description

一种外拉索式塔筒及包括该塔筒的风电机组

技术领域

本实用新型涉及一种外拉索式塔筒及包括该塔筒的风电机组，属于风力发电机组的辅助设备技术领域。

背景技术

风电塔筒就是风力发电的塔杆，在风力发电机组中主要是支撑其机械部件，发电系统，承受风轮的作用力和风作用在塔架上的力（弯矩、推力及对塔架的扭力）；同时吸收机组震动。风电塔筒不仅要有一定的高度，使风力机处在较为合理的位置上运转；而且还应有足够的强度与刚度，以保证在台风或暴风袭击时，不会使整机倾倒。

传统形式的钢制塔筒为满足兆瓦级风电机组的强度刚度要求，通常采用加大塔筒直径和增加塔筒壁厚的方式，而塔筒直径受公路运输高度和宽度限制，不能太大，只能通过进一步增加塔筒的壁厚，但是随着塔筒壁厚的增加直接导致钢材用量加大，塔筒制造成本提高；同时塔筒重量也相应增大，导致塔筒运输困难、吊装困难，且后期维护费用高，塔筒的经济性较差。

为了解决以上问题，行业内做了很多尝试和研究，如：

申请人青岛中天斯壮科技有限公司, 同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司于2017年3月31日申请了一项申请号为CN201710205863.6的发明专利，该发明公布了一种切线对拉拉索及使用该拉索的风力发电塔。在风力发电塔的叶轮以下的塔筒位置，通过第一螺栓节点将两根预应力拉索的中部分别固定在塔筒壁两侧的切线方向上，拉索两端锚固在地面上。由于拉索不经过塔筒中心，拉索拉力对塔筒提供初始扭转刚度，避免塔筒的频繁扭转振动给拉索节点带来的疲劳问题，此外，第一螺栓节点采用抗剪第一螺栓与筒壁连接，避免了焊接连接，提高了抗疲劳性能。

1、上述发明的技术方案采用的是拉索沿塔筒外壁呈切线对拉的方式布置，仅能对钢塔提供抗侧刚度，提高塔筒抗侧承载能力，并不能提高塔筒承受风电机组自身重力的所需的强度和刚度，从而也就不能解决现有技术中通过增加直径和壁厚达到高塔筒对强度和高度的要求，造成材料的浪费，成本的增加和吊装、运输困难等问题；

2、在遇到强风、台风等恶劣天气时，不但分电机组的工况复杂多变，同时上述发明中所采用的切线对拉拉索自身也会产生强烈的振动，由振动产生的附加力极易造成斜拉索过度疲劳和外层防护保护层的破坏，从而使拉索不能满足塔筒的工况要求，影响塔筒的稳定性和安全性；

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种外拉索式塔筒及包括该塔筒的风电机组，可以减小塔筒所受的拉力，从而降低了风电机组对塔筒强度和刚度的要求，使钢材用量减少，降低生产制造成本，并且方便运输、吊装及维护；同时还可以解决在恶劣条件下产生的强烈振动对拉索的破坏，使拉索满足塔筒的工况要求，从而提高塔筒的稳定性和安全性。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种外拉索式塔筒， 包括筒体，所述筒体设为上中下三段，每段筒体之间通过法兰固定连接；每段筒体内设置有平台；

所述筒体中下段设有两组不同角度的斜向拉索，两组斜向拉索与地面的夹角分别为30°-45°和50°-75°；上面一组斜向拉索设置在叶轮最低位置向下至少3米处，使叶轮旋转时与斜向拉索不干涉；斜向拉索通过筒体的中心轴线，斜向拉索沿径向对称设置；所述斜向拉索的两端设置有减振装置，所述减振装置包括套管、支架、阻尼器、弧形胶垫、支座，所述套管为钢套管，套管套接在斜向拉索的端头上，所述套管内壁上设置有支架和支座；所述支架和支座用于固定阻尼器；所述弧形胶垫材料为高阻尼橡胶；弧形胶垫与斜向拉索的外圆面相互配合；

进一步的，斜向拉索通过连接固定装置与地面和筒体分别固定连接并且拉紧；所述连接固定装置包括第一连接固定装置和第二连接固定装置；所述第一连接固定装置设置在中下段筒体内平台的上方；所述第一连接固定装置包括锚固块、锚紧圈和锚接头，所述锚固块设置在筒体的内壁上，所述斜向拉索与锚固块锚固连接，所述斜向拉索的顶端通过锚紧圈和锚接头固定；

进一步的，所述第二连接固定装置沿圆周均匀设置在筒体外围地面上；第二连接固定装置包括边地基、加强筋板和耳板；所述边地基上设有加强筋板和耳板；所述耳板与加强筋板焊接固定连接；所述耳板和加强筋板预埋在边地基下；所述耳板数量为两个，耳板上设有安装孔；

进一步的，所述支架焊接固定在套管的内壁上，所述支架为弧形板状，所述支架包括第一凸耳和第一铰接孔；所述第一凸耳数量为两个，分别设置在支架的两端，第一凸耳上设有第一铰接孔；

进一步的，所述支座还用于支撑斜向拉索，所述支座与支架间隔一定距离设置，所述一定距离适合放置阻尼器；所述支座的两端与套管的内壁焊接固定；所述支座包括第二凸耳和支撑台，所述第二凸耳数量为两个，两个第二凸耳分别设置在支座的两端；所述第二凸耳上设有第二铰接孔；所述支撑台设置在支座的中部位置，支撑台包括弧形台面，所述弧形台面上设置有弧形胶垫；

进一步的，所述减振装置还包括卡箍和第二螺栓，所述卡箍用于固定斜向拉索，所述卡箍的环形面与斜向拉索的外圆面相配合；所述斜向拉索通过卡箍和第二螺栓将固定在支座上；

进一步的，所述阻尼器设置在支架和支座之间，阻尼器的数量为两个；两个阻尼器分别设置在斜向拉索的两侧，两个阻尼器之间成一定夹角设置；阻尼器的一端与支架铰接固定，阻尼器的另一端与支座铰接固定；所述阻尼器优选液压阻尼器；

一种风电机组，包括以上所述的外拉索式塔筒；

本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

1、通过在塔筒的外围发散式设置两组斜向拉索，每根拉索通过塔筒中心，并且对称设置，两组斜向拉索的设置，可以分担塔筒所受的拉力，从而降低风电机组对塔筒强度和刚度的要求，因此可以有效减小塔筒直径、厚度， 降低塔筒的生产、运输和安装成本；

2、在斜向拉索的两端设置减振装置，减振装置的设置有效避免了斜向拉索由于振动引起的过度疲劳和外层防护保护层的破坏，从而使斜向拉索以更佳的状态满足塔筒的工况要求，提高了塔筒的稳定性和安全性。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是第一连接固定装置固定连接示意图；

图4是第二连接固定装置固定连接示意图；

图5是图4的左视图；

图6是第一连接固定装置中减震器位置示意图；

图7是第二连接固定装置中减震器位置示意图；

图8是图7中A-A截面放大图；

图9是支架结构示意图；

图10支座结构示意图；

图中，

1-筒体，2-第一连接固定装置，21-锚固块， 22-锚紧圈，23-锚接头，3-斜向拉索，31-第一拉索接头，4-第二连接固定装置，41-边地基，42-加强筋板，43-耳板， 5-平台， 6-第一螺栓，7-垫片，8-螺母，9-减振装置，91-套管，92-支架，921-第一凸耳，922-第一铰接孔，93-阻尼器，94-橡胶垫，95-支座，96-卡箍，97-第二螺栓，951-第二凸耳，952-支撑台，953-第二铰接孔。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1一种外拉索式塔筒

如图1-2所示，本实用新型提供一种外拉索式塔筒，包括筒体1、连接固定装置和斜向拉索3，所述斜向拉索3呈发散式设置在筒体1的外围，斜向拉索3通过筒体1的中心轴线，斜向拉索3沿径向对称设置，斜向拉索3通过连接固定装置与地面和筒体1分别固定连接并且拉紧；

所述筒体1设为上中下三段，每段筒体之间通过法兰固定连接；每段筒体1内设置有平台5；所述平台5便于安装和维护塔筒；

所述斜向拉索3设置两组，每组设置若干根拉索；两组斜向拉索3成不同角度布置在筒体1的外围，两组斜向拉索3与地面的夹角分别为30°-45°和50°-75°；两组斜向拉索3成不同角度设置可以使两组斜向拉索之间互相不干涉并且排列整齐有序；上面一组斜向拉索3设置在叶轮最低位置向下至少3米处，使叶轮旋转时与斜向拉索3不干涉；

如图4-5所示，所述斜向拉索3一端通过连接固定装置与筒体1锚固连接；所述斜向拉索3的另一端设有拉索接头31，所述拉索接头31上设有第一螺栓孔；斜向拉索3另一端通过连接固定装置与地面固定连接；斜向拉索3呈拉紧状态；拉紧状态的斜向拉索3可以分担塔筒所受的拉力，从而降低风电机组对塔筒强度和刚度的要求，因此可以有效减小塔筒直径、厚度， 降低塔筒的生产、运输和安装成本。

如图1-5所示，所述连接固定装置包括第一连接固定装置2和第二连接固定装置4；所述第一连接固定装置2使斜向拉索3的一端与筒体1固定连接；所述第一连接固定装置2设置两组，每组中设置若干个第一连接固定装置2；每组第一连接固定装置2沿圆周均匀设置在中下段筒体1的内壁上；两组第一连接固定装置2分别设置在中下段筒体1内平台5的上方，便于工作人员对拉索进行安装和维护；

所述第一连接固定装置2包括锚固块21、锚紧圈22和锚接头23，所述锚固块21设置在筒体1的内壁上，所述斜向拉索3与锚固块21锚固连接，所述斜向拉索3的顶端通过锚紧圈22和锚接头23固定；

所述第二连接固定装置4将斜向拉索3的另一端与地面固定连接；第二连接固定装置4沿圆周均匀设置在筒体1外围地面上；第二连接固定装置4包括边地基41、加强筋板42和耳板43；所述边地基41上设有加强筋板42和耳板43；所述耳板43与加强筋板42焊接固定连接；所述耳板43和加强筋板42预埋在边地基41下；所述耳板43数量为两个，耳板43上设有安装孔；

第二连接固定装置4还包括第一螺栓6、垫片7和螺母8，斜向拉索3的拉索接头31与耳板43插接连接，所述第一螺栓6依次通过拉索接头31的第一螺栓孔、耳板43上的安装孔和垫片7与螺母8拧紧；

本实施例所述外拉索式塔筒，通过在筒体1外围发散式设置两组不同角度斜向拉索3，两组斜向拉索3分担塔筒所受的拉力，可以降低风电机组对塔筒强度和刚度的要求，因此可以有效减小塔筒直径、厚度， 降低塔筒的生产、运输和安装成本。

实施例2 一种外拉索式塔筒

如图6-8所示，实施例2中所述外拉索式塔筒与实施例1外拉索式塔筒不同在于，为了解决恶劣条件下拉索强烈振动造成斜向拉索3的疲劳破坏，从而使斜向拉索不能满足塔筒的工况要求的问题，在实施例1的基础上，实施例2所述外拉索式塔筒还包括减振装置9，所述减振装置9套装在斜向拉索3的两端；

所述减振装置9包括套管91、支架92、阻尼器93、弧形胶垫94、支座95、卡箍96和第二螺栓97，所述套管91为钢套管，套管91套接在斜向拉索3的端头上，所述套管91内部设置有支架92和支座95；所述支架92和支座95用于固定阻尼器93；

所述支架92焊接固定在套管91的内壁上，所述支架92为弧形板状，所述支架92包括第一凸耳921和第一铰接孔922；所述第一凸耳921数量为两个，分别设置在支架92的两端，第一凸耳921上设有第一铰接孔922；

所述支座95还用于支撑斜向拉索3，所述支座95与支架92间隔一定距离设置，所述一定距离适合放置阻尼器93；所述支座95包括第二凸耳951和支撑台952，所述第二凸耳951数量为两个，两个第二凸耳951分别设置在支座95的两端；所述第二凸耳951上设有第二铰接孔953；所述支撑台952设置在支座95的中部位置，支撑台952包括弧形台面，所述弧形台面上设置有弧形胶垫94；

所述弧形胶垫94材料为高阻尼橡胶；弧形胶垫94与斜向拉索3的外圆面相互配合；

所述卡箍96用于固定斜向拉索3，所述卡箍96的环形面与斜向拉索3的外圆面相配合；所述斜向拉索3通过卡箍96和第二螺栓97将固定在支座95上；

所述阻尼器93设置在支架92和支座95之间，阻尼器93的数量为两个；两个阻尼器93分别设置在斜向拉索3的两侧，两个阻尼器93之间成一定夹角设置；阻尼器93的一端与支架92铰接固定，阻尼器93的另一端与支座95铰接固定；

所述阻尼器93优选液压阻尼器；

本实施例所述外拉索式塔筒，通过在斜向拉索3两端设置减振装置9，所述斜向拉索3将外力带来的振动传递给用高阻尼橡胶制成的弧形胶垫94，弧形胶垫94再通过支座95将振动传递到两侧的阻尼器93；整个过程中，斜向拉索3所受的振动先由弧形胶垫94第一次耗能减小，再经过两个阻尼器93第二次耗能减小；随之由振动产生的附加力减小，有效避免了斜向拉索3过度疲劳和外层防护保护层的破坏，从而使拉索满足塔筒的工况要求，提高了塔筒的稳定性和安全性。

一种风电机组，所述风电机组包括上述外拉索式塔筒；

本实用新型所述的风电机组通过在塔筒的外围沿径向发散式设置斜向拉索3并在斜向拉索3两端设置减振装置9；两组斜向拉索3的设置可以分担塔筒所受的拉力，从而降低风电机组对塔筒强度和刚度的要求，因此可以有效减小塔筒直径、厚度， 降低塔筒的生产、运输和安装成本；减振装置9的设置有效避免了斜向拉索3由于振动引起的过度疲劳和外层防护保护层的破坏，从而使斜向拉索3以更佳的状态满足塔筒的工况要求，提高了塔筒的稳定性和安全性。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种外拉索式塔筒，包括筒体（1），所述筒体（1）设为上中下三段，每段筒体之间通过法兰固定连接；每段筒体（1）内设置有平台（5）；其特征在于：所述筒体（1）中下段设有两组不同角度的斜向拉索（3），两组斜向拉索（3）与地面的夹角分别为30°-45°和50°-75°；上面一组斜向拉索（3）设置在叶轮最低位置向下至少3米处，使叶轮旋转时与斜向拉索（3）不干涉；斜向拉索（3）通过筒体（1）的中心轴线，斜向拉索（3）沿径向对称设置；所述斜向拉索（3）的两端设置有减振装置（9），所述减振装置（9）包括套管（91）、支架（92）、阻尼器（93）、弧形胶垫（94）、支座（95），所述套管（91）为钢套管，套管（91）套接在斜向拉索（3）的端头上，所述套管（91）内部设置有支架（92）和支座（95）；所述支架（92）和支座（95）用于固定阻尼器（93）；所述弧形胶垫（94）材料为高阻尼橡胶；弧形胶垫（94）与斜向拉索（3）的外圆面相互配合。

2.如权利要求1所述的一种外拉索式塔筒，其特征在于：斜向拉索（3）通过连接固定装置与地面和筒体（1）分别固定连接并且拉紧；所述连接固定装置包括第一连接固定装置（2）和第二连接固定装置（4）；所述第一连接固定装置（2）设置在中下段筒体（1）内平台（5）的上方；所述第一连接固定装置（2）包括锚固块（21）、锚紧圈（22）和锚接头（23），所述锚固块（21）设置在筒体（1）的内壁上，所述斜向拉索（3）与锚固块（21）锚固连接，所述斜向拉索（3）的顶端通过锚紧圈（22）和锚接头（23）固定。

3.如权利要求2所述的一种外拉索式塔筒，其特征在于：所述第二连接固定装置（4）沿圆周均匀设置在筒体（1）外围地面上；第二连接固定装置（4）包括边地基（41）、加强筋板（42）和耳板（43）；所述边地基（41）上设有加强筋板（42）和耳板（43）；所述耳板（43）与加强筋板（42）焊接固定连接；所述耳板（43）和加强筋板（42）预埋在边地基（41）下；所述耳板（43）数量为两个，耳板（43）上设有安装孔。

4.如权利要求1所述的一种外拉索式塔筒，其特征在于：所述支架（92）焊接固定在套管（91）的内壁上，所述支架（92）为弧形板状，所述支架（92）包括第一凸耳（921）和第一铰接孔（922）；所述第一凸耳（921）数量为两个，分别设置在支架（92）的两端，第一凸耳（921）上设有第一铰接孔（922）。

5.如权利要求1所述的一种外拉索式塔筒，其特征在于：所述支座（95）还用于支撑斜向拉索（3），所述支座（95）与支架（92）间隔一定距离设置，所述一定距离适合放置阻尼器（93）；所述支座（95）包括第二凸耳（951）和支撑台（952），所述第二凸耳（951）数量为两个，两个第二凸耳（951）分别设置在支座（95）的两端；所述第二凸耳（951）上设有第二铰接孔（953）；所述支撑台（952）设置在支座（95）的中部位置，支撑台（952）包括弧形台面，所述弧形台面上设置有弧形胶垫（94）。

6.如权利要求1所述的一种外拉索式塔筒，其特征在于：所述减振装置（9）还包括卡箍（96）和第二螺栓（97），所述卡箍（96）用于固定斜向拉索（3），所述卡箍（96）的环形面与斜向拉索（3）的外圆面相配合；所述斜向拉索（3）通过卡箍（96）和第二螺栓（97）将固定在支座（95）上。

7.如权利要求1所述的一种外拉索式塔筒，其特征在于：所述阻尼器（93）设置在支架（92）和支座（95）之间，阻尼器（93）的数量为两个；两个阻尼器（93）分别设置在斜向拉索（3）的两侧，两个阻尼器（93）之间成一定夹角设置；阻尼器（93）的一端与支架（92）铰接固定，阻尼器（93）的另一端与支座（95）铰接固定；所述阻尼器（93）为液压阻尼器。

8.一种风电机组，其特征在于：包括权利要求1-7任一项中所述的外拉索式塔筒。