CN216447052U - 塔段和包括其的塔筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种塔段和包括其的塔筒。该塔段包括筒体和模架，模架位于筒体内且与筒体内壁固定连接，模架沿筒体轴向从筒体的上端延伸至筒体的下端，模架呈长条状，模架与筒体内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土。利用上述塔段的塔筒，有效地将全钢塔筒与浇筑混凝土相结合，克服了现有技术中全钢塔筒、混凝土塔筒的不足，在综合平衡生产效率、运输、施工周期、材料及人工成本的前提下，使整个塔筒刚度高、安全、发电性能优、高度不易受限。与此同时，混凝土的介入改变了全钢塔筒的固有频率，使塔筒在正常工作条件下不会发生共振，有效地避免了因共振而引起的塔筒倒塌事故。

Description

塔段和包括其的塔筒

技术领域

本实用新型涉及风电领域，特别涉及一种塔段和包括其的塔筒。

背景技术

随着国内外低风速及超低风速风场的大规模开发，使得更高的塔筒方案进入到大规模应用阶段。风力发电塔筒承担着将上部结构所承受的全部载荷和作用安全可靠地传递到地基，并保持结构整体稳定的作用。目前，由风力发电结构引发的安全事故频发，这引起了业界的广泛关注。目前市场上比较主流的几种高塔筒路线有全钢塔筒、混凝土塔筒和钢混塔筒。然而，对于全钢塔筒而言，随着塔筒高度的增加，塔筒受到的载荷越来越大，这意味着要不断增加钢板厚度，从而造成全钢塔筒成本的非线性上升；若要在兼顾经济性的同时来提升全钢塔筒的承载能力，则需要增加塔筒直径，但大直径塔筒又面临着运输难题。当全钢塔筒的高度一旦达到100米左右时，整个塔筒就会产生晃动。全钢塔筒易与叶轮产生共振，从而引发安全事故。混凝土塔筒要么现场浇筑，要么是将预制的混凝土塔段在现场拼接而成，钢混塔筒则是下部采用预制或现场浇筑的混凝土塔段，上部采用钢筒。对于预制或现场浇筑的混凝土塔段，则存在以下几方面的缺陷：(1)混凝土结构受模具的限制，下部结构单一，且受限于供应厂家；(2)混凝土塔筒的圆形模具成本高且制作和安装误差大，并且后期会造成爬梯等内部结构对接困难；(3)现场施工时间长，现场施工工艺复杂；(4)工厂预制运输繁琐，现场预制质量较难控制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种塔段和包括其的塔筒。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种塔段，用于塔筒，包括筒体和模架，所述模架位于所述筒体内且与所述筒体内壁固定连接，所述模架沿所述筒体轴向从所述筒体的上端延伸至所述筒体的下端，且所述模架呈长条状，所述模架与所述筒体内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土。

在本方案中，通过在筒体内部设置长条状的模架，使得模架与筒体内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土，从而在无需增加塔筒直径和壁厚的情况下，使得塔段在保持整体稳定的同时能够承受更大的载荷。其一方面降低了塔筒的材料成本，另一方面无需增加塔筒直径，从而不会受限于路上运输，从而大大降低了运输成本。

优选地，所述筒体的横截面为圆形或多边形。

筒体的横截面为圆形或多边形，使得筒体在用料较少的同时获得更高的强度，同时，横截面为圆形或多边形塔筒具有更高的稳定性。

优选地，所述模架包括第一板、第二板和第三板，所述第一板、所述第二板、所述第三板沿所述筒体的轴向从所述筒体的上端延伸至所述筒体的下端；所述第一板与所述第三板相对设置，所述第一板与所述第三板自所述筒体内壁向所述筒体内延伸，所述第二板连接于所述第一板与所述第三板之间，所述第一板、所述第二板、所述第三板与所述筒体内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土。

在本方案中，模架的第一板、第二板、第三板与筒体内壁合围而成的腔体用于浇筑混凝土，从而无需为浇筑混凝土设计单独的模具，一方面节约了生产工艺和制造成本，另一方面使混凝土和筒体连接的更加紧密，从而在使用相同材料情况下，塔段具有更大的强度。

优选地，所述模架的所述第一板与所述第二板的夹角为90°，所述第三板与所述第二板的夹角为90°。

将第二板与第一板和第三板的夹角分别设置为90°，使得模架的加工工艺更为简单。

优选地，所述模架沿所述筒体的周向均匀布置。

本方案中，模架沿筒体的周向均匀布置，从而使得混凝土沿筒体的周向均匀分布，使得塔段的稳定性更高，强度也更大。

优选地，所述筒体和所述模架的材质为钢。

使用钢板作为混凝土模具，成本低，周期短，制造容易且装配误差低。

优选地，所述塔段还包括钢筋笼，所述钢筋笼放置于所述模架内，所述钢筋笼用于增加混凝土的抗拉强度。

本方案中，通过在模架内进一步设置钢筋笼，该钢筋笼能够增加浇筑混凝土的强度，从而进一步增加了塔段的强度和承受载荷的能力。

优选地，所述塔段的上端和下端设置连接法兰。

本方案中，通过在塔段的上端和下端设置连接法兰，使用高强度螺栓将相邻塔段的连接法兰进行连接。

一种塔筒，包括如前所述的塔段。

本方案中，通过塔段内置的模架将全钢塔筒和浇筑混凝土结合，使得整个塔筒的刚度高、安全性好、发电性能优、高度不易受限。同时，混凝土的介入改变了全钢塔筒的固有频率，使得本方案的塔筒固有频率和机组运行频率保持着良好的安全距离，在正常运行工况下不会出现共振现象，因此不存在与叶轮产生共振的问题，从而有效避免了由共振引发的塔筒倒塌事故。

优选地，若干个所述塔段的所述模架在竖直方向上互相对齐。

塔段的模架在竖直方向上互相对齐之后，再统一进行混凝土浇筑，使得不同的塔段紧密结合形成一个整体，大大增加了整个塔筒的抗压强度和稳定性。与此同时，统一的混凝土浇筑进一步增强整个塔筒的纵向连接，还有效补强了塔段之间的法兰螺栓式连接，有效预防螺栓连接失效造成的安全事故。

本实用新型的积极进步效果在于：

(1)无需增加塔段的壁厚即可使其承受更大的载荷，大大降低了塔段的制造成本；

(2)无需增加塔段的直径即可使其承受更大的载荷，使得塔段不受路上运输限制，节约了运输成本，提高了运输效率。

(3)整个塔筒结构刚度高、安全性好、发电性能优、高度不易受限；

(4)整个塔筒结构的固有频率和机组运行频率保持着良好的安全距离，避免了与叶轮产生共振的问题，从而有效避免了由共振引发的塔筒倒塌事故。

附图说明

图1为本实用新型实施例1塔段的立体图。

图2为本实用新型实施例1塔段的俯视图。

图3为本实用新型实施例2塔段的俯视图。

图4为本实用新型实施例3塔段的立体图。

图5为本实用新型实施例3连接法兰的局部放大图。

附图标记说明：

筒体10

模架20

第一板21

第二板22

第三板23

连接法兰30

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

图1示出了本实用新型实施例1塔段的立体图。

如图1所示，该塔段包括筒体10和模架20，模架20位于筒体10内且与该筒体10内壁固定连接，模架呈长条状且模架20沿筒体10轴向从筒体10的上端延伸至筒体10的下端，模架20与筒体10内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土。

本实施例中，通过在筒体10内部设置长条状的模架20，使得模架20与筒体10内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土，从而在无需增加塔筒直径和壁厚的情况下，使得塔段在保持整体稳定的同时能够承受更大的载荷。其一方面降低了塔筒的材料成本，另一方面无需增加塔筒直径，从而不会受限于路上运输，从而大大降低了运输成本。

如图2所示，该筒体10截面为圆形。圆形的筒体便于加工且生产工艺成熟。但筒体截面不限于圆形，还可以是多边形。多边形的筒体截面使得在用料相同的情况下，塔段具有更高的强度。

如图1所示，该模架20包括第一板21、第二板22和第三板23，第一板21、第二板22、第三板23沿筒体10的轴向从筒体10的上端延伸至筒体10的下端；第一板21与第三板23相对设置，第一板21与第三板23自筒体10内壁向筒体10内延伸，第二板22连接于第一板21与第三板23之间，第一板21、第二板22、第三板23与筒体10内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土。

在本实施例中，模架20的第一板21、第二板22、第三板23与筒体10内壁合围而成的腔体用于浇筑混凝土，从而无需为浇筑混凝土设计单独的模具，一方面节约了生产工艺和制造成本，另一方面使混凝土和筒体连接的更加紧密，从而在使用相同材料情况下，塔段具有更好的强度。

如图2所示，模架20的第一板21与第二板22的夹角为90°，第三板23与第二板22的夹角为90°。

将第二板22与第一板21和第三板23的夹角分别设置为90°，使得模架20的加工工艺更为简单。

需要注意的是，第二板22与第一板21和第三板23的夹角不限于90度，还可以为锐角或钝角，也可以为弧形板。

本实施例中，筒体10内设置两个模架20，且这两个模架20沿筒体10的周向均匀布置。

模架20沿筒体10的周向均匀布置，从而使得混凝土沿筒体10的周向均匀分布，使得塔段的稳定性更高，强度也更大。需要注意的是，模架20的数量不限于本实施例的2个，还可以是3个、4个、5个、6个等。如图3所示，实施例2塔段的模架20数量为4个。模架20的数量取决于整个塔筒的安装环境、高度、所承载的载荷等。

本实施例中，筒体10和模架20的材质为钢，钢材牌号可以是Q235或Q245，具体可根据塔筒的工作环境温度、风机组件运行要求等选定。使用钢板作为混凝土模具，成本低，周期短，制造容易且装配误差低。

在本实施例中，还可以将钢筋笼放置于模架20内，通过在模架20内进一步设置钢筋笼，该钢筋笼能够增加浇筑混凝土的强度，从而进一步增加了塔段的强度和承受载荷的能力。

图3示出了本实用新型实施例2塔段的俯视图。

实施例2中，筒体10内部设置的4个模架20沿筒体10的周向均匀布置。模架20的数量和截面尺寸取决于整个塔筒的安装环境、高度、所承载的载荷等因素。

图4示出了本实用新型实施例3塔段的立体图。

如图3所示，本实用新型实施例3的塔段的上端和下端焊接连接法兰30，该连接法兰30沿其周向布置有若干个螺栓孔，如图5所示，使用高强度螺栓将相邻塔段的连接法兰30进行连接，从而将若干个塔段连接成塔筒。

本实用新型的塔筒采用如上所述的塔段，通过塔段内置的模架将全钢塔筒和浇筑混凝土的优势有效结合在一起，同时克服了现有技术中全钢塔筒、混凝土塔筒的缺陷，在综合平衡生产效率、运输问题、施工周期、材料和人工成本的前提下，使得整个塔筒的刚度高、安全性好、发电性能优、高度不易受限。同时，混凝土的介入改变了全钢塔筒的固有频率，使得本方案的塔筒固有频率和机组运行频率保持着良好的安全距离，在正常运行工况下不会出现共振现象，因此不存在与叶轮产生共振的问题，从而有效避免了由共振引发的塔筒倒塌事故。

在塔筒的现场组装过程中，将若干个塔段的模架在竖直方向上互相对齐。模架在竖直方向上互相对齐之后，再统一进行混凝土浇筑，使得不同的塔段紧密结合形成一个整体，大大增加了整个塔筒的抗压强度和稳定性。与此同时，统一的混凝土浇筑进一步增强整个塔筒的纵向连接，还有效补强了塔段之间的法兰螺栓式连接，有效预防螺栓连接失效造成的安全事故。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

虽然本实用新型描述的是用于风电行业的塔筒，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的塔筒不限于风电行业，还可以应用于照明设备、天线设备、移动电话设备等。

Claims (10)

1.一种塔段，用于塔筒，其特征在于，包括筒体和模架，所述模架位于所述筒体内且与所述筒体内壁固定连接，所述模架沿所述筒体轴向从所述筒体的上端延伸至所述筒体的下端，且所述模架呈长条状，所述模架与所述筒体内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土。

2.如权利要求1所述的塔段，其特征在于，所述筒体的横截面为圆形或多边形。

3.如权利要求1所述的塔段，其特征在于，所述模架包括第一板、第二板和第三板，所述第一板、所述第二板、所述第三板沿所述筒体的轴向从所述筒体的上端延伸至所述筒体的下端；所述第一板与所述第三板相对设置，所述第一板与所述第三板自所述筒体内壁向所述筒体内延伸，所述第二板连接于所述第一板与所述第三板之间，所述第一板、所述第二板、所述第三板与所述筒体内壁合围形成的腔体用于浇筑混凝土。

4.如权利要求3所述的塔段，其特征在于，所述模架的所述第一板与所述第二板的夹角为90°，所述第三板与所述第二板的夹角为90°。

5.如权利要求1所述的塔段，其特征在于，所述模架沿所述筒体的周向均匀布置。

6.如权利要求1所述的塔段，其特征在于，所述筒体和所述模架的材质为钢。

7.如权利要求1所述的塔段，其特征在于，所述塔段还包括钢筋笼，所述钢筋笼放置于所述模架内，所述钢筋笼用于增加混凝土的抗拉强度。

8.如权利要求1所述的塔段，其特征在于，所述塔段的上端和下端设置连接法兰。

9.一种塔筒，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的塔段。

10.如权利要求9所述的塔筒，其特征在于，若干个所述塔段的所述模架在竖直方向上互相对齐。

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