CN220955915U - 风力发电机组的塔架及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种风力发电机组的塔架及风力发电机组，塔架包括至少两个塔筒段，相邻的所述塔筒段之间通过法兰对连接，各至少一个所述塔筒段包括直段和锥段，同一塔筒段中的所述锥段和直段之间焊接连接。本申请中，锥段在塔架底部至顶部的的方向上横截面逐渐减小，使得塔架在其底部至顶部的方向上直径逐渐减小。一方面能够节省塔筒的制备材料，降低塔筒的制备成本，另一方面，还能够减小塔筒的径厚比，使得塔筒的结构更加稳定，提高塔筒的使用寿命。

Description

风力发电机组的塔架及风力发电机组

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的塔架及风力发电机组。

背景技术

随着技术的不断发展，对风力发电机组的各项要求越来越高。风力发电机组包括塔筒基础、塔架和机舱等重要零部件。塔架作为风力发电机组中一种重要的零部件，通常选用一种筒段直径不变的结构。而塔架载荷沿高度自下而上逐渐减少，若保持筒段直径不变会导致上部直径过大，造成塔架工程量过重和径厚比过大，影响塔架的成本和使用寿命。

实用新型内容

本申请实施例提供一种风力发电机组的塔架及风力发电机组，旨在降低塔架的成本，提高塔架的使用寿命。

本申请第一方面的实施例提供了一种塔架，塔架包括至少两个塔筒段，相邻的塔筒段之间通过法兰对连接，至少一个塔筒段包括直段和锥段，同一塔筒段中的锥段和直段之间焊接连接。

根据本申请第一方面的实施方式，塔架还包括多个加强部，加强部用于连接锥段及与锥段相邻的两个直段。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，多个加强部沿环向对称设置在锥段和直段的连接处的内侧壁上。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，加强部包括竖向加劲肋，竖向加劲肋与塔架的筒体之间采用熔透焊接方式连接。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，加强部朝向塔架内壁的一侧设置有避让槽，避让槽设置于直段和锥段的连接位置处。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，相邻的直段与锥段的夹角的取值范围为3°～8°。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，位于塔架顶上端的塔筒段通过第一法兰与风力发电机组的机舱连接；位于塔架底端的塔筒段通过第二法兰与风力发电机组的基础连接，

其中，第一法兰包括L型法兰，第二法兰包括T型法兰或L型法兰。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，法兰对包括L型法兰。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，塔筒段的内侧壁上设置有爬梯。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，在相邻的直段和锥段中，直段朝向锥段的一侧设置有第一连接端，锥段朝向直段的一侧设置有第二连接端，

其中，第一连接端和第二连接端相互对接，且沿直段至锥段的方向上，第一连接端的横截面逐渐减小，和/或，沿锥段至直段的方向上，第二连接端的横截面逐渐减小，以使第一连接端和第二连接端的表面围合形成用于容纳连接部的容纳槽。

根据本申请第一方面前述任一实施方式，两个以上的直段包括底端分段，底端分段上设置有门洞，门洞和与底端分段连接的锥段在塔架长度方向上的最小距离大于或等于0.5m；和/或

直段在塔架长度方向上的延伸尺寸为8m～15m，和/或；

锥段在塔架长度方向上的延伸尺寸为1.5m～2.5m。

本申请第二方面的实施例还提供了一种风力发电机组，包括上述任一第一方面实施例的塔筒。

在本申请实施例提供的塔架中，塔架包括至少两个塔筒段，塔筒段通过法兰相互连接为塔架。塔架包括相互焊接的直段和锥段，锥段在塔架底部至顶部的方向上横截面逐渐减小，使得塔架在其底部至顶部的方向上直径逐渐减小。一方面能够节省塔筒的制备材料，降低塔筒的制备成本，另一方面，还能够减小塔筒的径厚比，使得塔筒的结构更加稳定，提高塔筒的使用寿命。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是本申请实施例提供的一种塔筒的立体结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种塔筒的侧视结构示意图；

图3是本申请另一实施例提供的塔筒的侧视结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种塔筒的局部立体结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种塔筒的局部仰视图；

图6是图2中I处的局部放大结构示意图；

图7是本申请另一实施例提供的一种塔筒的局部结构示意图；

图8是是本申请实施例提供的一种塔筒中相邻塔筒段的连接结构示意图；

图9是本申请实施例提供的一种塔筒中直段和锥段连接位置附近的局部剖视图。

附图标记说明：

10、塔架；11、顶端；12、底端；13、塔筒段；

100、直段；101、底端分段；110、第一连接端；120、门洞；

200、锥段；210、第二连接端；201、第一端；202、第二端；

300、容纳槽；310、第一容纳槽；320、第二容纳槽；

400、连接部；410、过渡面；

500、加强部；510、避让槽；

600、休息平台；610、爬梯；611、子爬梯；

700、第二法兰；710、第一壁部；720、第二壁部；730、贯通孔；

X、第一方向。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本申请造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的实施例的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了更好地理解本申请，下面结合图1和图9对本申请实施例的塔筒和风力发电机组进行详细描述。

请参阅图1和图2，图1是本申请实施例提供的一种塔架10的立体结构示意图，图2是本申请实施例提供的一种塔架10的侧视结构示意图。

如图1和图2所示，本申请第一方面的实施例提供了一种风力发电机组的塔架10，塔架10包括至少两个塔筒段13，相邻的塔筒段13之间通过法兰对连接，至少一个塔筒段13包括直段100和锥段200，同一塔筒段13中的直段100和锥段200之间焊接连接。

可选的，塔架10包括底端12和顶端11，顶端11是塔架10靠近机舱的一端，底端12是塔架10靠近塔架基础的一端。

可选的，沿塔架10的长度方向，同一直段100的截面积不变。沿塔架10的底端12至顶端11的方向，锥段200的截面积逐渐减小。塔架10的长度方向为塔架10安装时的高度方向。

在本申请实施例提供的塔架10中，塔架10包括至少两个塔筒段13，相邻的塔筒段13通过法兰对连接。塔架10包括相互焊接的直段100和锥段200，锥段200的横截面在塔架10底部至顶部的方向上逐渐减小，使得塔架10在其底部至顶部的方向上直径逐渐减小。一方面能够塔架10的制备材料，降低塔架10的制备成本，另一方面，还能够减小塔架10的径厚比，使得塔架10的结构更加稳定，提高塔架10的使用寿命。

可选的，图1和图2示出的实施例中为包括两个塔筒段13的塔架10，两个塔筒段13共计包括4个直段100和3个锥段200，一个塔筒段13可以包括1个或更多个直段100，同样的，一个塔筒段13也可以包括1个、或更多个锥段200，锥段与直段的数量视具体情况而定。

可选的，直段100呈圆柱状。直段100可以一体浇筑或铸造成型，或者直段100可分片设置，例如由多个塔架10分片围合连接形成。可选的，直段100呈筒状并包括壁部和由壁部围合形成的塔架10内部空间。

可选的，锥段200呈锥台状，锥段200包括相对设置的第一端201和第二端202，第一端201的直径小于第二端202的直径。通常地，与锥段200的第一端201连接的直段100的直径与第一端201相同，便于该直段100与第一端201对接。与锥段200的第二端202连接的直段100的直径与第二端202相同，便于该直段100与第二端202对接。可选的，锥段200呈中空状，其壁部围合形成的塔架10内部空间。

可选的，同一塔架10中，直段100和锥段200可以交替连接，即相邻的两个直段100之间设置有锥段200，相邻的两个锥段200之间设置有直段100，为生产便利，一直段100也可以由多个子直段组合而成，一锥段200也可以由多个子锥段组合而成。

请一并参阅图3至图5，图3是本申请另一实施例提供的塔架10的侧视结构示意图；图4是本申请实施例提供的一种塔架10的局部立体结构示意图；图5是本申请实施例提供的一种塔架10的局部仰视图。

在一些可选的实施例中，如图3至图5所示，塔架10还包括加强部500，加强部500用于连接锥段200及与锥段200相邻的两个直段100。在这些可选的实施例中，通过设置加强部500能够提高锥段200与直段100的连接强度。

可选的，加强部500设置于塔架10内侧，加强部500连接于锥段200并由锥段200延伸至位于该锥段200两侧的直段100，且加强部500还连接于该锥段200两侧的直段100，使得加强部500能够连接锥段200和直段100，提高锥段200和直段100之间的连接强度。

在一些可选的实施例中，加强部500朝向塔架10内壁的一侧设置有避让槽510，避让槽510设置于直段100和锥段200的连接位置处，参见图4。例如，如上所述，当直段100和锥段200通过上述位于容纳槽300内的连接部400(见图9)时，避让槽510用于避让连接部400，使得加强部500的设置不会影响连接部400。

可选的，避让槽510可以为半椭圆形槽。可选的，避让槽510的边缘与连接部400的最小距离大于或等于100mm，以改善避让槽510过小影响连接部400的设置。

可选的，加强部500的数量可以为一个。或者，加强部500的数量为多个，多个加强部500在锥段200的内表面沿周向间隔分布，周向是指塔架10的周向。在塔架10的周向间隔设置有多个加强部500，一方面使得锥段200的受力更加均匀，另一方面能够提高锥段200和直段100的连接强度。

可选的，多个加强部500在锥段200的内表面沿周向均匀间隔分布，以进一步提高锥段200受力的平衡。

可选的，多个加强部500沿环向对称设置在锥段200和直段100的连接处的内侧壁上。以进一步提高锥段200受力的平衡。

可选的，加强部500包括竖向加劲肋，竖向加劲肋与塔架10的筒体之间采用熔透焊接方式连接。即竖向加劲肋与塔架10的内壁面采用熔透焊接方式连接。即竖向加劲肋与直段100和锥段200的内壁面采用熔透焊接方式连接。以提高加强部和直段100、锥段200的连接强度。

请一并参阅图2和图6，图6是图2中I处的局部放大结构示意图。

在一些可选的实施例中，如图2和图6所示，在相邻的直段100和锥段200中，直段100的壁部和锥段200的壁部的第一夹角β为3°～8°。可选的，可以选择直段100的壁部朝向塔架10内侧的表面与锥段200的壁部朝向塔架10内侧的表面的夹角为第一夹角β，或者，可以选择直段100的壁部背向塔架10内侧的表面与锥段200的壁部背向塔架10内侧的表面的夹角为第一夹角β，或者，可以选择直段100的壁部的中心线与锥段200的壁部中心线的夹角为第一夹角β。

在这些可选的实施例中，直段100的壁部和锥段200的壁部的第一夹角β为3°～8°，能改善由于第一夹角β过小而使得锥段200的直径变化过小，影响锥段200对塔架10整体的降重效果，也能够改善由于第一夹角β过大不利于锥段200的加工成型。

可选的，在塔架10的安装方向上，相邻的直段100和锥段200中，位于下方的直段100的径向尺寸大于或等于锥段200的最大径向尺寸，也就是说从下往上，塔架10的径向尺寸逐渐减小或不变。因此，第一夹角β取锐角，图6中以虚线示意出了直段100壁部的延长线，虚线并不构成对本申请实施例结构上的限定。

可选的，塔筒段13与塔架10基础可以选用第一法兰相互连接，第一法兰可以为T型法兰或L型法兰。

可选的，如图7和图8所示，相邻的塔筒段13利用第二法兰700相互连接，第二法兰700可以为L型法兰，第二法兰700包括与塔筒段13相互连接的第一壁部710和与另一第二法兰700相互连接的第二壁部720，第一壁部710和第二壁部720交叉连接，两个第二法兰700的第二壁部720相互贴合，且第二壁部720上设置有贯通孔730，使得螺栓等连接件可以穿过贯通孔730连接两个第二法兰700。可选的，第二壁部720的厚度为t，第二壁部720远离第一壁部710的端面与贯通孔730中心的距离为a，第一壁部710中心至贯通孔730中心的距离为b，a、b、t满足：1.25b≤a≤2.25b，以提高两个塔筒段13的连接稳定性。

可选的，相邻的塔筒段13之间通过法兰对相互连接，法兰对可以包括L型法兰，L型法兰的设置方式如第二法兰700，在此不再赘述。

可选的，塔筒段13的内壁设置有爬梯610，以便于用户攀爬至塔架顶部。

可选的，请继续参阅图2，塔筒段13上还设置有休息平台600。由于塔架10被分割为两个塔筒段13，各塔筒段13的长度较长，因此在塔筒段13上设置休息平台600，便于用户在运维过程中休息。可选的，休息平台600设置于塔筒段13长度方向(即第一方向X)的中部。

可选的，同一塔筒段13内的爬梯610包括两个子爬梯611，两个子爬梯611分设于休息平台600的两侧。以使用户能够通过爬梯610攀爬至休息平台600。

请一并参阅图2和图9，图9是本申请实施例提供的一种塔架10中直段100和锥段200连接位置附近的局部剖视图。

在一些可选的实施例中，如图2和图9所示，在相邻的直段100和锥段200中，直段100朝向锥段200的一侧设置有第一连接端110，锥段200朝向直段100的一侧设置有第二连接端210，其中，第一连接端110和第二连接端210相互对接，使得直段100和锥段200通过第一连接端110和第二连接端210能够相互连接。

可选的，沿直段100至锥段200的方向上，第一连接端110的横截面逐渐减小，和/或，沿锥段200至直段100的方向上，第二连接端210的横截面逐渐减小，以使第一连接端110和第二连接端210的表面围合形成用于容纳连接部400的容纳槽300。

在这些可选的实施例中，当第一连接端110在靠近锥段200的方向上横截面逐渐减小时，使得第一连接端110在与第二连接端210的接触位置处尺寸较小能够形成容纳槽300；当第二连接端210在靠近直段100的方向上横截面逐渐减小时，使得第二连接端210在与第一连接端110的接触位置处尺寸较小能够形成容纳槽300；容纳槽300内可以设置连接部400，以提高第一连接端110和第二连接端210的连接强度。

可选的，第一连接端110在靠近锥段200的方向上横截面逐渐减小，且第二连接端210在靠近直段100的方向上横截面逐渐减小，以提高容纳槽300的尺寸，使得容纳槽300能够容纳更多的连接部400。

在一些可选的实施例中，容纳槽300包括位于第一连接端110和第二连接端210朝向塔架10内侧的第一容纳槽310、及位于第一连接端110和第二连接端210朝向塔架10外侧的第二容纳槽320，第一容纳槽310和第二容纳槽320内均设置有连接部400。

可选的，塔架10整体中空，塔架10内侧是指塔架10朝向中空空间的一侧，塔架10外侧是指塔架10背向中空空间的一侧。

在这些可选的实施例中，连接部400可以由塔架10的内侧和外侧同时连接第一连接端110和第二连接端210，能够提高第一连接端110和第二连接端210连接的稳定性。

可选的，第一连接端110远离直段100的一端为尖端，使得直段100通过第一连接端110能够更好地与锥段200对接，便于调整直段100和锥段200的壁部夹角，即便于调整上述的第一角度。

可选的，第二连接端210远离锥段200的一端为尖端，使得锥段200通过第二连接端210能够更好地与直段100对接，便于调整锥段200和直段100的壁部夹角，即便于调整上述的第一角度。

可选的，连接部400为焊料，即第一连接端110和第二连接端210通过连接部400相互焊接。通过设置容纳槽300，能够将连接部400限位于容纳槽300内，改善连接部400对塔架10内壁面或塔架10外壁面平整度的影响。

在一些可选的实施例中，第一容纳槽310内的连接部400朝向塔架10内侧设置有过渡面410，即位于塔架10内侧的连接部400朝向塔架10内侧设置有过渡面410，过渡面410连接于直段100朝向塔架10内侧的表面与锥段200朝向塔架10内侧的表面之间。

在这些可选的实施例中，通过设置过渡面410过渡连接直段100和锥段200的内表面，能够保证塔架10内侧表面的平整性。

可选的，过渡面410为半径大于或等于20mm的曲面，以保证直段100朝向塔架10内侧的表面与锥段200朝向塔架10内侧的表面之间过渡的更圆滑。

可选的，位于第二容纳槽320的连接部400朝向塔架10的外表面也为圆滑过渡的曲面，以提高塔架10外侧表面的平整性。

多个直段100中，其中一个直段100为底端分段101，塔筒段上用于连接塔筒基础的底端12设置于底端分段101。即在塔架10安装过程中，底端分段101用于固定于塔架10基础上。为了方便维护，底端分段101上通常开设有门洞120，使得用户可以由门洞120进入塔架10内部对塔架10进行维修。可选的，请继续参阅图2，底端分段101连接有锥段200，门洞120和与底端分段101连接的锥段200在第一方向X上的最小距离L1大于或等于0.5m。以改善底端分段101和锥段200的应力集中，影响底端分段101和锥段200的连接强度。

在一些可选的实施例中，请继续参阅图2，直段100在第一方向X上的延伸尺寸L3为8m～15m。当直段100的长度在上述范围之内时，既可以提高材料利用率又能够改善直段100过大造成设计重量偏大。

在一些可选的实施例中，请继续参阅图2，锥段200在第一方向X上的延伸尺寸L2为1.5m～2.5m。一方面便于锥段200的加工成型，另一方面能够改善由于锥段200过长使得塔架10的直径变化过大。

在一些可选的实施例中，塔架10包括两个或更多个塔筒段13，各塔筒段13均包括顶端11、底端12和在顶端11和底端12之间交替分布的直段100和锥段200，其中一个塔筒段13的底端12用于连接塔底基础，另一个塔筒段13的顶端11用于连接机舱。例如，图1所示为塔架10的其中一个塔筒段13。

在这些可选的实施例中，塔架10由两个塔筒段13连接成型，在塔架10的安装过程中，在塔架10基础上安装一个塔筒段13，将另一塔筒段13吊装至上方即可完整塔架10的安装，能够简化塔架10的安装。

可选的，当塔架10为两段式塔架10，塔架10包括两个套筒分段时，用于与塔架10基础连接的塔筒段13的长度为50m～70m，用于与机舱连接的塔筒段13的长度为10m～80m。

在其他实施例中，塔架10还可以包括三个以上的塔筒段13。

本申请第二方面的实施例还提供一种风力发电机组，包括上述任一第一方面实施例的塔架10，由于本申请实施例的风力发电机组包括上述的塔架10，因此本申请实施例的风力发电机组具有上述塔架10的有益效果，在此不再赘述。

可选的，风力发电机组还包括塔架10基础和机舱，塔架10基础和机舱连接于塔架10的两端。可选的，机舱上还连接有叶片。

虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种风力发电机组的塔架，其特征在于，所述塔架包括至少两个塔筒段，相邻的所述塔筒段之间通过法兰对连接，至少一个所述塔筒段包括直段和锥段，同一塔筒段中的所述锥段和直段之间焊接连接，

其中，所述塔架还包括多个加强部，所述加强部用于连接所述锥段及与所述锥段相邻的两个直段，多个所述加强部沿环向对称设置在所述锥段和直段的连接处的内侧壁上。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组的塔架，其特征在于，所述加强部包括竖向加劲肋，所述竖向加劲肋与所述塔架的筒体之间采用熔透焊接方式连接。

3.根据权利要求1所述的风力发电机组的塔架，其特征在于，所述加强部朝向所述塔架内壁的一侧设置有避让槽，所述避让槽设置于所述直段和所述锥段的连接位置处。

4.根据权利要求1-3任一项所述的风力发电机组的塔架，其特征在于，相邻的所述直段与所述锥段的夹角的取值范围为3°～8°。

5.根据权利要求1所述的风力发电机组的塔架，其特征在于，位于所述塔架顶上端的塔筒段通过第一法兰与所述风力发电机组的机舱连接；位于所述塔架底端的塔筒段通过第二法兰与所述风力发电机组的基础连接，

其中，所述第一法兰包括L型法兰或T型法兰，所述第二法兰包括L型法兰。

6.根据权利要求1所述的风力发电机组的塔架，其特征在于，所述法兰对包括L型法兰。

7.根据权利要求1所述的风力发电机组的塔架，其特征在于，所述塔筒段的内侧壁上设置有爬梯。

8.根据权利要求1所述的风力发电机组的塔架，其特征在于，在相邻的所述直段和所述锥段中，所述直段朝向所述锥段的一侧设置有第一连接端，所述锥段朝向所述直段的一侧设置有第二连接端，

其中，所述第一连接端和所述第二连接端相互对接，且沿所述直段至所述锥段的方向上，所述第一连接端的横截面逐渐减小，和/或，沿所述锥段至所述直段的方向上，所述第二连接端的横截面逐渐减小，以使所述第一连接端和所述第二连接端的表面围合形成用于容纳连接部的容纳槽。

9.根据权利要求1所述的风力发电机组的塔架，其特征在于，

两个以上的所述直段包括底端分段，所述底端分段上设置有门洞，所述门洞和与所述底端分段连接的所述锥段在所述塔架长度方向上的最小距离大于或等于0.5m；和/或

所述直段在所述塔架长度方向上的延伸尺寸为8m～15m，和/或；

所述锥段在所述塔架长度方向上的延伸尺寸为1.5m～2.5m。

10.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括根据权利要求1-9任一项所述的风力发电机组的塔架。