[发明专利]塔的制造方法

说明书

技术领域

本发明关于一种应用于风力涡轮机塔的制造方法

背景技术

化石燃料的减少和环境污染的增加使得清洁能源资源的需求成为趋势。清洁能源资源是使用时不会排放含碳化合物的资源。其中最被广泛知道且被喜爱的资源之一为风能。

这种能源来源，即所谓的风能，基本上是通过涡轮机转换风的动能转换成可利用的形式而获得(机械涡轮转子)。通过发电机，机械能广泛的被转换成电能。所述涡轮机优选的被设置在垂直于塔的一平面上。

由于风速随着海平面的海拔升高而增加，而随着塔的长度上升而能改善可获得的风力能量总数。然而，由风力所产生机械效应同样的影响携带涡轮机的塔。基于上述原因，提供一个具有坚固耐用结构的塔和使其能够适应操作状况变得非常重要。

不同结构的塔已经被使用于装设涡轮机。其中最常用的塔是网格型塔(lattice-type tower)。在所述网格类型，塔由垂直或接近垂直的轴承构件和支撑构件连结在一起所组成。此种网格结构产生的空气阻力较低，以及具有更轻和坚固塔身的优点。另一方面，由于网格结构提供了一个开放的结构，任何设置于网格结构内装置或设备将因此暴露而受到外部的影响。此外，由于网格结构允许鸟类筑巢于其上，涡轮机的运转通常会导致鸟类死亡。最后，如上文所述，网格结构是开放而受到外部影响的事实使得塔的维护工作变得困难，且延长了维护时间与增加维护风险。

因此，由于上文提到的缺点，封闭结构的涡轮塔成为风力涡轮机中的首选。广泛应用于密闭式塔之一的是圆锥形塔。在圆锥形塔，塔有一个圆形的横截面因而遭受较低的空气阻力。这种圆形的横截面还可以确保作用于塔底部的拉力和压力均匀分布。由于圆锥形塔有一个封闭的结构，因而没有网格塔所遇到的缺点。由于塔横截面的半径随塔增加的长度而减少，所以塔的强度足以应付在较高海拔增加的风速。

圆锥形塔有各种不同形式的制造方式。已知在现有技术中最常用的方法包括，通过切割以适当的方式预定义尺寸的金属板材以及对其弯折和接合，而制造塔结构的侧表面。然而，全部这些操作不能在一个单一的制造现场进行。由于接合作业所制造的塔太大而无法运输，不可避免的需要在安装现场进行此作业。优选的，塔被以水平上部组件和下部基座组件的形式制造，之后再于制造场所组装所述组件。然而，以上述制造方法，几乎一半所使用的金属板材被裁切而废弃。

因而有必要形成一卷筒金属板材，例如:金属板材卷材，在其被裁切之前，以避免材料的浪费和制造的障碍。在专利文件日本第58/70918A号中，连续圆锥形结构的制造技术被揭露，当一卷筒金属板材被弯曲滚压机所滚压后，通过改变金属板材移动方向的指示线和塔基座的法线间之间的夹角，将产生一个圆锥形的形式。然而，在所述制造方法中，这是不可能以较厚的材料制造风力涡轮机。

基于上述原因，本发明的目的是开发一种制造方法，以消除所有上述的缺点。

发明内容

本发明发展出一种塔的制造方法，包含：一第一制造阶段，其包含复数个步骤，用以将卷绕在一卷料的一金属板材展开成平面状态；在横向方向上，以可变弯折半径弯折所述平面金属板材；以及将所述弯曲金属板材卷绕成一圆锥状卷材；以及制造所述塔的一最终制造阶段，其包含复数个步骤，用以自所述圆锥形卷材松开所述金属板材，将所述金属板材进料到至少一收卷机，以及沿着围绕平行一第一表面的一中央弯曲轴弯折且卷绕所述收卷机内的所述弯曲金属板材，以使一预定义初始卷绕半径和其长边和所述中央弯曲轴之间的角度保持恒定，且所述金属板材的长边被接合在其本身上方。

通过所述制造方法的发展，所述塔，特别是圆锥塔，的制造阶段被一分为二，先在工厂进行预制造构成塔的材料。第一阶段之后，通过变成一卷材的所述材料将更容易且以较低的成本的被输送到最后制造的现场，在现场进行最终制造阶段以完成塔的制造过程。因此，既能制造较大尺寸的塔且能降低制造成本。

本发明的目的是发展出一种用于圆锥形塔的制造方法。

本发明的另一目的是发展出一种使用一卷筒金属板材(例如:金属板材卷材)的塔的制造方法。

本发明的又一目的是发展出一种塔的制造方法，将提供实现一连续制造制程。

本发明的再一目的是发展出一种塔的制造方法，防止因运输产生的相关困难。

本发明的再一目的是发展出一种塔的制造方法，将能够制造具有较高机械强度的塔。

本发明的再一目的是发展出一种塔的制造方法，能够将废弃的材料减至最少。

本发明的再一目的是发展出一种价钱低廉的塔的制造方法，使其容易制造、运送和组装。