[发明专利]一种风力发电塔装置

说明书

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，涉及一种风力发电塔装置。

背景技术

目前常见的风力发电塔架，塔身一般由几段钢锥筒通过法兰盘拼接建成，每段锥筒采用钢材卷板焊接制作。这种锥筒塔具有安全稳固、构造简单、外形美观的优点；但随着风电机组增大、塔架增高，锥筒形钢塔表现出用材浪费、运输困难等问题。例如，当底部直径超过5米的锥筒塔段在公路运输时，由于桥梁底部净高度的限制而存在过桥困难，从而制约了锥筒形钢塔架的几何尺寸和建造高度；研究还表明超过85米的钢锥筒塔架存在结构振动方面的挑战；另外，在锥筒形钢塔的现场安装需采用重型超高起重机械进行吊装，施工难度大。基于以上原因，风电装备产业提出了塔架结构优化创新的需求。近年来出现利用复合材料（Polyzois,D.J.,Raftoyiannis,I.G.,Ungkurapinan,N.Static and dynamic characteristics of multi-cell jointed GFRP wind turbine towers.Composite Structures,2009,90:34-42）、钢筋混凝土或预应力混凝土（一种张拉式多段混凝土风电塔架:辽宁,CN202017584U[P].2011-10-26;预应力圆柱式混凝土风电塔架:辽宁,CN201933507U[P].2011-08-17;后张拉式预应力多段混凝土风电塔架:辽宁,CN201963021U[P].2011-09-07）发展的锥筒型塔架；或采用底部混凝土锥筒和上部钢锥筒的组合（预应力混凝土钢结构复合风电塔架:辽宁,CN201962693U[P].2011-09-07;一种混凝土-钢结构复合风电塔架:辽宁,CN202031370U[P].2011-11-09）；也有提出多棱管塔架（多棱管组合式风电塔架:黑龙江,CN101994662A[P].2011-03-30）和钢管混凝土格构风电塔架（刘香,王敏,李建.格构式钢管混凝土风力发电塔架的受力分析.武汉理工大学学报,2010,32(9):175-177）。由于钢材质量易于控制，钢结构便于工业化设计生产，全钢塔架仍是高耸构筑物的主要结构型式。

发明内容

本发明目的是提供一种风力发电塔装置，该装置可以节约材料，运输方便。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种风力发电塔装置，该装置包括框架承重结构、外部维护结构和基础；外部维护结构通过连接件和框架承重结构连接，基础的底部位于地表以下土层中，顶部和框架承重结构连接。

所述的顶部和框架承重结构连接是采用螺栓连接。

所述的框架承重结构上设置有振动控制装置、健康监测系统中的一种或两种。

所述的振动控制装置包括悬挂质量阻尼器、粘滞阻尼器中的一种或两种；其中：悬挂质量阻尼器采用单摆、复摆或颗粒阻尼系统；质量由固体或液体提供；悬挂质量阻尼器通过连接杆悬挂于框架承重结构顶部；粘滞阻尼器为液体粘滞阻尼器或粘弹性阻尼器；粘滞阻尼器位于顶部四层中的一层或几层框架结构单元的对角线位置，和框架结构单元采用螺栓连接。

所述的健康监测系统由测量应变、位移、加速度参量的传感器组成；传感器固定位于框架承重结构应力集中的连接节点、最大位移部位的构件上。

所述的框架承重结构沿着地面向上从底层到顶层，由一个至最多一百个框架结构单元通过柱端连接而成。

所述的框架结构单元的高度为一米至十米高度；框架结构单元包括钢柱、钢梁和钢斜撑；钢柱在平行于地表的平面内沿圆周均匀分布，地表处的第一层框架结构单元的每根钢柱在地面位置和基础进行连接；第一层框架结构单元的每根钢柱顶面和第二层框架结构单元的每根钢柱进行连接；第二层以上框架结构单元的每根钢柱与相邻层框架结构单元的钢柱均对接；除地面高度外，每个框架结构单元的层高部位的相邻钢柱由钢梁在平行于地表的平面内连接；每个框架结构单元相邻钢柱上层和下层对角线节点由钢斜撑进行连接。

所述的钢柱沿着圆周分布四个或者四个以上的偶数个数，钢柱在地面位置和基础进行连接采用柱脚螺栓或者采用钢柱和基础预埋构件插接的连接方式；钢柱在相邻框架结构单元竖向的连接方式采用螺栓连接或者插接的连接；钢柱为圆钢管、方钢管、工字型钢、槽钢或槽钢螺栓拼接、角钢或角钢螺栓拼接或热轧或者冷弯型钢。

所述的钢柱从底层到顶层采用不同截面尺寸，也可以采用相同截面尺寸。