[发明专利]一种风力发电机塔架

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机塔架。

背景技术

风能是一种清洁能源，资源储备量大，也是目前国内外重点开发的新能源型式之一。我国风力资源分布广泛，在西北部、中部以及东部沿海地区都有很好的风力资源，故风力发电的发展前景相当广阔。我国现阶段广泛使用水平轴风力发电机组，一般使用全钢制塔架，基础为钢筋混凝土独立扩展基础，钢制塔架通过预埋基础环与基础直接连接。

随着塔架高度的增加，塔筒钢板厚度随着增加，钢塔架的生产制造变得越发困难，道路运输尺寸的限制不允许钢制塔筒直径进一步增大，目前国内使用的钢制塔筒的直径都限制在4.5米一下，这限制了全钢制塔架结构在更大功率发电机上的应用。其次，钢制塔架结构力学性能也存在不足，其刚度小，在风作用下塔顶变形大，振幅大，给维护带来极大困难，直接造价和运行维护费用高。特别是在山区建设风场时，全钢制塔筒的运输越发困难、危险性高，而且为了运输直径大、长度长而重量大的全钢塔筒需要建设专门的上山道路，大大提高了建设成本，而且修建道路直接破坏环境。传统全钢制塔筒结构的力学性能不足、直接成本和间接成本高，以及建设过程的风险大、维护成本高以及使用年限较短等大大限制了其在山区风场建设中的应用，也难以满足风力发电机单机装机容量向着大型化的发展要求。最后，目前广泛使用的传统基础环埋入式独立扩展基础受力性能与经济性不佳。该种基础与上部钢制塔筒的连接通过埋入式基础法兰来实现，便于标准化，施工较为简便，当风机功率较小而基础底板悬挑长度较小时, 此基础型式较合理。但其传力机理复杂，塔筒底部截面刚度和强度在基础顶面出现突变，应力集中明显，容易导致脆性破坏，耐久性差，其竖向承载力有余但抗倾覆和抗弯性能不佳。而且在大偏心荷载作用下，基础边缘与地基的脱开面积常起控制作用，特别是对于大功率风机而言，这种基础的悬挑长度太大，经济性变差。必须开发新型的风电塔架结构体系，降低直接造价、降低维护费用、降低道路建设成本、提高结构性能和安全性。

授权实用新型《预应力混凝土钢结构复合风电塔架》（授权公告号：CN201962693U）提出了一种预应力混凝土钢结构复合风电塔架，在现浇混凝土基础上通过预埋基础钢制法兰以及高强螺栓与下部混凝土塔段连接，混凝土塔段之间、混凝土塔段与上部钢制塔段之间也是通过钢制法兰以及高强螺栓连接。该实用新型专利的混凝土塔段采用预制预应力混凝土构件，在塔筒竖直方向没有施加贯通的预应力，仅是预制混凝土塔段在预制时存在预应力。由于螺栓无法传递预应力，这种方式导致预应力没有在混凝土段连续施加。混凝土塔筒在风机的大弯矩作用下容易开裂，对实用性和混凝土段塔筒的耐久性带来负面影响。

授权实用新型《一种混凝土-钢结构复合风电塔架》（授权公告号：CN202031370U）公开一种混凝土-钢结构复合风电塔架，包括基座和塔体，其特征在于：所述基座为中空圆盘状结构，其上端预埋有钢制法兰；所述塔体为锥筒形结构，塔体分成多个塔段，塔段包括混凝土塔段和钢制塔段，塔段的两端预埋有钢制法兰，钢制法兰埋入混凝土塔段和基座的部分预设加强钢筋；钢制法兰与塔体空腔对应的圆周位置均匀布置有连接孔；基座与塔体及相邻两塔段的钢制法兰的连接孔对正，高强螺栓贯穿连接孔且两端利用螺母固定。该实用新型中混凝土塔段为普通钢筋混凝土结构，没有在混凝土塔段整体施加预应力，混凝土塔筒在风机的大弯矩作用下容易开裂，对实用性和混凝土段塔筒的耐久性带来负面影响。 

实用新型《体外预应力钢-混凝土风电塔架》（授权公告号：CN202493386U）公开一种体外预应力钢-混凝土风电塔架，包括混凝土段和钢结构段，以及连接二者的过渡段，所述过渡段包括混凝土过渡段和钢结构过渡段；塔架按照混凝土段、过渡混凝土段、过渡钢结构段、钢结构段依序连接；且所述过渡钢结构段和所述过渡混凝土段通过双头螺栓连接。该风电塔架的过渡段之间双头螺栓连接。该实用新型中的混凝土段以及混凝土过渡段均为预制，现场吊装安装。

授权实用新型《体内预应力钢-混凝土风电塔架》（授权公告号：CN202500731U）公开一种体内预应力钢-混凝土风电塔架，包括混凝土段和钢结构段，以及连接二者的过渡段，所述过渡段包括过渡混凝土段和钢结构过渡段；按照混凝土段、过渡混凝土段、过渡钢结构段、钢结构段依序连接；所述过渡钢结构段和所述过渡混凝土段双头螺栓连接，同时还通过钢绞线连接，所述钢绞线连接所述过渡钢结构段，并贯穿所述过渡混凝土段和混凝土段内部设置的钢绞线埋管且张拉固定于塔架基础内部。该风电塔架的过渡段之间通过钢绞线连接以及双头螺栓连接。该实用新型中的混凝土段以及混凝土过渡段均为预制，现场吊装安装。