[发明专利]一种大型风力发电机塔架的免维护联接装置及联接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型风力发电机塔架的免维护联接装置及联接方法。

背景技术

风电是潜力巨大的绿色能源，预计未来很长一段时间内都将保持高速发展 的趋势。功率在百千瓦级以上的风电机组称为大型风电机组(以下简称风机)； 大型风机的塔架通常是用带锥度的钢管制成的。塔架的功能是将发电系统支撑 到空中，塔架越高，风机获取的风能越多，大型风机的塔架有几十米甚至上百 米高。为了制造、运输和安装方便，大型塔架一般分成几段，以功率1500千瓦、 高度80米的风机塔架为例，分为上中下三段。上段与机舱相连、下段与基础相 连。各部分之间，采用螺栓联接。塔架受力复杂，承受风机重力静载荷、风作 用下的拉压扭弯组合动载荷，还承受风轮旋转引起的振动、风引起的顺风向振 动和横风向振动。风机的使用寿命为正常连续工作20年，对联接螺栓要求非常 高，。螺栓联接结构在振动环境下，一方面，夹紧力容易下降，导致被联接件的 松动；严重情况下，造成螺栓断裂，引起重大安全事故。

现有技术高强度螺栓与螺栓孔之间有缝隙，只能依靠很大的预紧力产生的 摩擦力矩来承受风的倾覆力矩以及风机运行中各种振动共同作用下对风机塔架 引起的横向载荷，使用的螺栓强度等级高、直径大、数量多，使用的连接法兰 特别厚，法兰孔特别密集，即便如此，仍然不能克服螺栓联接松动的问题。对 螺纹联接结构松动过程的研究，是国内外工程领域长期研究的热点。同济大学 建筑设计研究院研发的反向平衡技术主要是通过增加螺栓长度减小螺栓刚度， 改善螺栓的受力，但仍不能从根本上解决风机塔架联接螺栓的松动和免维护问 题。另外，现有技术也有以下显著缺点：使用的螺栓强度等级高、直径大、数 量多，使用的连接法兰特别厚，法兰孔特别密集制造成本高，螺栓联接容易松 动，维护成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种大型风力发电机塔架的免维护 联接装置，其结构可靠操作简便，能够彻底解决螺栓联接的松动难题，降低高 强度螺丝的等级、减小数量和尺寸规格，减小法兰的厚度尺寸，从而降低制造 费用，还节省了高昂的维护费用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种大型风力发电机 塔架的免维护联接装置，其特征在于，包括：用于承受横向载荷的联接件，该 联接件设置于风机塔架的螺栓联接组合中。

本发明相对于现有技术具有以下突出的实质性特点和显著的进步：

结构简单操作简便，包括：用于承受横向载荷的联接件，该联接件设置于 风机塔架的螺栓联接组合中。其能够完全消除联接螺栓与螺栓孔壁之间的间隙， 并形成一定的过盈量。同时，在联接件与螺栓孔壁之间产生了巨大的压紧力， 挤压应力不低于150Mpa，从而实现可靠联接，以此承受风的倾覆力矩以及风 机运行中各种振动共同作用下对风机塔架引起的横向载荷。同时，制造成本显 著降低，其加工和安装方便，对螺栓孔的加工要求，没有铰制孔螺栓要求的那 样高，而且应用于塔架法兰之间形成了联结，塔架法兰之间没有任何相对位移， 跟铆接到一起一样行成一个整体。这样，塔架受的静载荷、动载荷、风的倾覆 力矩以及各种振动都不会引起联接松动，从根本上解决螺栓松动问题，安装合 格的风机塔架，风机使用寿命20年内，无需对联接螺栓进行检查维护。而且， 因为胀紧套跟螺栓孔之间挤压在一起不生锈，加上螺纹副之间没有摩擦导致的 损坏，重要的是胀紧螺栓的胀紧套之间是锥面接触，相比普通高强度螺栓来说， 拆卸非常容易！这一点也是风电塔架所需要的。

附图说明

图1为本发明的大型风力发电机塔架的免维护联接装置的第一实施例结构 示意图；

图2为本发明的大型风力发电机塔架的免维护联接装置的第二实施例结构 示意图；

图3为本发明的安装结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人 员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。