[实用新型]一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构

说明书

本实用新型提供了一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，包括混凝土塔筒转换段、钢塔筒段、预应力钢绞线、螺栓组件、法兰板、加劲板和垫板；混凝土塔筒转换段和钢塔筒段通过螺栓组件连接；预应力钢绞线穿过法兰板、垫板、混凝土塔筒转换段，预应力钢绞线上端通过锁头锚固于法兰板上表面，下端和与风电机组钢混塔筒的基础环相连；法兰板、垫板为圆环形钢板，法兰板、钢塔筒和加劲板互相焊接；所述法兰板和垫板上设有相应数量的螺栓孔和预应力钢绞线套管穿孔。本实用新型结构设计合理、连接牢固、受力特性良好、造价低廉、实用性强，可实现预应力混凝土塔筒段与钢筒段的合理紧固连接。

技术领域

本实用新型属于高塔低风速区风力发电机预应力钢混塔筒技术领域，具体涉及一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴量巨大。我国领土宽广，风能资源丰富，风力发电作为我国可再生能源发展的重要领域，是促进能源结构调整和经济可持续发展的重要措施，具有显著的社会和环保效益。随着我国风电行业的快速发展，风资源较好的陆上风电场建设渐趋饱和，如何有效的利用低风速区的风能资源是陆上风电场未来发展的方向。目前，我国风力发电机组趋向于大功率化和高空化发展，与之匹配的轮毂高度和风机载荷越来越大，传统钢制圆锥形塔筒很难满足高塔筒风电机组运行所需的高度和刚度要求。此外，随着钢筒高度的增加，其整体刚度下降会加剧风机塔筒的振动问题，长时间的往复周期性振动会引发钢筒及螺栓的疲劳破坏。

目前，预应力混凝土-钢筒混合风力发电塔架由于其能满足大型风电机组轮毂高度和刚度的要求，在风电领域得到广泛关注。混凝土-钢筒混合式塔架下部采用钢筋混凝土塔筒，上部采用钢制塔筒，基础采用中空圆盘形钢筋混凝土结构，三者通过预应力钢绞线相连，因此能大幅缩减钢制塔筒段的高度。预应力混凝土塔筒与钢塔筒的连接是混塔结构的关键技术，传统风机塔筒段之间通常采用整体锻造成型的厚法兰和螺栓组件相连，随着塔筒高度和直径的增加，与之匹配的法兰厚度越来越厚，增加了材料和加工成本，制约了高塔筒风电行业的发展。此外，传统风机塔筒连接所用的螺栓组件长度受制于法兰板的厚度，导致螺栓长度较短，螺栓预应力损失对连接处的结构变形非常敏感，因此无法有效控制螺栓预应力的大小，难以保证风机运行过程中塔筒连接处始终处于受压状态。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其结构设计合理、连接牢固、受力特性良好、造价低廉、实用性强，可实现预应力混凝土塔筒段与钢筒段的合理紧固连接。

一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其特征在于：包括混凝土塔筒转换段、钢塔筒段、预应力钢绞线、螺栓组件、法兰板、加劲板和垫板；混凝土塔筒转换段和钢塔筒段通过螺栓组件连接；预应力钢绞线穿过法兰板、垫板、混凝土塔筒转换段，预应力钢绞线上端通过锁头锚固于法兰板上表面，下端和与风电机组钢混塔筒的基础环相连；法兰板、垫板为圆环形钢板，法兰板、钢塔筒和加劲板互相焊接；所述法兰板和垫板上设有相应数量的螺栓孔和预应力钢绞线套管穿孔。

进一步地，所述螺栓组件的上端锚固于法兰板上表面，并贯穿法兰板和垫板，通过螺栓套管延伸至混凝土塔筒转换段内部，螺栓组件下端与焊接在下锚板上的螺母螺纹连接。

进一步地，混凝土塔筒转换段壁厚按一定比例缓慢过渡减小，保证顶部端面壁厚显著大于筒身壁厚。

进一步地，所述加劲板立置于法兰板和垫板之间并沿钢塔筒底部环向均匀排布，加劲板上端与法兰板焊接，外侧与钢塔筒内壁焊接；加劲板上端与法兰板和钢筒内壁的连接处设置弧形开孔使局部应力平滑过渡，优化应力传递路径。

进一步地，加劲板下端设置一定坡度斜向上，与垫板之间形成间隙，通过施加钢绞线和螺栓预张力后可更好的保证钢塔筒底部端面处于受压状态。

进一步地，所述加劲板为梯形钢板，所述加劲板上端宽度大于下端宽度，可更好的适应加劲板的内力分布。