[实用新型]一种抗强台风的智能伸缩式风力机塔架系统

说明书

本实用新型涉及一种抗强台风的智能伸缩式风力机塔架系统，塔架由上部、中部和下部的钢结构圆台式塔筒组合而成；其中，中部塔筒的直径小于上部塔筒和下部塔筒的直径；上部塔筒、中部塔筒和下部塔筒各自的塔筒直径均为自上而下呈递增趋势；所述中部塔筒厚度比上部塔筒和下部塔筒厚3‑5cm；所述上部塔筒与中部塔筒、中部塔筒与下部塔筒的连接处均采用齿轮传动连接并固定；所述上部塔筒的高度为叶片长度的1/2。本实用新型可显著提高强台风作用下结构的抗风稳定性能，大幅减轻结构自重并降低造价，可运用于8MW级以上的大型风力机体系。

技术领域

本发明涉及风电系统的建筑技术领域和大型高耸结构抗风技术领域，具体涉及一种抗强台风的智能伸缩式风力机塔架系统。

背景技术

中国地处北太平洋西岸，东南沿海地区每年都将遭受数十个台风影响，造成重大人员财产损失，我国风电场多集中于东南沿海等风能资源较为丰富的地区，受台风影响的频率更高。作为风力发电的主要构筑物，风力机逐渐朝着大功率化发展，强台风作用下体系风致破坏问题愈加突出。

风力机塔架是保证结构安全防止风力机体系失稳倒塌的重要构件。研究表明：强台风作用下风力机承受的荷载逐渐大于临界载荷，结构的应力刚化产生的应力刚度矩阵将抵消结构本身的刚度矩阵，风力机在很小的扰动下产生了较大挠度；随着风速的逐渐增大，风力机体系逐渐由挥舞摆振向失稳过渡，达到无法恢复原有平衡的状态；风速进一步增大后，随之而来的将是塔架折断、整机倒塌。因此，塔架的抗强台风性能和耐久性成为了制约风力机体系大型化发展的瓶颈问题。

就目前来说，如何提高结构的抗风性能是亟待解决的问题之一。增加塔筒壁厚虽能增强结构的抗风性能，但亦会导致经费投入大幅上涨、结构自重显著增大和施工难度加大等问题，进而产生一系列潜在的风险，但塔架的不可控使得并不能从根本上提高风力机体系的稳定性。

发明内容

针对现有技术缺陷与工程实际难题，本发明提供了一种施工方便、构造简单、能显著提高风力机抗强台风的智能伸缩式风力机塔架系统。

本发明提供的技术方案是：

一种抗强台风的智能伸缩式风力机塔架系统，塔架系统由上部、中部和下部的钢结构圆台式塔筒组合而成；其中，中部塔筒的直径小于上部塔筒和下部塔筒的直径；上部塔筒、中部塔筒和下部塔筒各自的塔筒直径均为自上而下呈递增趋势；所述中部塔筒厚度比上部塔筒和下部塔筒厚3-5cm；所述上部塔筒与中部塔筒、中部塔筒与下部塔筒的连接处均采用齿轮传动连接并固定；所述上部塔筒的高度为叶片长度的1/2。

进一步的，基于瞬态分析理论进行稳定性能分析，并与常态下风力机体系进行对比，最终确定该风力机塔架系统的尺寸方案。

进一步的，所述塔架可自由伸缩，并根据风速进行高度调整。

进一步的，塔筒通过筒身端部的齿轮、齿槽传动连接固定。

风力机稳定性能均基于瞬态分析理论进行分析：

a)建立物理模型并逐渐施加风荷载，当风力机承受的荷载大于临界载荷时，结构的应力刚化产生的应力刚度矩阵将抵消结构本身的刚度矩阵，结构在很小的扰动下将产生较大挠度且扰动消失后无法恢复至原有平衡状态，即结构已发生屈曲失稳；

b)结构在屈曲失稳时计算获得的屈曲系数可作为评价结构抗风稳定性能的重要参数。

有益效果：

本发明提出了一种抗强台风的智能伸缩式风力机塔架系统，当强台风来临时可通过降低塔架高度进而提高结构稳定性能，智能伸缩式塔架的应用显著减轻了结构自重，可广泛应用于8MW级以上大型风力机体系，此外分段伸缩式塔架具有施工安装简便、耐久性好和变形能力强等优点，且设计、制作、安装简便，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明风力机的整体结构示意图。