CN202132187U - 风力发电机组拉索式塔架结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种风力发电机组拉索式塔架结构，包括：塔筒，该塔筒圆周上均匀的设有多个上部拉索固定装置；基座，用以支撑和固定所述的塔筒；与所述上部拉索固定装置相对应的设有多个拉索，该多个拉索一端通过所述的上部拉索固定装置固接到所述的塔筒上，并沿各方位向外和向下延伸，所述的拉索的另一端固定于地基。本实用新型提供的风力发电机组拉索式塔架结构，解决了现有独立式塔架结构存在的生产、运输、安装成本高，基础设计浪费的问题，确保风机安全稳定地运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及基建技术领域，具体是一种塔架结构，例如风力发电机的塔架结构。
背景技术
随着社会经济的迅猛发展，人们对能源的需求与日俱增，由此带来的环境污染也日益加重。风能是一种清洁的可再生能源，因而风力发电机越来越受到世界各国的关注和应用。
风力发电机组塔架结构作为风电行业中重要设备，为高耸结构型式，不仅承风力发电机组的重力作用，更承受风产生的侧向力作用。为了确保风机安全稳定运行，塔架结构的设计变得尤为重要。
由于外形美观，占用空间小，支承高度高，独立式塔架结构在大型风力发电机组中得到了广泛应用。传统的独立式塔架一般采用柱形或锥形的钢制塔筒，由多个分段通过法兰连接而成。但是，随着风力发电机组大型化的发展趋势，塔筒的高度和直径都在增加，独立式塔架结构在应用中出现了以下问题：
1、大直径塔筒生产、运输、安装成本高。塔筒在车间加工制造，需要大型制造设备，且各分段需要大直径的法兰连接，生产成本增加；受到道路的载重或转弯半径、桥梁和隧道下的允许高度等方面限制，运输难度增加；大直径塔筒重量大，安装时需要大吨位的起重机，安装成本增加。由于受到已有制造设备、道路和起重机能力的限制，大型塔筒的制造、运输和安装存在着许多问题亟需解决。
2、大直径塔筒需要大型基础支撑。塔筒不仅承受机组的重力，还承受风产生的侧向力。由于风的侧向力作用在塔筒上产生的上下拉应力大于机组的重力，因此塔筒的强度无形中不得提高数倍。由于塔筒的高和直径比很大，可达十几倍，故造成了侧向力十几倍的增长作用于塔筒，为了抵抗这一作用，适当增加塔筒的厚度和直径。但是，侧向风仍在塔筒底部形成了巨大的倾覆弯矩，因此，需要大型的牢固的钢筋混凝土基础抵抗这一作用。然而，传统的独立基础抗压能力有余，抗弯能力不足，为了满足风力发电机组基础倾覆弯矩大的要求，需要增大基础平面尺寸，基础结构的效能趋于降低，造成了设计资源的较大浪费。而且，基础的施工属于大体积钢筋混凝土施工，施工周期长、施工困难大、稳定性差，施工质量难以保证。
综上所述，大直径塔筒结构生产、运输、安装成本高，并且需要大型的钢筋混凝土基础支撑，而且传统的风力发电机组基础的设计和施工存在不足。因此，为了推进风电行业的发展，对现有的塔架结构进行优化或者研发新的塔架结构型式成为一个必然趋势。
发明内容
本实用新型目的是克服上述缺点，提供一种风力发电机组拉索式塔架结构，可有效解决现有独立式塔架结构存在的生产、运输、安装成本高、基础设计浪费问题，保证风力发电机组安全稳定运行。
本实用新型提供一种风力发电机组拉索式塔架结构，包括：
塔筒，该塔筒圆周上均匀的设有多个上部拉索固定装置；
基座，用以支撑和固定所述的塔筒；
与所述上部拉索固定装置相对应的设有多个拉索，该多个拉索一端通过所述的上部拉索固定装置固接到所述的塔筒上，并沿各方位向外和向下延伸，所述的拉索的另一端固定于地基。
实施时，所述的多个上部拉索固定装置位于塔筒高于地面高度的1/3到2/3之间的高度处，优选为一半高度处。
实施时，所述拉索相对于水平面成35°到55°的角度。
实施时，在所述上部拉索固定装置高度处，所述的塔筒具有圆柱形钢制加固部。
实施时，所述的上部拉索固定装置是锚固装置、T型法兰或耳板的其中之一。
实施时，所述的拉索与所述的上部拉索固定装置连接处设有橡胶套。
实施时，所述的拉索与地基固定处设有下部拉索固定装置，该下部拉索固定装置是地锚或在容器内添加压重材料实现。
实施时，所述的压重材料为素土、砂、软石、碎石、矿渣、工业废渣、建筑垃圾、灰土中一种或几种混合物。
实施时，所述拉索为钢丝或钢索。
与现有技术相比本实用新型提供的风力发电机组拉索式塔架结构，由于增加了拉索结构，拉索承受风的侧向力，使得塔筒承受的侧向力很小，塔筒底部附近不会像独立式塔筒产生巨大扭矩和弯矩，塔筒主要承受机组和自身重力，故能有效减小塔筒的直径和厚度。同样，基座承受的侧向力也很小，主要承担上部结构的重力，故其设计变得极为简单。
本实用新型提供的风力发电机组拉索式塔架结构的有益效果：
1、受力性能好。拉索承受风的侧向力，塔筒及基座主要承受结构自重，充分发挥各结构作用。
2、拉索承担拉力，塔筒的强度要求降低。因此可以有效减小塔筒直径、厚度，降低塔筒的生产、运输和安装成本。
3、拉索承受拉力，基座主要承受上部结构的重力，故大大减小了基础设计尺寸，减少了钢筋混凝土的用量，同时节省了大量土地。
4、变大体积混凝土施工为小体积混凝土施工，防止大体积混凝土施工温度裂缝的产生，便于施工，保证了施工质量。
附图说明
图1是本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构示意图；
图2是本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构拉索与塔筒锚固节点示意图；
图3是本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构T型法兰示意图；
图4是本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构耳板示意图；
图5是本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构的塔筒加固部示意图；
图6是图5所示塔筒加固部的侧视图，其中拉索固定于加固部；
图7是本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构的地锚节点示意图。
附图标记说明：1-塔筒；2-拉索；3-地锚；4-基座；21-锚头；22-锚圈；23-橡胶层；24-锚固块；25-塔筒；26-拉索；31-塔筒；32-T型法兰；33-橡胶层；34-拉索；35、36-螺栓孔；41-塔筒；42-耳板；43-橡胶层；44-拉索孔；45-拉索；51-螺栓；52-锚头；53-锚固块；54-橡胶层；55-拉索；56-加固部；61-塔筒；71-拉索；72-地基；73-地锚。
具体实施方式
为了使本实用新型的形状、构造以及特点能够更好地被理解，以下将列举较佳实施例并结合附图进行详细说明。参阅图1所示，该塔架包括：塔筒1，该塔筒1圆周上均匀的设有多个上部拉索固定装置；基座4，用以支撑和固定所述的塔筒；与所述上部拉索固定装置相对应的设有多个拉索2，该多个拉索2一端通过所述的上部拉索固定装置固接到所述的塔筒1上，并沿各方位向外和向下延伸，所述的拉索的另一端固定于地基。
由此可见，本实用新型提供的塔架结构，由于增加了拉索结构，风的侧向力主要由拉索2承受，并通过拉索2将侧向力传递到地面，而不在塔筒底部引入弯曲力矩。这样，使得塔筒承受的侧向力很小，塔筒底部附近不会像独立式塔筒产生巨大扭矩和弯矩，塔筒主要承受机组和自身重力，故能有效减小塔筒的直径和厚度。
所述的多个上部拉索固定装置位于塔筒高于地面高度的1/3到2/3之间的高度处，优选为一半高度处。所述拉索相对于水平面成35°到55°的角度。
所述拉索为钢丝或钢索。所述的拉索与地基固定处设有下部拉索固定装置，该下部拉索固定装置设计成能够向拉索施加拉力。
图2示出了本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构中拉索与塔筒锚固连接的示意图。可以看出，塔筒5的连接处设置了锚固块24，拉索26与锚固块24锚固连接，其中，拉索26顶端由锚圈22和锚头21固定，并且拉索26与锚固块24内部接触的部分包覆有橡胶层23，避免了拉索26与该锚固块24直接接触而在受力时产生的巨大磨损。
图3示出了本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构中拉索与塔筒法兰连接的示意图。在塔筒31的连接处设置了T型法兰32，图中，该T型法兰的螺栓孔35用以连接塔筒，螺栓孔36供拉索34穿过，拉索34穿过该螺栓孔36后弯折下来加以固定，实现了拉索34与该塔筒31的连接。在该螺栓孔36中有一层橡胶层33，也起到防止拉索34与该螺栓孔36直接接触而在受力时产生的巨大磨损。
图4示出了本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构中拉索与塔筒耳板连接的示意图。塔筒41连接处设有耳板42，拉索45穿过耳板42上的拉索孔44后固定，在拉索孔44内壁上有一层橡胶层43，同样是起到防止拉索45与耳板42之间磨损的作用。
图5及图6示出了本实用新型风力发电机组拉索式塔架结构中拉索与塔筒圆柱形钢制加固部锚固连接示意图。上部拉索固定装置高度处，所述的塔筒具有圆柱形钢制加固部56，该加固部56为分片螺栓连接在该塔筒61的外表面，在图5所示的实施例中，该加固部56分为四片通过螺栓51连接，拉索55锚固在该加固部56上，所述拉索55与锚固块53内部接触的部分包覆有橡胶层54。
参阅图7所示，所述的下部拉索固定装置是地锚的实施方式，拉索71通过地锚73固定于地基72。拉索与地基之间除了采用地锚固定还可以在容器内添加压重材料实现。所述的压重材料为素土、砂、软石、碎石、矿渣、工业废渣、建筑垃圾、灰土中一种或几种混合物。
所述的拉索上接于塔筒，下接于下部拉索固定装置，承受风的巨大侧向力，而下部拉索固定装置通过自身重力或周围土的摩擦力承受拉索的拉力。由于所述拉索承受风的侧向力，使得塔筒承受的侧向力很小，塔筒底部附近不会像独立式塔筒产生巨大扭矩和弯矩，主要承受机组和自身重力，故能有效减小塔筒的直径。同样，基座承受的侧向力也很小，主要承担上部结构的重力，故其设计变得极为简单。
以上对本实用新型的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本实用新型的保护范围内。
Claims (9)
1.一种风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，包括：
塔筒，该塔筒圆周上均匀的设有多个上部拉索固定装置；
基座，用以支撑和固定所述的塔筒；
与所述上部拉索固定装置相对应的设有多个拉索，
该多个拉索一端通过所述的上部拉索固定装置固接到所述的塔筒上，并沿各方位向外和向下延伸，所述的拉索的另一端固定于地基。
2.如权利要求1所述的风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，所述的多个上部拉索固定装置位于塔筒高于地面高度的1/3到2/3之间的高度处，优选为一半高度处。
3.如权利要求1或2所述的风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，所述拉索相对于水平面成35°到55°的角度。
4.如权利要求1所述的风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，所述的上部拉索固定装置是锚固装置、T型法兰或耳板的其中之一。
5.如权利要求1所述的风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，在所述上部拉索固定装置高度处，所述的塔筒具有圆柱形钢制加固部。
6.如权利要求1所述的风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，所述的拉索与所述的上部拉索固定装置连接处设有橡胶套。
7.如权利要求1所述的风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，所述的拉索与地基固定处设有下部拉索固定装置，该下部拉索固定装置是地锚或在容器内添加压重材料实现。
8.如权利要求7所述的风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，所述的压重材料为素土、砂、软石、碎石、矿渣、工业废渣、建筑垃圾、灰土中一种或几种混合物。
9.如权利要求1所述的风力发电机组拉索式塔架结构，其特征在于，所述拉索为钢丝或钢索。
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