塔筒和风力发电机组的制作方法

1.本实用新型涉及风电技术领域，更具体地，涉及一种塔筒和风力发电机组。


背景技术：

2.目前钢混塔架(或塔筒)采用塔架底部使用混凝土，上部塔架采用钢塔的结构形式，这种钢混塔架可以有效改善塔架的频率，避免出现共振的问题。其中，下部混凝土塔架采用预制混凝土塔段，在工厂预制完成后现场吊装。
3.由于预制混凝土段需要现场吊装，增加后续的预应力索张拉、锚固等等工序，比起纯钢塔增加了很多现场吊装的工序，显著增加现场吊装时间。对于某些对于吊装时间紧张的项目，这种钢混塔架不具备吊装经济性优势。
4.此外，混凝土由于其本身的材料特性，其混凝土塔筒段截面壁厚至少需100mm以上才能满足混凝土浇筑要求，而钢塔壁厚则大多在50mm以下，产生两种材料的塔架对接问题，需要进行特殊的构造处理。
5.另外，由于这种钢混塔架的结构形式，需要采用预应力索与基础锚固，故混凝土塔架只能置于整个塔架的底部。


技术实现要素：

6.因此，为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种能够结合混凝土结构和钢结构两种材料的优势且能够将混凝土塔筒段置于整个塔筒的任意位置的塔筒，由此改善塔筒频率、钢混塔筒的对接和吊装问题等。
7.根据本实用新型的一方面，提供一种塔筒，所述塔筒包括彼此焊接的多个筒节，所述多个筒节包括至少一个钢制筒节和至少一个钢
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混凝土筒节。
8.优选地，所述钢
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混凝土筒节可包括外钢筒、内钢筒和填充在由所述外钢筒与所述内钢筒围成的空间中的混凝土，所述钢
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混凝土筒节在所述外钢筒的高度方向上的端部处焊接到相邻的筒节。
9.优选地，所述外钢筒的长度可大于所述内钢筒的长度，以使所述外钢筒的上端部和/或下端部相对于所述内钢筒伸出一定长度。
10.优选地，所述钢
‑
混凝土筒节可位于所述塔筒的中部或上部。
11.优选地，所述外钢筒和/或所述内钢筒的筒壁厚度可小于所述钢制筒节的筒壁厚度。
12.优选地，所述外钢筒的内壁和/或所述内钢筒的外壁上可设置有沿周向和/或纵向分布的多个凸起。
13.优选地，所述钢
‑
混凝土筒节还可包括在所述内钢筒的下端部处、位于所述外钢筒与所述内钢筒之间的环形底板。
14.根据本实用新型的另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的塔筒。
15.通过上述塔筒，特别是利用能够与钢制筒节焊接的钢
‑
混凝土筒节，改变了传统混凝土塔筒的结构以及对接或安装方式，由此可以实现将混凝土塔筒设置在整个塔筒的高度方向上的任意位置，进而能够自由地调节塔筒频率，有效避免塔筒产生共振。
16.此外，通过上述塔筒，由于可以在工厂将钢
‑
混凝土筒节与钢制塔筒焊接在一起之后运输到现场，因此可以省去现场固定混凝土塔筒的工序，减少现场吊装时间，这对于对吊装时间要求紧张的项目而言尤其有利。
17.另外，通过上述塔筒，可以降低塔筒钢板的工程量。
附图说明
18.图1和图2示出了根据本实用新型的实施例的钢
‑
混凝土筒节的局部示意图；以及
19.图3示出了根据本实用新型的实施例的塔筒的局部示意图。
20.附图标记说明：
21.10
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钢
‑
混凝土筒节；20
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钢制筒节；11
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外钢筒；12
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内钢筒；13
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混凝土；14
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环形底板；15
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凸起；18
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露出部分；19
‑
焊缝。
具体实施方式
22.为了使本领域技术人员能够更好地理解本实用新型的技术构思，下面将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述，在附图中，相同的附图标记始终表示相同的部件。
23.如上所述，为了改善塔筒频率可以采用钢混塔架结构，然而传统的钢制筒节和混凝土筒节(例如由混凝土浇筑而成)由于在材料、结构以及固定方式上均明显不同，因此对混凝土筒节的设置位置(例如，传统地设置在塔筒底部)有很大限制，由此还会限制钢混塔筒的频率改善。此外，传统的混凝土筒节需要进行现场对接和锚固等工序，吊装时间长。另外，由于钢制筒节和混凝土筒节的材料不同、壁厚不同等等，会出现两种材料的筒节的对接问题。
24.因此，本实用新型提供形成一种新型的钢
‑
混凝土筒节，该钢
‑
混凝土筒节与传统的混凝土塔筒段不同，该钢
‑
混凝土筒节结合钢板和混凝土两种材料，发挥两种材料的各自优势，从而解决现有技术中存在的上述多个问题。
25.如图3所示，图3示出了根据本实用新型的塔筒的局部示意图，为了示例性地说明，图3中仅示出了塔筒的一部分，即，一个钢
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混凝土筒节10以及焊接到钢
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混凝土筒节10的上下两个钢制筒节20。根据需求，塔筒可以包括彼此焊接的多个筒节，多个筒节可以包括至少一个钢制筒节20和至少一个钢
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混凝土筒节10。
26.具体地，参照图1至图3，本实用新型提出的钢
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混凝土筒节10包括外钢筒11、内钢筒12和填充在外钢筒11与内钢筒12围成的空间中的混凝土13。由此，与传统的混凝土塔筒不同，该钢
‑
混凝土筒节10将混凝土结构与钢结构应用到一起，发挥两种材料的优势。
27.此外，如图3所示，外钢筒11的长度大于内钢筒12的长度，以使外钢筒11的上端部和/或下端部相对于内钢筒12伸出一定长度，混凝土13的高度与内钢筒12相同，即，在外钢筒11的上端或下端形成仅有外钢筒钢板的露出部分，由此钢
‑
混凝土筒节10可以在外钢筒11的高度方向上的端部处焊接到相邻的筒节，例如可以按照常规钢塔筒的对接工艺将钢
‑
混凝土筒节10焊接到相邻的钢制筒节的端部或环形法兰，此外还可以焊接到具有类似构造的钢
‑
混凝土筒节10。
28.通过形成该露出部分，解决混凝土筒节与钢制筒节的对接问题，进而能够将钢
‑
混凝土筒节10设置在塔筒的高度方向上的任意位置处，与传统的只能将混凝土筒节设置在塔筒底部不同，本实用新型中提出的这种钢
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混凝土筒节10能够实现钢
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混凝土筒节10位置的自由选择，例如，可以将钢
‑
混凝土筒节10放置于整个塔筒的从顶部到底部的任意位置(例如，可以放置在塔筒的上部或中部)，由于可以自由选择混凝土筒节的位置，因此可以根据需要利用钢
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混凝土筒节10的灵活布置来灵活地调节塔筒频率，有效地避免共振发生。例如，本发明人通过研究发现，将钢
‑
混凝土筒节10放置于塔筒中部位置，可以显著改善塔筒的二阶频率，避免塔筒二阶共振的风险。在忽略阻尼影响时，塔筒的自振频率与自身质量及其分布(刚度)、边界支承条件以及振动形式(称为“振型”)有关，通过调节钢
‑
混凝土筒节10在塔筒中的布局可以改变塔筒整体的质量分布，从而改变塔筒自身的固有频率，钢
‑
混凝土筒节10位于塔筒的不同位置以及混凝土的不同质量，对于改变塔筒的频率效果不同。
29.此外，由于通过焊接进行对接，因此钢
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混凝土筒节10和钢制筒节20可以在工厂进行焊接，再整体进行运输，在吊装现场直接吊装，省去了现有钢混塔架现场锚固混凝土塔筒段的工序，减少现场吊装时间，可应用于对于吊装时间要求紧张的项目上，比如海上塔架的设计中。
30.另外，由于混凝土材料增大了筒节的截面模量，因此可以减小此处筒节的钢板壁厚，也就是说，钢
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混凝土筒节10的外钢筒11和/或内钢筒12的筒壁厚度可以小于钢制筒节20的筒壁厚度，由此可以降低塔架钢板的工程量，以更少的钢板材料起到与纯钢筒相同的作用。
31.优选地，对于钢
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混凝土筒节10，如图1和图2所示，为了形成用于容纳混凝土13的空间并且为了便于混凝土13的填充，可以在内钢筒12的下端部处、外钢筒11与内钢筒12之间设置环形底板14，由此，外钢筒11、内钢筒12和环形底板14可以形成一个内部为空腔、底部封闭而顶部敞开的箱型结构。当然，也可以不在内钢筒12上设置环形底板14，可以在灌注混凝土时在内钢筒12的底部处临时设置挡板等构件并且在混凝土凝固之后将挡板撤掉。
32.此外，外钢筒11的内壁和/或内钢筒12的外壁上可以设置有沿周向和/或纵向分布的多个凸起(例如，栓钉)15，凸起15可以焊接到外钢筒11的内壁和/或内钢筒12的外壁，在浇筑混凝土后，凸起15可以与混凝土13浇筑在一起，使得混凝土和钢板可以协调工作。
33.综上，通过本实用新型提出的上述塔筒，特别是利用能够与钢制筒节焊接的钢
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混凝土筒节，改变了传统混凝土塔筒的结构以及对接或安装方式，由此可以实现将混凝土塔筒设置在整个塔筒的高度方向上的任意位置，进而能够自由地调节塔筒频率，有效避免塔筒产生共振。
34.此外，通过上述塔筒，由于可以在工厂将钢
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混凝土筒节与钢制塔筒焊接在一起之后运输到现场，因此可以省去现场固定混凝土塔筒的工序，减少现场吊装时间，这对于对吊装时间要求紧张的项目而言尤其有利。
35.另外，通过上述塔筒，可以降低塔筒钢板的工程量。
36.上面对本实用新型的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定其范围的本实用新型的原理
和精神的情况下，可以对这些实施例进行组合、修改和完善(例如，可以对本实用新型的不同技术特征进行组合以得到新的技术方案)。这些组合、修改和完善也应在本实用新型的保护范围内。