模块化风电混凝土塔架、风力发电系统以及制作方法与流程

1.本发明涉及一种模块化风电混凝土塔架、风力发电系统以及制作方法。


背景技术：

2.大型风力发电机组随着塔筒高度的升高和主机叶轮直径的增大，在塔架频率控制和叶尖净空方面会对混凝土塔架提出更苛刻的要求。目前主流的渐变式混凝土塔架形式是由塔底到塔顶呈现外部直径的线性变化，当塔筒高度需要升高时，往往在原有塔筒底部延续原有的塔筒外型斜率继续接筒节圆环，使得塔架底部直径线性增大，这使得塔架一阶频率过高，并且容易出现叶尖净空干涉的设计问题。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中塔架底部直径随塔架高度升高而线性增大所导致的塔架一阶频率过高并且容易出现叶尖净空干涉的缺陷，提供一种模块化风电混凝土塔架、风力发电系统以及制作方法。
4.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
5.一种模块化风电混凝土塔架，其包括若干个等斜率的斜筒节和至少一个直筒节，所述直筒节与若干个所述斜筒节在垂直方向上堆叠设置并形成塔架本体；
6.所述至少一个直筒节插入若干个所述斜筒节中，使得所述塔架本体满足其外表面与叶片叶尖的净空距离要求和/或塔架频率要求。
7.在本方案中，采用上述结构形式，通过直筒节根据塔架频率和叶尖净空需求在高度方向插入斜筒节的对接面处，使得能够调整塔架本体高度，从而实现塔架频率和叶尖净空向有利方向调整，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。同时，现有的外立面线性渐变塔型所用模具可以通过和直筒节结合形成塔架本体，提高现有投入模具的重复利用效率。
8.较佳地，相邻两个所述斜筒节之间设置一个或者多个所述直筒节。
9.在本方案中，采用上述结构形式，可以通过灵活的调整直筒节的插入标高和直筒节的数量调整塔架本体的高度，从而可以实现根据设计需求模块化调整塔架频率和叶尖净空在设计范围的功能，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。
10.较佳地，所述直筒节的底部直径和与之连接的所述斜筒节的顶部直径相等。
11.较佳地，所述直筒节的顶部直径和与之连接的所述斜筒节的底部直径相等。
12.较佳地，所述直筒节可拆卸地连接于所述斜筒节。
13.在本方案中，采用上述结构形式，便于灵活的调整直筒节的插入标高和直筒节的数量调整塔架本体的高度。同时，直筒节可全部拆除，以使若干个斜筒节组合形成渐变式混凝土塔架，使模块化风电混凝土塔架能够按照使用需求能够对塔架本体进行调整，增加了模块化风电混凝土塔架的使用场景。
14.一种风力发电系统，其包括如上所述的模块化风电混凝土塔架。
15.在本方案中，采用上述结构形式，通过直筒节根据塔架频率和叶尖净空需求在高度方向插入斜筒节的对接面处，使得能够调整塔架本体高度，从而实现塔架频率和叶尖净空向有利方向调整，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。同时，现有的外立面线性渐变塔型所用模具可以通过和直筒节结合形成塔架本体，提高现有投入模具的重复利用效率。
16.一种模块化风电混凝土塔架的制作方法，其用于制作如上所述的模块化风电混凝土塔架，所述制作方法包括如下步骤：
17.s1，制作若干个等斜率的斜筒节以及至少一个直筒节；
18.s2，根据若干个斜筒节的斜率、塔架本体的高度、以及塔架本体与叶片叶尖的净空要求和/或塔架频率要求确定将所述至少一个直筒节插入若干所述斜筒节的直筒节与斜筒节组合方式；
19.s3，根据所述直筒节与斜筒节组合方式将所述斜筒节和所述直筒节堆叠以形成所述塔架本体。
20.在本方案中，采用上述结构形式，通过直筒节根据塔架频率和叶尖净空需求在高度方向插入斜筒节的对接面处，使得能够调整塔架本体高度，实现塔架本体的高度满足要求，从而实现塔架频率和叶尖净空向有利方向调整，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。
21.较佳地，在所述步骤s3中，所述直筒节与所述斜筒节之间可拆卸连接。
22.在本方案中，采用上述结构形式，通过灵活的调整直筒节的插入标高和直筒节的数量调整塔架本体的高度，从而可以实现根据设计需求模块化调整塔架频率和叶尖净空在设计范围的功能，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。同时，增加了模块化风电混凝土塔架的使用场景。
23.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
24.本发明的积极进步效果在于：通过直筒节根据塔架频率和叶尖净空需求在高度方向插入斜筒节的对接面处，使得能够调整塔架本体高度，从而实现塔架频率和叶尖净空向有利方向调整，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。
附图说明
25.图1为本发明实施例中模块化风电混凝土塔架的整体结构示意图。
26.图2为本发明实施例中模块化风电混凝土塔架与渐变式混凝土塔架的对比图。
27.图3为本发明实施例中模块化风电混凝土塔架的分解示意图。
28.图4为本发明实施例中模块化风电混凝土塔架的部分内部结构示意图。
29.图5为本发明实施例中模块化风电混凝土塔架的制作方法的流程图。
30.附图标记说明：
31.塔架本体100
32.直筒节2
33.斜筒节3
34.渐变式混凝土塔架101
35.塔架本体底部直径a
36.渐变式混凝土塔架底部直径b
具体实施方式
37.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
38.本实施例提供一种风力发电系统，该风力发电系统包括模块化风电混凝土塔架。如图1至图4所示，模块化风电混凝土塔架包括若干个等斜率的斜筒节3和至少一个直筒节2，直筒节2与若干个斜筒节3在垂直方向上堆叠设置并形成塔架本体100；至少一个直筒节2插入若干个斜筒节3中，使得塔架本体100满足其外表面与叶片叶尖的净空距离要求和/或塔架频率要求。
39.在塔架本体100中，根据若干个斜筒节3的斜率、塔架本体100的高度、以及塔架本体100与叶片叶尖的净空要求和/或塔架频率要求确定直筒节与斜筒节组合方式，根据直筒节与斜筒节组合方式将直筒节2插入若干个斜筒节3中，实现斜筒节3和直筒节2堆叠以形成塔架本体100。通过直筒节2根据塔架频率和叶尖净空需求在高度方向插入斜筒节3的对接面处，使得能够调整塔架本体100高度，从而实现塔架频率和叶尖净空向有利方向调整，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。同时，现有的外立面线性渐变塔型所用模具可以通过和直筒节2结合形成塔架本体100，提高现有投入模具的重复利用效率。其中，斜筒节3的外部直径自下而上依次增大，直筒节2的外部直径始终不变。
40.相邻两个斜筒节3之间设置一个或者多个直筒节2。可以通过灵活的调整直筒节2的插入标高和直筒节2的数量调整塔架本体100的高度，从而可以实现根据设计需求模块化调整塔架频率和叶尖净空在设计范围的功能，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。在本实施例中，直筒节2的数量为多个，多个直筒节2分别插入至不同位置的相邻两个斜筒节3之间。
41.直筒节2可拆卸地连接于斜筒节3。如图2所示，具体地，直筒节2可全部拆除，以使若干个斜筒节3组合形成渐变式混凝土塔架，使模块化风电混凝土塔架能够按照使用需求能够对塔架本体100进行调整，增加了模块化风电混凝土塔架的使用场景。同时，便于灵活的调整直筒节2的插入标高和直筒节2的数量调整塔架本体100的高度。
42.直筒节2的底部直径和与之连接的斜筒节3的顶部直径相等，直筒节2的顶部直径和与之连接的斜筒节3的底部直径相等。通过直筒节2的插入设置，使得塔架本体100的外轮廓要小于渐变式混凝土塔架101的外型线，具体如图4所示，通过直筒节2能够有效避免塔架本体100的底部直径随塔架本体100的高度升高而线性增大。相比于同等高度的线性的渐变式混凝土塔架101而言，本实施例中的塔架本体100的底部直径更小，也就不容易出现塔架一阶频率过高、叶尖净空干涉等问题。
43.需要说明的是，如图2所示，在高度相同的情况下，由于在若干个斜筒节3中插入了
若干个直筒节2，本实施例中的塔架本体100底部直径a要小于渐变式混凝土塔架101底部直径b。在实际使用过程中，模块化风电混凝土塔架具有较小的底部直径，因而能够避免塔架一阶频率过高以及避免叶尖净空干涉等问题出现。
44.本实施例中的直筒节2可以灵活组合，或者采用不同高度的直筒节2组合，以灵活调节直筒节2的长度、数量来实现对塔架本体100的整体高度调节，能够适应安装现场和设计时的多种需求。
45.如图5所示，本实施例还提供一种模块化风电混凝土塔架的制作方法，用于制作如上所述的模块化风电混凝土塔架，该制作方法包括如下步骤：
46.步骤101，制作若干个等斜率的斜筒节3以及至少一个直筒节2；
47.步骤102，根据若干个斜筒节3的斜率、塔架本体100的高度、以及塔架本体100与叶片叶尖的净空要求和/或塔架频率要求确定将至少一个直筒节2插入若干斜筒节3的直筒节与斜筒节组合方式；
48.步骤103，根据直筒节与斜筒节组合方式将斜筒节3和直筒节2堆叠以形成塔架本体100。
49.在塔架本体100中，根据若干个斜筒节3的斜率、塔架本体100的高度、以及塔架本体100与叶片叶尖的净空要求和/或塔架频率要求确定直筒节与斜筒节组合方式，根据直筒节与斜筒节组合方式将将直筒节2插入若干个斜筒节3中，实现斜筒节3和直筒节2堆叠以形成塔架本体100。通过直筒节2根据塔架频率和叶尖净空需求在高度方向插入斜筒节3的对接面处，使得能够调整塔架本体100高度，实现塔架本体100的高度满足要求，从而实现塔架频率和叶尖净空向有利方向调整，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。同时，现有的外立面线性渐变塔型所用模具可以通过和直筒节2结合形成塔架本体100，提高现有投入模具的重复利用效率。
50.在步骤103中，直筒节2与斜筒节3之间可拆卸连接。直筒节2与斜筒节3之间采用可拆卸连接方式，通过灵活的调整直筒节2的插入标高和直筒节2的数量调整塔架本体100的高度，从而可以实现根据设计需求模块化调整塔架频率和叶尖净空在设计范围的功能，通过模块化设计可以避免混塔模具被风机大型化趋势快速淘汰适应性的风险，进一步有利于标准化混塔的健康高效发展。同时，直筒节2可全部拆除，以使若干个斜筒节3组合形成渐变式混凝土塔架，使模块化风电混凝土塔架能够按照使用需求能够对塔架本体100进行调整，增加了模块化风电混凝土塔架的使用场景。
51.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。