塔架及风力发电机组的制作方法

1.本技术涉及风电技术领域，特别是涉及一种塔架及风力发电机组。


背景技术：

2.为了便于运输与安装，一般将塔架沿轴向分为多个塔筒段，相邻的塔筒段之间通过法兰进行分段连接。由于运输及吊装限制，目前多采用l型法兰或t型法兰进行分段连接。
3.然而，随着风力发电机组单机容量逐渐扩大，塔筒的高度越来越高。此时，若采用l型法兰进行连接，需要增大l型法兰的直径，而增加制造难度，若采用t型法兰进行连接，则存在螺栓外置防腐及t型法兰单价高昂等问题。
4.因此，亟需提出一种新的塔架及风力发电机组。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种塔架及风力发电机组，能够提高相邻两个塔筒段之间的连接强度，无需采用价格昂贵的l型法兰或t型法兰，降低了材料成本和制造成本。
6.一方面，根据本技术实施例提出了一种塔架，包括：塔筒段，塔筒段的数量为两个以上，两个以上塔筒段沿轴向间隔分布；连接组件，相邻两个塔筒段通过连接组件连接，连接组件包括第一法兰筒、第二法兰筒以及紧固件，沿轴向，第一法兰筒插接于第二法兰筒内，第一法兰筒与相邻两个塔筒段中的一者相连，第二法兰筒与相邻两个塔筒段的另一者相连，在塔筒段的径向，紧固件插接于第一法兰筒以及第二法兰筒；其中，沿径向，第一法兰筒具有面向第二法兰筒的第一摩擦面，第二法兰筒具有面向第一法兰筒的第二摩擦面，第一摩擦面以及第二摩擦面中至少一者的摩擦系数大于塔筒段的外壁面的摩擦系数。
7.根据本技术实施例的一个方面，第一摩擦面和第二摩擦面的摩擦系数均大于塔筒段的外壁面的摩擦系数。
8.根据本技术实施例的一个方面，沿径向，第一法兰筒和第二法兰筒的至少一者设置有镀层，以在第一摩擦面和/或第二摩擦面上镀设形成粗糙颗粒物。
9.根据本技术实施例的一个方面，第一法兰筒和第二法兰筒之间采用间隙配合。
10.根据本技术实施例的一个方面，第一摩擦面以及第二摩擦面中至少一者的摩擦系数大于或者等于0.3。
11.根据本技术实施例的一个方面，第一法兰筒沿径向贯穿设置有通孔，第二法兰筒的第二摩擦面上对应通孔开设有盲孔，紧固件依次穿设于通孔和盲孔。
12.根据本技术实施例的一个方面，通孔的孔径大于或者等于盲孔的孔径。
13.根据本技术实施例的一个方面，连接组件还包括弧形件，在径向上，弧形件贴合于第一法兰筒背离第一摩擦面的一侧，弧形件背离第一法兰筒的表面为平面；紧固件包括相连的钉头和杆部，杆部插接于第一法兰筒并使钉头与平面相抵接。
14.根据本技术实施例的一个方面，在轴向上，第二法兰筒与相邻两个塔筒段中位于上方的塔筒段相连，第一法兰筒与相邻两个塔筒段中位于下方的塔筒段相连。
15.另一个方面，根据本技术实施例提供一种风力发电机组，包括上述实施例中的塔架。
16.根据本技术实施例提供的塔架，其包括多个塔筒段以及用于连接相邻两个塔筒段的连接组件，连接组件包括第一法兰筒、第二法兰筒以及紧固件，第一法兰筒插接于第二法兰筒内，通过紧固件沿径向插接于第一法兰筒以及第二法兰筒，来实现相邻两个塔筒段的连接紧固。第一法兰筒具有面向第二法兰筒的第一摩擦面，第二法兰筒具有面向第一法兰筒的第二摩擦面，第一摩擦面以及第二摩擦面中至少一者的摩擦系数大于塔筒段的外壁面的摩擦系数，从而在通过紧固件紧固第一法兰筒和第二法兰筒时，可以通过第一法兰筒和第二法兰筒之间的摩擦力抵抗轴向外载，从而保证了相邻两个塔筒段之间的连接强度，相比于价格昂贵的l型法兰或t型法兰，实现了材料成本和制造成本的降低。
附图说明
17.下面将参考附图来描述本技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。
18.图1是本技术一种实施例的风力发电机组的结构示意图；
19.图2是本技术一种实施例的塔架的结构示意图；
20.图3是本技术一种实施例的塔架的正视图；
21.图4是图3中a处的放大图；
22.图5是本技术一种实施例的连接组件的断面图；
23.图6是本技术一种实施例的第一法兰筒和第二法兰筒的连接示意图；
24.图7是本技术一种实施例的弧形件的结构示意图。
25.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
26.附图中：
27.100-塔架；200-机舱；300-发电机；400-叶轮；500-基础平台；
28.1-塔筒段；1a-第一塔筒段；1b-第二塔筒段；
29.2-连接组件；21-第一法兰筒；211-第一连接孔；22-第二法兰筒；221-第二连接孔；23-紧固件；24-弧形件；241-平面；
30.3-过渡段；
31.x-径向；y-轴向。
具体实施方式
32.下面将详细描述本技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本技术的示例来提供对本技术的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本技术造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
33.下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本技术的塔架及风力发电机组的具体结构进行限定。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和
限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
34.为了更好地理解本技术，下面结合图1至图7对本技术实施例的塔架及风力发电机组进行详细描述。
35.请参阅图1，图1为本技术实施例的风力发电机组的结构示意图。本技术提供一种风力发电机组，包括塔架100、机舱200、发电机300、叶轮400以及基础平台500，塔架100连接于基础平台500，机舱200设置于塔架100的顶端，发电机300设置于机舱200，可以位于机舱200的内部，当然也可以位于机舱200的外部。叶轮400包括轮毂410以及连接于轮毂410上的多个叶片420，叶轮400通过其轮毂410与发电机300的转轴连接。风力作用于叶片420时，带动整个叶轮400以及发电机300的转轴转动，以将风能转化为电能。
36.现有技术中的风力发电机组，尤其针对海上风力发电机组，其塔架100往往包括多个塔筒段，由于运输及吊装限制，塔筒段之间多采用l型法兰或t型法兰进行分段连接，受塔架100高度的逐渐增加、海上风电逐渐向深远海发展、机型大型化等多种因素的影响，法兰直径需越来越大，导致l型法兰或t型法兰存在制造困难以及单价高昂等问题。因此，为了克服上述缺陷，本实用新型实施例还提供一种新型的塔架100，该塔架100可以用于上述各实施例的风力发电机组，尤其是海上风力发电机组并作为风力发电机组的组成部分，当然，也可以作为独立的构件单独生产或者销售。
37.请参阅图2至图5，本技术实施例提供了一种塔架100，包括塔筒段1和连接组件2，塔筒段1的数量为两个以上，两个以上塔筒段1沿轴向y分布，相邻两个塔筒段1通过连接组件2连接，连接组件2包括第一法兰筒21、第二法兰筒22以及紧固件23，第一法兰筒21沿轴向y插接于第二法兰筒22内，第一法兰筒21与相邻两个塔筒段1中的一者相连，第二法兰筒22与相邻两个塔筒段1的另一者相连，在塔筒段1的径向x，紧固件23插接于第一法兰筒21以及第二法兰筒22。其中，沿径向x，第一法兰筒21具有面向第二法兰筒22的第一摩擦面，第二法兰筒22具有面向第一法兰筒21的第二摩擦面，第一摩擦面以及第二摩擦面中至少一者的摩擦系数大于塔筒段1的外壁面的摩擦系数。
38.本技术实施例提供的塔架100，通过连接组件2连接相邻两个塔筒段1，连接组件2包括第一法兰筒21、第二法兰筒22以及紧固件23，第一法兰筒21和第二法兰筒22分别设置于相邻两个塔筒段1的相对端，通过将第一法兰筒21沿轴向y插接于第二法兰筒22内，并通过紧固件23沿径向x插接于第一法兰筒21以及第二法兰筒22，来实现相邻两个塔筒段1的连接紧固。第一法兰筒21具有面向第二法兰筒22的第一摩擦面，第二法兰筒22具有面向第一法兰筒21的第二摩擦面，第一摩擦面以及第二摩擦面中至少一者的摩擦系数大于塔筒段1的外壁面的摩擦系数，从而在通过紧固件23紧固第一法兰筒21和第二法兰筒22时，可以通过第一法兰筒21和第二法兰筒22之间的摩擦力抵抗轴向y外载，从而保证了相邻两个塔筒段1之间的连接强度，相比于价格昂贵的l型法兰或t型法兰，实现了材料成本和制造成本的降低。
39.可以理解的是，第一法兰筒21和第二法兰筒22可与塔筒段1分体制造，再通过将第一法兰筒21和第二法兰筒22分别与相邻的两个塔筒段1通过焊接等方式组装成型，也可将第一法兰筒21和第二法兰筒22与其所对应的塔筒段1一体成型。
40.需要说明的是，第一摩擦面以及第二摩擦面中至少一者的摩擦系数大于塔筒段1的外壁面的摩擦系数是指，相比于塔筒段1，增加第一法兰筒21和第二法兰筒22中至少一者的表面的粗糙度，一方面，在紧固件23的预紧力相同的条件下，也能够增加第一法兰筒21和第二法兰筒22之间的摩擦力，从而提高第一法兰筒21和第二法兰筒22之间的连接强度，以保证各塔筒段1的稳定连接。另一方面，在第一法兰筒21和第二法兰筒22之间的摩擦力相同的情况下，降低了对紧固件23的预紧力要求，实现了塔架100材料成本和制造成本的下降。
41.可选地，第一摩擦面和第二摩擦面的摩擦系数均大于塔筒段1的外壁面的摩擦系数。通过使第一摩擦面和第二摩擦面的摩擦系数均大于塔筒段1的外壁面的摩擦系数，从而在第一法兰筒21和第二法兰筒22之间因紧固件23预紧所产生的摩擦力相同的情况下，进一步降低了对紧固件23的预紧力的要求，进一步实现了塔架100材料成本和制造成本的下降。
42.为使得第一摩擦面和第二摩擦面的摩擦系数大于塔筒段1的外壁面的摩擦系数，在一些可选地实施例中，沿径向x，第一法兰筒21和第二法兰筒22的至少一者设置有镀层，以在第一摩擦面和/或第二摩擦面上镀设形成粗糙颗粒物。例如，可在第一法兰筒21和第二法兰筒22中至少一者的表面进行镀锌处理，从而在第一摩擦面和/或第二摩擦面上镀设形成粗糙颗粒物，以提高第一摩擦面和/或第二摩擦面的粗糙度。此外，还可采用打磨或喷砂工艺方法，来形成第一摩擦面和第二摩擦面，其具体制造工艺可根据实际工况进行调整。
43.可选地，第一摩擦面以及第二摩擦面中至少一者的摩擦系数大于或者等于0.3，从而保证连接组件2的连接强度。
44.为实现良好的装配，在一些可选地实施例中，第一法兰筒21和第二法兰筒22之间采用间隙配合。例如，在设计时，可使第一法兰筒21的外径和第二法兰筒22的内径的名义尺寸相同，且将第一法兰筒21的外径为负公差，第二法兰筒22的内径设置为正公差，从而形成间隙配合结构，以便于将第一法兰筒21插入第二法兰筒22中，实现第一法兰筒21和第二法兰筒22的装配。
45.可选地，第一法兰筒21和第二法兰筒22的公差值不大于2mm，以避免第一法兰筒21和第二法兰筒22之间的配合间隙过大，而影响连接组件2的稳定性。
46.请参阅图2至图5，在一些可选地实施例中，在径向x上，第一法兰筒21和第二法兰筒22的厚度大于塔筒段1的厚度，以保证连接组件2的结构强度。可选地，第一法兰筒21可设置为厚度不小于80mm的热轧或正火板材，以保证连接组件2的结构强度。
47.为便于描述，以下均以第一法兰筒21和塔筒段1的连接为例进行说明，第二法兰筒22和塔筒段1的连接结构即可等同于第一法兰筒21设置。
48.为避免在第一法兰筒21和塔筒段1的交界处出现厚度的突变区域，第一法兰筒21和塔筒段1通过楔形过渡段3相连，由塔筒段1至第一法兰筒21的方向，过渡段3的厚度逐渐增大，即过渡段3的内壁面和/或外壁面倾斜设置，其中，过渡段3的内壁面和/或外壁面的斜度不小于1:4，从而实现塔筒段1至第一法兰筒21的均匀过渡，以避免应力集中。
49.可以理解的是，在径向x上，当第一法兰筒21的厚度大于塔筒段1的厚度时，为便于第一法兰筒21和塔筒段1的连接，第一法兰筒21的外径可与塔筒段1的外径相对齐，即第一法兰筒21面向第二法兰筒22的一侧表面与塔筒段1的外壁面相平齐，第一法兰筒21背离第二法兰筒22的一侧表面相对于塔筒段1的内壁面凸出设置，过渡段3的内壁面倾斜设置，从而实现第一法兰筒21至塔筒段1的过渡。
50.或者，第一法兰筒21的中径可与塔筒段1的中径相对齐，即第一法兰筒21沿径向x的两侧表面均凸出于塔筒段1的两侧表面设置，过渡段3的内壁面和外壁面均倾斜设置，从而实现第一法兰筒21至塔筒段1的过渡，其具体连接方式可根据第一法兰筒21和塔筒段1的具体结构进行调整。
51.请参阅图4至图6，为通过紧固件23连接第一法兰筒21和第二法兰筒22，第一法兰筒21和第二法兰筒22上分别对应开设有第一连接孔211和第二连接孔221，通过将紧固件23依次穿设第一连接孔211和第二连接孔221，来实现第一法兰筒21和第二法兰筒22的连接固定。
52.可以理解的是，第一法兰筒21和第二法兰筒22上沿轴向y可开设有n行第一连接孔211和第二连接孔221，n大于或者等于3，同一行第一连接孔211沿第一法兰筒21的周向间隔排布。其中，至少两行第一连接孔211可沿第一法兰筒21的周向错开预设角度，以提高连接组件2的连接强度，也可使各行第一连接孔211沿第一法兰筒21的周向呈矩阵排布，以便于第一连接孔211和第二连接孔221的对位连接。第一连接孔211和第二连接孔221的排布数量及尺寸可根据塔架100所需承受的载荷进行调整，本技术对此不作具体限定。
53.请参阅图4至图6，在一些可选地实施例中，第一法兰筒21沿径向x贯穿设置有通孔，第二法兰筒22的第二摩擦面上对应通孔开设有盲孔，紧固件23依次穿设于通孔和盲孔。即可将第一连接孔211设置为通孔，第二连接孔221设置为盲孔，通过将紧固件23依次穿设第一法兰筒21上的通孔和第二法兰筒22的盲孔，来实现第一法兰筒21和第二法兰筒22的连接固定。由于第二法兰筒22套接于第一法兰筒21的外侧，故通过将第二法兰筒22的第二连接孔221设置为盲孔，能够避免塔架100外雨水、大气沿第二连接孔221侵入，以防止塔架100外雨水、大气的侵蚀。
54.可选地，通孔的孔径大于盲孔的孔径，从而更便于将紧固件23依次穿设通孔和盲孔。其中，当第二法兰筒22的第二摩擦面上开设有盲孔时，在径向x上，盲孔的底部与第二法兰筒22背离第二摩擦面的一侧表面之间的距离，即第二法兰筒22的剩余壁厚应大于或者等于10mm，以防止塔架100外雨水、大气的侵蚀。
55.请参阅图4至图7，在一些可选地实施例中，连接组件2还包括弧形件24，在径向x上，弧形件24贴合于第一法兰筒21背离第一摩擦面的一侧，弧形件24背离第一法兰筒21的表面为平面241。紧固件23包括相连的钉头和杆部，杆部插接于第一法兰筒21并使钉头与平面241相抵接。通过在第一法兰筒21背离第一摩擦面的一侧垫设弧形件24，在将紧固件23依次穿设第一法兰筒21和第二法兰筒22后，紧固件23的钉头即与弧形件24的平面241相抵接，从而确保预紧力的均匀传递。
56.可选地，紧固件23可采用摩擦型高强度螺栓，通过拧紧紧固件23所产生的预紧力压紧第一法兰筒21和第二法兰筒22，从而保证了连接组件2的连接强度。当紧固件23设置为摩擦型高强度螺栓时，通孔和盲孔可设置为螺纹孔，且螺纹孔的深度可大于或者等于10个螺距，以保证紧固件23的连接强度。
57.请参阅图4至图7，为进一步避免水汽侵蚀，在一些可选地实施例中，在轴向y上，第二法兰筒22与相邻两个塔筒段1中位于上方的塔筒段1相连，第一法兰筒21与相邻两个塔筒段1中位于下方的塔筒段1相连。
58.为便于描述，在轴向y上，将相邻两个塔筒段1中位于下方的塔筒段1定义为第一塔
筒段1a，位于上方的塔筒段1定义为第二塔筒段1b，第二塔筒段1b和第一塔筒段1a的相对端分别连接有第二法兰筒22和第一法兰筒21，通过使第一法兰筒21插接于第二法兰筒22内，实现第一塔筒段1a和第二塔筒段1b的连接。由于第一法兰筒21插接于第二法兰筒22内，故通过将第二塔筒段1b设置于第一塔筒段1a的上方，能够避免塔架100外水汽沿着第二塔筒段1b的外壁面侵入第二法兰筒22和第一法兰筒21之间的间隙内，进一步防止塔架100外雨水、大气的侵蚀。
59.可以理解的是，第二塔筒段1b背离第一塔筒段1a的一端可连接另一连接组件2的第一法兰筒21，也可连接l型法兰，由于第二塔筒段1b位于上方，故第二塔筒段1b背离第一塔筒段1a的一端位于塔架100中部，故其载荷相对较小，可以采用较低规格的l型法兰，从而以较小的成本投入完成塔架100的方案设计。
60.由此，本发明实施例提供的塔架100，通过连接组件2连接相邻两个塔筒段1，连接组件2包括第一法兰筒21、第二法兰筒22以及紧固件23，第一法兰筒21和第二法兰筒22分别设置于相邻两个塔筒段1的相对端，通过将第一法兰筒21沿轴向y插接于第二法兰筒22内，并通过紧固件23沿径向x插接于第一法兰筒21以及第二法兰筒22，来实现相邻两个塔筒段1的连接紧固。第一法兰筒21具有面向第二法兰筒22的第一摩擦面，第二法兰筒22具有面向第一法兰筒21的第二摩擦面，第一摩擦面以及第二摩擦面中至少一者的摩擦系数大于塔筒段1的外壁面的摩擦系数，从而在通过紧固件23紧固第一法兰筒21和第二法兰筒22时，可以通过第一法兰筒21和第二法兰筒22之间的摩擦力抵抗轴向y外载，从而保证了相邻两个塔筒段1之间的连接强度，相比于价格昂贵的l型法兰或t型法兰，实现了材料成本和制造成本的降低。
61.而本发明实施例提供的风力发电机组，因其包括上述各实施例提供的塔架100，能够实现了塔架100材料成本、制造成本的大幅下降，能够满足当前平价背景要求，易于推广使用。
62.虽然已经参考优选实施例对本技术进行了描述，但在不脱离本技术的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。