一种风力发电设备及塔架的制作方法

本发明涉及风电技术领域，特别是涉及一种风力发电设备及塔架。

背景技术：

随着我国能源行业的发展，各种清洁能源领域的技术应用不断普及，其中，对于风电技术领域，需要用到塔架对风力发电机进行支撑。

近年来，对用于支撑风力发电机的塔架的运输与安装便捷性，以及成本降低等方面的要求越来越高，因此，提高塔架在运输和安装的便捷性，同时降低成本成为设计目标。

现有技术中，以获得更多清洁能源为目的，风力发电机变得越来越大型化，包括叶轮在内的风力发电机的重量增大，这就需要匹配更高更稳固的支撑风力发电机的塔架。

目前，塔架普遍为圆锥型或圆柱型筒体结构，塔架分为多段筒体进行组装，以下侧筒体作为上侧筒体的支撑基础，逐级向上吊装。由于各段筒体均作为支撑基础，因此筒体需设置为坚固、支撑能力强的结构，如壁厚尺寸大。筒体直径大，同时，为支撑上侧其它筒体和风力发电机设备的重量，通常使用金属材料制造筒体，例如钢制筒体，此种钢制筒体装配的塔架结构简单，现场安装的原理简单，但塔架整体的重量大，耗费的钢材量大，这使得运输过程中需要运载的总质量大，且对各个筒体的单体运输需要应用重载吨位的运输工具以及因单体筒体的高度所造成的道路通过性差，这造成了运输的便捷性低，同时安装过程中需要应用重型机械设备进行吊装。这便造成了实际安装的便捷性低。

例如，高90米的钢制塔架需耗钢材250吨左右。随着风机的大型化发展，所需塔架的高度、直径以及壁厚大大增加，这不仅消耗大量不可再生资源，而且其材料成本和制造成本高。此外，由于陆运载高的限制，大直径塔架的运输也是一大问题，大型的塔架必须通过轮船进行运输，这就造成大型风机 安装地理位置以及塔架生产基地只能限制在沿海、沿江地区，这将不利于风力发电事业的发展。

上述现有技术中，塔架的运输与安装过程中的便捷性低，以及由于运输、安装和材料等方面造成的成本高等方面的设计缺陷是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种风力发电设备及塔架，通过本发明的应用将显著提高运输与安装过程中的便捷性，同时降低运输、安装和材料等方面的综合成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于支撑并安装风力发电机的塔架，包括：

塔架基体、被所述塔架基体支撑的塔架主体和安装于所述塔架主体顶部的塔架顶段体；

一体结构的所述塔架基体包括用于埋设于地表以下的塔基和设置于所述塔基顶部且位于地表以上的底座，以及设置于所述底座顶部的中空结构的塔架连接段；

所述塔架主体包括多个内侧支撑梁、多个外部支撑板和多个水平设置且相互平行的过渡平台，所述过渡平台的外边缘周圈分别与多个所述外部支撑板固连，所述内侧支撑梁的顶部与其上侧相抵的所述过渡平台固连，且所述内侧支撑梁的底部与其下侧相抵的所述过渡平台或所述底座固连以实现多个平行的所述过渡平台被多个所述内部支撑梁逐级分层地支撑，各个上下侧相抵的所述外部支撑板相互固连，所述塔架连接段与其上侧的所述外部支撑板相抵固连；

所述塔架顶段体包括与所述塔架主体固连安装的过渡塔顶和安装于所述过渡塔顶顶部的法兰盘。

优选地，所述外部支撑板具体为木质支撑板，各个上下侧相抵的所述木质支撑板相互固连，位于所述过渡平台边缘的所述木质支撑板与所述过渡平台固连，所述塔架连接段与其上侧相抵的所述木质支撑板固连。

优选地，上下侧相抵固连的所述木质支撑板之间的相抵位置点与相邻边侧的上下侧相抵固连的所述木质支撑板之间的另一相抵位置点分别位于两个不同的垂向高度位置以实现所述过渡平台周圈的各个所述木质支撑板在上下侧的相抵固连为错落排序拼接结构。

优选地，还包括塔架连接段法兰，所述塔架连接段法兰包括埋设于所述塔架连接段的下侧嵌入体和用于楔入上侧的所述木质支撑板的片状钢板，所述木质支撑板通过所述塔架连接段法兰与所述塔架连接段固连。

优选地，还包括塔顶法兰，所述塔顶法兰包括分别设置于上侧和下侧的多个片状钢板，所述木质支撑板和/或所述过渡平台通过所述塔顶法兰与所述过渡塔顶固连。

优选地，还包括双向连接器，所述双向连接器包括连接器基板和固连于所述连接器基板两对侧的多个销钉，上下侧相抵的所述木质支撑板，以及所述过渡平台与其边缘的所述木质支撑板分别通过所述双向连接器的楔入而固连。

优选地，还包括横向连接器，所述横向连接器包括横向基板和固连于所述横向基板同侧且平行的两组销钉，两组销钉分别位于所述横向基板的两端，在同一水平面内相邻的两个所述木质支撑板通过所述横向连接器的楔入而实现固连。

优选地，所述塔架连接段的结构为正多边形的中空结构，所述塔架连接段各边的顶部分别安装有木质支撑板。

优选地，所述内侧支撑梁包括木质立柱和用于连接木质立柱的木质连接梁，所述木质立柱两端分别与上下两侧的所述过渡平台或所述底座相抵固连。

优选地，所述过渡平台为与所述塔架连接段外缘轮廓一致的正多边形结构，所述过渡平台的各边外缘分别固连所述木质支撑板。

优选地，所述过渡平台上设有用于通过人员与设备的通道，各个所述过渡平台的所述通道之间设有升降装置，所述塔架连接段的边侧设有用于通过人员与设备的出入口。

优选地，所述升降装置包括楼梯。

优选地，所述升降装置包括提升机。

优选地，所述塔架连接段的水平外轮廓面积大于所述过渡塔顶的水平外轮廓面积，所述塔架主体的外轮廓为多边形锥台轮廓。

优选地，在所述木质支撑板、所述木质立柱和所述木质连接梁上分别刷涂有放蛀耐候涂料。

本发明还提供一种风力发电设备，包括风力发电机，还包括上述任一项所述的塔架，所述风力发电机安装于所述塔架顶部。

在一个关于塔架的优选实施方式中，塔架包括塔架基体、被塔架基体支撑的塔架主体和安装于塔架主体顶部的塔架顶段体；一体结构的塔架基体包括用于埋设于地表以下的塔基和设置于塔基顶部且位于地表以上的底座，以及设置于底座顶部的中空结构的塔架连接段；塔架主体包括多个内侧支撑梁、多个外部支撑板和多个水平设置且相互平行的过渡平台，过渡平台的外边缘周圈分别与多个外部支撑板固连，内侧支撑梁的顶部与其上侧相抵的过渡平台固连，且内侧支撑梁的底部与其下侧相抵的过渡平台或底座固连以实现多个平行的过渡平台被多个内部支撑梁逐级分层地支撑，各个上下侧相抵的外部支撑板相互固连，塔架连接段与其上侧的外部支撑板相抵固连；塔架顶段体包括与塔架主体固连安装的过渡塔顶和安装于过渡塔顶顶部的法兰盘。通过以上结构设置，塔架的基体为一体结构，地表下的塔基和地表以上的底座和中空结构的塔架连接段共同构成的坚实的基础；塔架顶段体包括的过渡塔顶和安装于过渡塔顶顶部的法兰盘能够与风力发电机紧密衔接。塔架基体安装并承托塔架主体，塔架主体以各个水平设置且相互平行的过渡平台作为安装和结构稳定的“分层结构”，具体来说，在安装搭建塔架主体过程中，在底座上搭建内侧支撑梁，此部分内侧支撑梁的顶侧安装过渡平台，这是第一层的过渡平台，在此高度的过渡平台外边缘周圈分别固连多个外部支撑板，即 外部支撑板以过渡平台环绕安装，这便能够形成封闭的轮廓，进而以第一层的过渡平台为基础，其起到底座类似的支撑作用，再行搭建上部的内侧支撑梁，进而搭建第二层的过渡平台，并在第二层过渡平台的外边缘周圈安装外部支撑板，而各个上下侧相抵的外部支撑板相互固连。如此，在每一层的结构中，过渡平台被其下部的内部支撑梁支撑，其高度位置得以确定，同时，过渡平台外边缘周圈的外部支撑梁使过渡平台的水平位置得以固定，而对于封闭轮廓的外部支撑梁，其以过渡平台为中心进行搭建，从而同一高度的外部支撑梁之间以过渡平台作为连接体，而使外部支撑梁相互间拥有了“连接筋板”的结构，即过渡平台。由此，内侧支撑梁、过渡平台和外部支撑梁三者相辅相成，互为支撑，组成了结构稳定的结构，此塔架主体结构自身结构稳定，且承载能力强，对上部的负重支撑性好，而构成其结构的各零部件单体体积小，这便有助于运输，且在安装过程中对单体吊装的起重设备要求低，同时，由于单体体积小，因此制造、加工等方面的生产成本低。

现有技术中的塔架，依高度和直径要求而制造出直径大、高度高的筒体，并必然进行大直径筒体的整体运输，这便造成了大尺寸零部件的制造成本高，且运输与安装便捷性低和费用高。因此，相比于现有技术，本发明提供的塔架显著提高了运输和安装的便捷性，同时降低了包括制造、运输和安装等方面的成本。

在一个关于风力发电设备方面的优选实施方式中，风力发电机安装于上述优选实施方式提供的塔架顶部，本发明提供的风力发电设备显著提高了运输和安装的便捷性，同时降低了成本，具体论述请参考上述优选实施方式，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明中的塔架基体结构示意图；

图3为本发明中的塔架主体第一结构示意图；

图4为本发明中的塔架主体第二结构示意图；

图5为本发明中的塔架顶段体结构示意图；

图1至图5中：塔架基体—1、塔基—11、底座—12、塔架连接段—13、出入口—131、塔架连接段法兰—14、塔架主体—2、内侧支撑梁—21、木质立柱—211、木质连接梁—212、外部支撑板—22、过渡平台—23、塔架顶段体—3、过渡塔顶—31、法兰盘—32、塔顶法兰—33。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种风力发电设备及塔架，通过本发明的应用将显著提高运输与安装过程中的便捷性，同时降低运输、安装和材料等方面的综合成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图中所示，塔架包括塔架基体1、被所述塔架基体1支撑的塔架主体2和安装于所述塔架主体2顶部的塔架顶段体3；

一体结构的所述塔架基体1包括用于埋设于地表以下的塔基11和设置于所述塔基11顶部且位于地表以上的底座12，以及设置于所述底座12顶部的中空结构的塔架连接段13；

所述塔架主体2包括多个内侧支撑梁21、多个外部支撑板22和多个水平设置且相互平行的过渡平台23，所述过渡平台23的外边缘周圈分别与多个所述外部支撑板22固连，所述内侧支撑梁21的顶部与其上侧相抵的所述过渡平台23固连，且所述内侧支撑梁21的底部与其下侧相抵的所述过渡平台23或所述底座12固连以实现多个平行的所述过渡平台23被多个所述内部支撑梁21逐级 分层地支撑，各个上下侧相抵的所述外部支撑板22相互固连，所述塔架连接段13与其上侧的所述外部支撑板22相抵固连；

所述塔架顶段体3包括与所述塔架主体2固连安装的过渡塔顶31和安装于所述过渡塔顶31顶部的法兰盘32。

塔架基体1的一体结构可以使用钢筋混凝土浇筑的方式或各个金属零件通过焊接的方式等，塔架基体1的塔基11埋设于地表以下从而形成稳定的承托构造。中空结构的塔架连接段13与其上侧的外部支撑板22相抵固连，而在塔架连接段13的中空结构内侧，其底部为底座12，内侧支撑梁21架设在底座12上，内侧支撑梁21的上部安装的过渡平台23亦在塔架连接段13的中空结构内侧，而塔架连接段13上安装的外部支撑板22与过渡平台23的外边缘周圈固连，由此形成了内外衔接，上下稳定的结构，以此结构逐层搭建而成的塔架主体2的稳定性和支撑能力能够满足对上部的塔架顶段体3以及风力发电机的支撑，塔架顶段体3包括的过渡塔顶31能够与塔架主体2衔接固连，而安装在过渡塔顶31顶部的法兰盘32作为实际接触安装风力发电机的部件，其与风力发电机的结构配合设置。

由此，塔架结构中，整体高度和体积最大的塔架主体2通过多个内侧支撑梁21、外部支撑板22和过渡平台23而搭建构成，这使得单体零件的体积相对小，重量相对轻，这便在运输和安装过程中提高了便捷性，同时，塔架的整体制造、运输与安装成本也得到了显著地降低。

在以上具体实施例的基础上，对于沿各层过渡平台23外边缘周圈安装的外部支撑板22，设置外部支撑板22具体为木质支撑板，各个上下侧相抵的木质支撑板相互固连，位于过渡平台23边缘的木质支撑板与过渡平台23固连，塔架连接段13与其上侧相抵的木质支撑板固连。由于塔架的结构中，包括过渡平台23、内侧支撑梁21和外部支撑板22等单体零件进行依上述具体实施方式中的结构进行搭建，此结构以相互间的支撑结构维持稳定性和支撑能力，而不是以类似现有技术中的单体大体积零件进行独立支撑，因此，本发明提供的塔架中，将各个外部支撑板22使用木质支撑板，进而进行塔架搭建，这在保持了整体稳定性和支撑能力的同时，相比于现有技术中使用金属零部件的设置，本塔架进一步降低了成本。

进一步地，上下侧相抵固连的木质支撑板之间的相抵位置点与相邻边侧的上下侧相抵固连的木质支撑板之间的另一相抵位置点分别位于两个不同的垂向高度位置以实现过渡平台23周圈的各个木质支撑板在上下侧的相抵固连为错落排序拼接结构。如此的结构设置，各个木质支撑板所组成的整体结构中，各组上下侧的木质支撑板所相抵的位置点皆位于不同的水平面内，进而避免了在同一水平面内，在过渡平台23外边缘周圈设置有多个相抵点所造成的在此水平面内具有大概率的折断可能性，这使塔架的稳定性得到了提高。

进一步地，还包括塔架连接段法兰14，塔架连接段法兰14包括埋设于塔架连接段13的下侧嵌入体和用于楔入上侧的木质支撑板的片状钢板，木质支撑板通过塔架连接段法兰14与塔架连接段13固连。塔架连接段法兰14的设置，使得将木质支撑板安装于塔架连接段13的安装便捷性进一步提高。

进一步地，还包括塔顶法兰33，塔顶法兰33包括分别设置于上侧和下侧的多个片状钢板，木质支撑板和/或过渡平台23通过塔顶法兰33与过渡塔顶31固连。在塔架顶段体3安装于塔架主体2的结构中，通过塔顶法兰33的设置使用，能够进一步便捷地完成安装。

进一步地，还包括双向连接器，双向连接器包括连接器基板和固连于连接器基板两对侧的多个销钉。对于木质支撑板，上下侧的木质支撑板的固定安装以及过渡平台23与其边缘的木质支撑板的固定安装，优化的结构固定方式是通过销钉的楔入实现，本具体实施例中提供的双向连接器，其在连接器基板的两对侧分别设有多个销钉，这使得上下侧的木质支撑板以及过渡平台23与边缘木质支撑板之间的固定安装通过双向连接器的两侧楔入完成，这进一步提高了安装的便捷性。

进一步地，还包括横向连接器，横向连接器包括横向基板和固连于横向基板同侧且平行的两组销钉，两组销钉分别位于横向基板的两端，在同一水平面内相邻的两个木质支撑板通过横向连接器的楔入而实现固连。与上一具体实施例类似，本实施例中设置的横向连接器在从边侧固连相邻的两个木质连接板时的安装便捷性得到了提高。

进一步地，对于塔架连接段13，设置其为正多边形的中空结构，由于木质支撑板的最易得到的结构形式为矩形立体结构，即长方体，在长方体结构的木质支撑板安装在塔架连接段13时，必然形成多边形结构，同样规格的木质支撑板搭建出的结构为正多边体结构，因此设置塔架连接段13为正多边形的中空结构，其与上部的木质支撑板相适应。

进一步地，还可以设置内侧支撑梁21包括木质立柱211和用于连接木质立柱211的木质连接梁212，木质立柱211两端分别与上下两侧的过渡平台23或底座12相抵固连。在外部支撑板22设为木质支撑板的基础上，设置内侧支撑梁21通过木质立柱211和木质连接梁212搭建构成，这在保证支撑稳定性的同时进一步降低了成本。

进一步地，设置过渡平台23为与塔架连接段13外缘轮廓一致的正多边形结构，过渡平台23的各边外缘分别固连木质支撑板。如此的设置，使得过渡平台23、塔架连接段13以及木质支撑板构成正多边形的整体结构，其整体性强，安装便捷。

对于过渡平台23，在各个过渡平台23上设置用于通过人员与设备的通道，各个过渡平台23的通道之间设有升降装置，塔架连接段13的边侧设有用于通过人员与设备的出入口131。如此的设置，在使用过程中，通过内部的通道对整体风力发电设备进行物料输送和维护，提高了便捷性和安全性。

上述具体实施例中的升级装置可以包括楼梯或提升机。

在上述各个具体实施例的基础上，设置塔架连接段13的水平外轮廓面积大于过渡塔顶31的水平外轮廓面积，塔架主体2的外轮廓为多边形锥台轮廓。塔架整体呈锥台轮廓降低并优化了材料的使用，进一步降低了成本。另外，提高了塔架整体稳定性。

对于木质支撑板、木质立柱211和木质连接梁212，可以刷涂放蛀耐候涂料，从而提高塔架的使用寿命。

在一个关于风力发电设备的具体实施例中，风力发电设备中的风力发电机安装在上述各个具体实施例提供的塔架的顶部。本风力发电设备的运输和 安装便捷性高，同时成本得到了显著地降低，具体论述请参见上述各个具体实施例，此处不再赘述。

请注意，在上述各个具体实施例中，对于塔架的展开论述中，由于塔架的各个局部结构需依次论述，因此各个增加的技术特征被逐一提出，而由于各具体实施例中提出的技术特征在提出顺序先后排序中并不影响塔架的整体构成，因此上述各个具体实施例的先后顺序并不做限定，即各个具体实施例的排序可以进行顺序地改变。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。