钢混组合式塔筒的制作方法

本实用新型属于风力发电机技术领域，尤其涉及一种风力发电机组塔筒。

背景技术：

随着风电机组单机容量的不断提升，对塔筒承载能力的要求越来越高。另外我国目前待开发的许多风场平均风速比较低，需要通过增加塔筒高度来提高风电机组的发电量，经过对比分析当塔筒高度超过90米以后，由于受到运输尺寸、整机频率、经济性等多重因素的限制传统的塔筒已经无法满足使用要求。

技术实现要素：

为解决现有风力发电机组塔筒承载能力低、难于增加高度的问题，本实用新型提供一种钢混组合式塔筒，其技术方案如下：

包括由底部到顶部依次设置的混凝土基础、混凝土塔筒、灌浆层、调平装置、钢制塔筒；

钢绞线的上端通过上锚板与钢制塔筒的底部固定连接，钢绞线依次穿过调平装置、灌浆层、混凝土塔筒，钢绞线的下端与混凝土基础固定连接。

优选地，所述混凝土基础具有中空的工作舱，工作舱的顶部开口处设置有向内延伸的悬臂；

钢绞线的下端穿过悬臂，安装在下锚板上。

优选地，所述工作舱的开口上方设置有底部平台，底部平台通过支脚安装在工作舱底部；

所述工作舱中安装有沿竖直方向延伸的爬梯，爬梯的侧边安装在悬臂上。

优选地，所述钢绞线由上钢绞线、下钢绞线以及用于连接上钢绞线和下钢绞线的钢绞线连接器构成，其中上钢绞线通过上锚板与钢制塔筒的底部固定连接，下钢绞线与混凝土基础固定连接。

优选地，所述混凝土塔筒由若干个混凝土筒节沿竖直方向拼接而成，混凝土筒节的高度小于等于4.2米。

优选地，所述混凝土筒节外径大于4.2米，混凝土筒节由相互对称的左半筒和右半筒沿水平方向拼接而成，左半筒和右半筒均呈半环状，左半筒的侧壁上设置有方框形的左支架，右半筒的侧壁上设置有与左支架相匹配的方框形的右支架，左支架和右支架通过螺栓固定连接。

优选地，所述左支架和右支架之间还设置有橡胶密封垫。

优选地，所述混凝土塔筒呈圆锥形；

所述钢绞线穿过位于最顶部的混凝土筒节的筒壁，位于最底部的混凝土筒节的筒壁上设置有门孔。

优选地，所述钢制塔筒由若干个呈圆锥形的钢制筒节沿竖直方向拼接而成，钢制筒节的高度小于等于3米。

优选地，所述调平装置包括圆环形的框架，框架的纵剖面为开口向下的槽形结构，框架中设置有混凝土填料层，框架上设置有用于安装钢绞线的通孔，混凝土填料层中底部设置有调平螺栓，调平螺栓的头部放置在混凝土塔筒上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型承载能力高，可以通过增加塔筒高度来提高风电机组发电量，塔筒高度可以超过90米，便于运输，整机频率满足设计要求，具有良好的经济性能。

本实用新型采用分段式设计，下段为混凝土塔筒，上段为钢制塔筒，当塔筒高度超过90米时，采用上述结构不仅可以在运输尺寸、整机频率等方面满足设计要求，而且所设计的塔筒具有良好的经济性能。

当然，钢混组合式塔筒也可以用于塔筒高度低于90米的风场，只是在塔筒高度超过90米以后，钢混组合式与传统钢制塔筒相比优势更加明显。

钢制塔筒采用圆锥形结构，包括若干筒节和法兰，筒节由钢板卷制而成，并且筒节的最大外径控制在4.2米以内；混凝土塔筒也是圆锥形结构包括若干筒节，筒节采用混凝土预制构件进行制作，各筒节的高度不超过4.2米，对于外径超过4.2米的筒节采用拼接式，对于外径不超过4.2米的筒节则采用整体式。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施例的主视图；

图2为图1中的混凝土筒节的立体示意图；

图3为图2中的混凝土筒节在拼接处的局部放大示意图；

图4为图1中的调平装置的立体示意图；

图5为图4中的调平装置的剖视图；

图6为图1中的调平装置的装配示意图；

图7为本实用新型第二种实施例的主视图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示的钢混组合式塔筒，包括由底部到顶部依次设置的混凝土基础1、混凝土塔筒2、灌浆层4、调平装置5、钢制塔筒6；

钢绞线3的上端通过上锚板7与钢制塔筒6的底部固定连接，钢绞线3依次穿过调平装置5、灌浆层4、混凝土塔筒2，钢绞线3的下端与混凝土基础1固定连接。

所述混凝土基础1具有中空的工作舱12，工作舱12的顶部开口13处设置有向内延伸的悬臂17；

钢绞线3的下端穿过悬臂17，安装在下锚板18上。

所述工作舱12的开口上方设置有底部平台14，底部平台14通过支脚15安装在工作舱12底部；

所述工作舱12中安装有沿竖直方向延伸的爬梯16，爬梯16的侧边安装在悬臂17上。

所述混凝土塔筒2由若干个混凝土筒节22沿竖直方向拼接而成，混凝土筒节22的高度小于等于4.2米。

所述混凝土筒节22外径大于4.2米，如图2和图3所示，混凝土筒节22由相互对称的左半筒23和右半筒24沿水平方向拼接而成，左半筒23和右半筒24均呈半环状，位于拼接处的左半筒23的侧壁上设置有方框形的左支架25，位于拼接处的右半筒24的侧壁上设置有与左支架25相匹配的方框形的右支架26，左支架25和右支架26通过螺栓27固定连接。

所述左支架25和右支架26之间还设置有橡胶密封垫28。

所述混凝土塔筒2呈圆锥形；

所述钢绞线3穿过位于最顶部的混凝土筒节8的筒壁，位于最底部的混凝土筒节9的筒壁上设置有门孔10。

所述钢制塔筒6由若干个呈圆锥形的钢制筒节沿竖直方向拼接而成，钢制筒节的高度小于等于3米。

如图4、图5和图6所示，所述调平装置5包括圆环形的框架29，框架29的纵剖面为开口向下的槽形结构，框架29中设置有混凝土填料层31，框架29上设置有用于安装钢绞线3的通孔32，混凝土填料层31中底部设置有调平螺栓30，调平螺栓30的头部抵在混凝土塔筒2上，对于分体式混凝土塔筒2而言，也就是抵在最顶部的混凝土筒节8上。

混凝土基础1采用现场浇筑而成，用于固定整个钢混组合式塔筒，混凝土基础1内部为中空结构，方便对钢绞线3进行固定；

爬梯16固定在混凝土基础1上，用于维护人员进入混凝土基础1底部，便于使用钢绞线3下端固定装置对钢绞线3进行固定；

底部平台14放置在混凝土基础1上，底部平台14采用栅格板进行制作，有利于提高混凝土基础1底部的采光和通风性能，底部平台14用于防止人员跌落到混凝土基础1底部，另外还可以用于放置塔筒内部的电气柜；

钢绞线3下端通过固定装置下锚板18，安装在混凝土基础1上，在塔筒吊装完毕以后用于对钢绞线3进行拉伸紧固；

混凝土塔筒2是圆锥形结构，包括若干个混凝土筒节22，混凝土筒节22采用混凝土预制构件进行制作，混凝土筒节22制作完毕后需要对其上下端面进行打磨处理，保证其具有较高的平面度和平行度，方便现场安装。各混凝土筒节22的高度不超过4.2米，对于外径超过4.2米的混凝土筒节22采用拼接式，对于外径不超过4.2米的混凝土筒节22则采用整体式。最上端的混凝土筒节8内部留有一定数量的孔，钢绞线3从这些孔中通过，最下端的混凝土筒节9上留有门孔10，方便人员进出塔筒以及电气设备的检修维护；

钢混组合式塔筒包括若干数量的钢绞线3，用于将混凝土基础1、混凝土塔筒2和钢制塔筒6固定在一起。

混凝土塔筒2的顶端是灌浆层4，灌浆层4的上面为调平装置5，钢制塔筒6放置在调平装置5上方，通过调平装置5中的调节螺栓30对钢制塔筒6进行调整，保证钢混组合式塔筒吊装完毕以后在平面度、水平度等方面达到设计要求；

钢绞线3上端有固定装置上锚板7，用于将钢绞线3的上端与钢制塔筒6固定在一起；

钢制塔筒6，采用圆锥形结构，包括若干筒节和法兰，筒节由钢板卷制而成，并且筒节的最大外径控制在4.2米以内；

对于外径超过4.2米的混凝土筒节22，为了便于运输，一般沿轴向均分成相互对称的左半筒23和右半筒24，沿水平方向拼接而成，如图2和图3所示,为了方便对左半筒23和右半筒24进行现场拼接，需要在左半筒23的两侧端面处预埋一定数量的左支架25，在右半筒24的两侧端面处预埋一定数量的右支架26，左支架25与左半筒23内部的钢筋固定在一起，右支架26与右半筒24内部的钢筋固定在一起，在对左半筒23和右半筒24进行拼接时，需要先在其两侧端面处涂抹合适的密封胶，推荐使用耐候性环氧树脂，然后放置橡胶密封垫28，最后使用紧固件对左支架25和右支架26进行连接，即可将分块的混凝土筒节拼接成一个整体。

实施例1钢混组合式塔筒的安装过程如下：

制作混凝土基础1，并安装爬梯16和底部平台14；

对各个混凝土筒节22依次进行拼接；

在混凝土筒节22的上下端面上涂抹耐候性环氧树脂，然后在混凝土基础1上依次放置混凝土筒节22，通过使用耐候性环氧树脂对混凝土筒节22的连接面进行密封；

在混凝土塔筒2的顶端放置调平装置5；

在调平装置5上放置钢制塔筒6；

通过调平装置5中的调节螺栓30对钢制塔筒6进行调整，在保证钢制塔筒6的平面度、水平度符合要求以后，在调平装置5与混凝土塔筒2之间进行灌浆，形成灌浆层4；

使用钢绞线3上端固定装置即上锚板7将钢绞线3的上端与钢制塔筒6固定在一起，钢绞线3的下端按照图1所示依次穿过调平装置5、灌浆层4、混凝土塔筒2、混凝土基础1，并使用钢绞线3下端固定装置即下锚板18对钢绞线3进行紧固，从而完成整个钢混组合式塔筒的安装。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别在于钢绞线为分体式，如图7所示，实施例2中的钢绞线3由上钢绞线19、下钢绞线21以及用于连接上钢绞线19和下钢绞线21的钢绞线连接器20构成，其中上钢绞线19通过上锚板7与钢制塔筒6的底部固定连接，下钢绞线21与混凝土基础1固定连接。

如图7所示，实施例2中的钢混组合式塔筒同样包括由底部到顶部依次设置的混凝土基础1、混凝土塔筒2、灌浆层4、调平装置5、钢制塔筒6；

钢绞线3的上端通过上锚板7与钢制塔筒6的底部固定连接，钢绞线3依次穿过调平装置5、灌浆层4、混凝土塔筒2，钢绞线3的下端与混凝土基础1固定连接。

本实施例混凝土基础1采用现场浇筑，在浇筑前需要将下钢绞线21与混凝土基础1中的钢筋固定在一起；

下钢绞线21相对于上钢绞线而言长度比较短，只需保证下钢绞线21露出混凝土基础1上平面0.5～1米即可；

钢绞线连接器20用于将下钢绞线21与上钢绞线连接在一起；

混凝土塔筒、灌浆层、调平装置、钢绞线上端固定装置、钢制塔筒的结构原理及作用与实施例1一致。

实施例2钢混组合式塔筒的安装过程如下：

将下钢绞线21与混凝土基础1中的钢筋固定在一起，制作混凝土基础1；

对各个混凝土筒节22依次进行拼接；

在混凝土筒节22的上下端面上涂抹耐候性环氧树脂，然后在混凝土基础1上依次放置混凝土筒节22，通过使用耐候性环氧树脂对混凝土筒节22的连接面进行密封；

在混凝土塔筒2的顶端放置调平装置5；

在调平装置5上放置钢制塔筒6；

通过调平装置5中的调节螺栓30对钢制塔筒6进行调整，在保证钢制塔筒6的平面度、水平度符合要求以后，在调平装置5与混凝土塔筒2之间进行灌浆，形成灌浆层4；

上钢绞线19的下端按照图7所示依次穿过钢制塔筒6、调平装置5、灌浆层4、混凝土塔筒2、在混凝土基础1上方通过使用钢绞线连接器20将上钢绞线19与下钢绞线21连接在一起，然后使用上锚板7将上钢绞线19与钢制塔筒6固定在一起，从而完成整个钢混组合式塔筒的安装。

实施例1与实施例2主要的区别是下端钢绞线的固定方式，对于实施例1，每根钢绞线3均为整段，通过钢绞线3下端固定装置将无粘结型钢绞线3与混凝土基础1固定在一起。而对于实施例2，每根钢绞线分成两段，其中无粘结型的下钢绞线21直接与混凝土基础1中的钢筋固定在一起，通过钢绞线连接器20将无粘结型的下钢绞线21与无粘结型的上钢绞线19连接在一起。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。