塔架刚度调节装置以及具有该调节装置的风力发电机的制作方法

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种塔架刚度调节装置以及具有该调节装置的风力发电机。

背景技术：

风力发电机的塔架是指风力发电机的主要支撑结构，一般为采用钢板卷制、焊接等形式组成的柱体或者锥体结构，其主要功能是支承风力发电机的机械部件的重力荷载，承受风轮的重力和风作用在塔架上的力，并且还要能够承受风轮引起的振动载荷，包括起动和停机的周期性振动、突风变化和塔影效应等。目前国内外多采用圆筒式塔架，为了满足塔架刚度要求，且避开风荷载或风轮转动引起的振动频率，塔架直径往往达到4米或是更大，大大增加了塔架自身重量，同时提高了加工和运输难度，增加了成本。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的为确保刚度塔架自身尺寸大，导致加工运输困难的缺陷，从而提供一种塔架刚度调节装置以及具有该调节装置的风力发电机

本实用新型的技术方案如下：

一种塔架刚度调节装置，其包括：

至少一个柔性调节件，所述柔性调节件具有初始拉力；所述柔性调节件沿所述塔架外部轴向设置，且其轴向两端分别与所述塔架固定连接；

以及固定部，所述固定部固定支撑所述柔性调节件，在所述柔性调节件的两端部之间设置有所述固定部，所述固定部固定连接所述塔架与所述柔性调节件。

进一步地，所述固定部包括径向固定部，所述径向固定部的两端分别与所述塔架与所述柔性调节件固定连接。

进一步地，所述固定部包括径向固定部和环向固定部，所述环向固定部环绕所述塔架外侧设置并与所述柔性调节件依次连接；所述径向固定部的一端固定连接至所述塔架，另一端与所述环向固定部或者所述柔性调节件连接。

进一步地，所述径向固定部设置于多个所述环向固定部所围合的区域内。

进一步地，每个所述环形固定部的径向内侧均设置有所述径向固定部，所述径向固定部垂直于所述塔架轴线设置于所述环形固定部与所述塔架之间。

进一步地，所述径向固定部与所述塔架轴线倾斜设置。

进一步地，所述径向固定部设置在相邻的两个所述环向固定部之间。

进一步地，所述环向固定部和所述柔性调节件均为钢索。

进一步地，所述环向固定部为围绕所述塔架径向外侧设置的圆形钢索。

进一步地，所述柔性调节件为设置在所述塔架外部并沿其轴向设置的弧形钢索。

进一步地，所述圆形钢索和所述弧形钢索均设置有多个，且靠近所述弧形钢索中部的所述圆形钢索的内径大于远离所述弧形钢索中部的圆形钢索的内径。

进一步地，所述径向固定部为围绕所述塔架对称分布的多个刚性支撑件。

进一步地，所述刚性支撑件为钢管。

进一步地，所述钢管与所述塔架焊接固定，或者所述钢管与所述塔架通过螺栓固定，或者所述钢管与所述塔架铆接固定。

一种风力发电机，其包括：

叶轮；

发电部，所述发电部与所述叶轮连接，并将所述叶轮的机械能转换为电能；

塔架，所述塔架固定支撑所述叶轮；

所述塔架外侧设置有至少一个上述任意一项所述的塔架刚度调节装置。

进一步地，所述刚度调节装置设置有一组，一组所述刚度调节装置设置于塔架顶部与底部之间。

进一步地，所述刚度调节装置设置有多组，多组所述刚度调节装置分别沿所述塔架外侧轴向依次设置于塔架的顶部与底部之间。

进一步地，在所述塔架中部和/或上部和/或下部设置有所述刚度调节装置。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

本实用新型提供的风力发电机，通过在塔架筒壁外周沿轴向和径向布置具有初始应力的拉索，通过调节拉索的布置方法和初始应力，来改变塔架刚度，从而灵活改变塔架的自振频率，能够使塔架有效避开风荷载或风轮转动引起的振动频率，增大了塔架的适用高度和适用性，同时也增大了塔架刚度，减小了塔架直径，降低了用钢量，减少了加工和运输难度，从而降低发电成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的第一种实施方式的风力发电机的主视图；

图2为图1所示的固定部的俯视图。

图3为本实用新型的第二种实施方式的风力发电机的主视图；

图4为本实用新型的第三种实施方式的风力发电机的主视图。

附图标记说明：

1-叶轮；2-塔架；3-弧形钢索；4-固定部；41-支撑钢管；411-第一组支撑钢管；412-第二组支撑钢管；42-圆形钢索；421-中部圆形钢索；422-第二圆形钢索；423-第三圆形钢索。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实用新型公开了一种风力发电机，其主要包括叶轮1、发电部和塔架2；其中叶轮1用于进行旋转发电，发电部与叶轮1连接并将叶轮1的机械能转换为电能；塔架2用于固定支撑叶轮1。如图1-2所示，本实用新型的塔架为筒状塔架。

本实用新型中的塔架2外侧还设置有塔架刚度调节装置，如图1所示，在塔架2的顶部和底部之间设置有一组刚度调节装置，其包括柔性调节件和用于固定连接柔性调节件与塔架2的固定部4。

其中柔性调节件包括围绕塔架2的外周面布置的多根弧形钢索3，弧形钢索3沿塔架2的轴向设置，弧形钢索3的两端分别与塔架2固定连接。参见附图1-4，该多根弧形钢索3具有一定的初始拉力，且该拉力可人为调节。在多根弧形钢索3的两端部之间设置有用于固定各个支撑弧形钢索3的固定部4。

如图1所示，本实施例1中的固定部4包括用于径向固定的径向固定部和环向固定部。本实施例中的环向固定部包括三个平行设置的中部圆形钢索421、第二圆形钢索422、第三圆形钢索423，该多根圆形钢索具有一定的初始拉力，且该拉力可人为调节。当然圆形钢索42的数量不限定于三组，可根据风力发电机的塔架结构选择合适的圆形钢索的数量，只需满足塔架2的整体支撑刚度即可。圆形钢索42环绕塔架2的外侧设置，并与设置在塔架2外侧的多根弧形钢索3依次连接。

本实施例中的径向固定部为三组支撑钢管，如图2所示，每组支撑钢管均包括围绕塔架2对称布置的四根刚性支撑钢管41，当然，每组支撑钢管41的数量也不限定于设置为4根，可根据需求布置合理数量的支撑钢管，只需满足塔架2的整体支撑刚度即可。本实施例中支撑钢管41的一端与塔架2固定连接，另一端与圆形钢索42连接；当然，作为可替换的实施方式支撑钢管41也可设置为与塔架2和弧形钢索3连接。如图2所示，其中每个圆形钢索42的径向内侧(即位于圆形钢索的圆圈内)均设置有上述的四根支撑钢管41，支撑钢管41沿塔架2的径向设置于圆形钢索42所围合的区域内，本实施例中的支撑钢管41垂直于塔架2的轴线设置于圆形钢索42与塔架2之间。当然支撑钢管41也不限于设置在圆形钢索所在的平面内，其也可与塔架轴线倾斜地设置于塔架2与圆形钢索42之间，只要满足塔架2的整体支撑刚度即可。

如图1所示，本实用新型中位于该弧形钢索3中部的第一圆形钢索421的内径大于远离弧形钢索中部的第二圆形钢索422和第三圆形钢索423的内径；即沿弧形钢索的中部向两侧方向，与之连接的圆形钢索42的内径逐渐减小。

本实用新型的支撑钢管41与塔架2可直接焊接固定，或者可在支撑钢管41端部设置耳板，通过耳板与塔架2螺栓连接或者销钉铆接将支撑钢管41固定于塔架2上。其中本实用新型中的钢索既可以为由多根钢丝绳平行设置成的平行钢丝束，也可以为由多根钢丝绳旋转拧结而成的半平行钢丝束。

当然，作为可替换的实施方式，位于发电风机塔架外侧的刚度调节装置可设置有多组，多组刚度调节装置可分别沿塔架2的外侧沿轴向依次设置于塔架的顶部与底部之间。可根据当地风速情况和风力发电机的具体结构选择在塔架中部和/或上部和/或下部设置有刚度调节装置。

实施例2

如图3所示，本实施例2中的固定部4包括用于径向固定的径向固定部和环向固定部。本实施例中的环向固定部包括三个平行设置的圆形钢索42，该多根圆形钢索具有一定的初始拉力，且该拉力可人为调节。当然圆形钢索42的数量不限定于三组，可根据风力发电机的塔架结构选择合适的圆形钢索的数量，只需满足塔架2的整体支撑刚度即可。圆形钢索42环绕塔架2的外侧设置，并与设置在塔架2外侧的多根弧形钢索3依次连接。本实施例中的径向固定部为两组支撑钢管，每组支撑钢管均包括围绕塔架2对称布置的多根刚性支撑钢管41。

如图3所示，本实施例中的两组支撑钢管411、412分别设置于相邻的两个圆形钢索42之间，支撑钢管41均与塔架轴线倾斜设置，其中第一组支撑钢管411的上端与上部的圆形钢索42固定连接，下端与塔架固定连接；第二组支撑钢管412的下端与下部的圆形钢索42固定连接，上端与塔架固定连接。当然也可设置为，上端与塔架固定连接，第一组支撑钢管411的下端与中部的圆形钢索42固定连接；第二组支撑钢管412的上端与中部的圆形钢索42固定连接，下端与塔架固定连接。本实施例中支撑钢管41的两端分别与塔架2和圆形钢索42连接，当然，作为可替换的实施方式支撑钢管41也可设置为与塔架2和弧形钢索3连接。

如图3所示，本实用新型中位于该弧形钢索3中部的第一圆形钢索421的内径大于远离弧形钢索中部的第二圆形钢索422和第三圆形钢索423的内径；即沿弧形钢索的中部向两侧方向，与之连接的圆形钢索的内径逐渐减小。

本实用新型的支撑钢管41与塔架2可直接焊接固定，或者可在支撑钢管41端部设置耳板，通过将耳板与塔架2螺栓连接或者销钉铆接固定连接支撑钢管41与塔架2。其中本实用新型中的钢索既可以为由多根钢丝绳平行设置成的平行钢丝束，也可以为由多根钢丝绳旋转拧结而成的半平行钢丝束。

当然，作为可替换的实施方式，位于发电风机塔架外侧的刚度调节装置可设置有多组，多组刚度调节装置可分别沿塔架2的外侧沿轴向依次设置于塔架的顶部与底部之间。可根据当地风速情况和风力发电机的具体结构选择在塔架中部和/或上部和/或下部设置有刚度调节装置。

实施例3

如图4所示，本实施例3中的固定部4包括用于径向固定的径向固定部。本实施例中的径向固定部包括首尾依次连接的多组支撑钢管41，每组支撑钢管41均包括围绕塔架2对称布置的多根刚性支撑钢管41。其中如图4所示，多组支撑钢管41呈剪叉状交叉连接于弧形钢索围合而成的区域内，每个支撑钢管41的一端均与塔架2固定连接，另一端均与弧形钢索3固定连接。

本实用新型的支撑钢管41与塔架2可直接焊接固定，或者可在支撑钢管41端部设置耳板，通过将耳板与塔架2螺栓连接或者销钉铆接使得支撑钢管41与塔架2固定连接。其中本实用新型中的钢索既可以为由多根钢丝绳平行设置成的平行钢丝束，也可以为由多根钢丝绳旋转拧结而成的半平行钢丝束。

当然，作为可替换的实施方式，位于发电风机塔架外侧的刚度调节装置可设置有多组，多组刚度调节装置可分别沿塔架2的外侧沿轴向依次设置于塔架的顶部与底部之间。可根据当地风速情况和风力发电机的具体结构选择在塔架中部和/或上部和/或下部设置有刚度调节装置。

本实用新型提供的风力发电机，通过在塔架筒壁外周沿轴向和径向布置具有初始应力的拉索，通过调节拉索的布置方法和初始应力，来改变塔架刚度，从而灵活改变塔架的自振频率，能够使塔架有效避开风荷载或风轮转动引起的振动频率，增大了塔架的适用高度和适用性，同时也增大了塔架刚度，减小了塔架直径，降低了用钢量，减少了加工和运输难度，从而降低发电成本。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。