风力发电机组、塔筒及其构件的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机组、塔筒及其构件。

背景技术：

风力发电机组是将风能转化为电能的设备，风能是当前清洁能源领域中技术最为成熟、最具大规模开发的新型可再生能源，随着环保的要求越来越高，风力发电技术得以迅猛发展。

风力发电机组一般包括塔筒、叶片和发电机，叶片和发电机安装固定在高耸的塔筒顶部，通过叶片获取风力驱动发电机进行发电。塔筒作为整机的支撑，是风力发电机组的基础。

随着风力发电产业的快速发展，风力发电不断向大功率、高塔筒的设计方向发展，塔筒尺寸也在逐步增大，由于风力发电场多处于高山、戈壁、荒野等条件恶劣的偏远地方，对风机的运输和吊装要求也越来越高，难度越来越大，且吊装费用也呈直线上涨。

目前塔筒运输和吊装，受限于公路运输的宽度、重量，山地坡度、吊装设备的最大起重能力、高度等，导致塔筒结构不能太大，重量也不能太重，这对于风场载荷较大时的塔筒结构设计限制很大。

为了解决运输和吊装的难题，塔筒逐渐设计为分段式或分片式结构，其中分片式塔筒是由多片塔筒构件环向拼接组成，但现有的分片式塔筒构件之间主要通过大批量的螺栓进行连接和紧固，安装费时费力，安装制造成本高，且在高空安装和紧固螺栓时，作业难度大、风险高；特别是当塔筒直径增大到一定程度后，无法进行整体吊装，只能分片吊装，然后在高空进行组对连接，这样的话通过螺栓安装和紧固的难度和高空作业风险更进一步增大。再者，在后期的塔筒检修和维护时，由于螺栓数量过多，大大增加了运维难度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种安装制造方便快捷的风力发电机组、塔筒及其构件。

本发明第一方面，提供了一种塔筒构件，包括构件本体，所述构件本体的第一侧壁上沿高度方向设有至少一个第一连接组件，所述构件本体的第二侧壁上沿高度方向对应设有至少一个第二连接组件，所述第一连接组件设有第一连接定位结构，所述第二连接组件设有可与第一连接定位结构插合安装连接在一起的第二连接定位结构。

进一步的，所述构件本体的第一侧壁上沿高度方向还安装设有至少一个第一滑轮，所述构件本体的第二侧壁上沿高度方向对应安装设有至少一个第二滑轮，所述第一滑轮和所述第二滑轮在高度方向上交错排列。

进一步的，所述第一连接组件包括两个间隔预定间隙纵向安装在所述构件本体第一侧壁上的第一连接板，所述第二连接组件对应包括两个间隔预定间隙纵向安装在所述构件本体第一侧壁上的第二连接板，所述第一连接板的端部设有所述第一连接定位结构，所述第二连接板的端部设有所述第二连接定位结构。

进一步的，所述第一连接定位结构为定位凹槽和定位卡扣中的一者，所述第二连接定位结构为定位凹槽和定位卡扣中的另一者。

进一步的，各所述第一滑轮设置在两个第一连接板之间的预定间隙区域内；各所述第二滑轮设置在两个第二连接板之间的预定间隙区域内。

进一步的，所述构件本体为片式构件或管柱式构件。

本发明第二方面，进一步提供了一种塔筒，包括高度方向上的至少一节筒段，每节筒段由至少两个上述任一项所述的塔筒构件环向拼接组成，并在两端安装连接法兰，每个塔筒构件通过两侧的第一连接件和第二连接件与相邻的塔筒构件连接，相邻塔筒构件之间，第一连接件和对应的第二连接件通过第一连接固定结构和第二固定结构插合安装连接。

进一步的，每个所述塔筒构件的构件本体的第一侧壁上间隔设有若干个第一滑轮，第二侧壁上间隔设有若干个第二滑轮，相邻塔筒构件之间，第一滑轮和第二滑轮交错排列，并依次穿设有拉绳，所述拉绳的两端固定在所述法兰上。

本发明第三方面，还提供了一种风力发电机组，包括塔筒、叶片和发电机，所述叶片和发电机安装固定在所述塔筒的顶端，所述塔筒采用上述的塔筒。

本发明提供的塔筒采用多个塔筒构件拼接组成，可以根据需求灵活设计塔筒的大小和直径，既能较好的满足产品性能要求，又能很好的满足运输和吊装的要求。同时，通过设计第一连接组件和第二连接组件，相邻塔筒构件之间通过第一连接组件和第二连接组件快速插合安装即可连接在一起，不需要主要依靠螺栓进行连接紧固，因而大大节省了安装和制造时间，提高了生产效率，减少了高空作业工作量，降低了高空作业风险，并降低了生产成本及后续的检修维护工作量。

另外，所有的塔筒构件结构相同，同一筒段可采用结构尺寸完全相同的塔筒构件进行拼装制作，不同筒段之间，塔筒构件的结构设计相同，仅尺寸发生改变，因此只需设计一套尺寸可调以适应不同筒段尺寸的塔筒构件模具即可，大大简化了模具设计，提高了通用性，降低了模具投入成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例塔筒的截面结构示意图；

图2是图1中a部分的放大结构示意图；

图3是相邻两个塔筒构件对接结构的纵向剖面示意图。

图中：10、构件本体；11、第一连接组件；111、第一连接板；112、定位凹槽；12、第二连接组件；121、第二连接板；122、定位卡扣；13、第一滑轮；14、第二滑轮；15、拉绳；16、上法兰；17、下法兰。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

为解决传统通过螺栓连接紧固的分瓣式塔筒存在的安装费时费力、高空作业风险系数高等问题，本发明实施例在塔筒构件的两侧设计了可以相互快速连接固定的结构，使得塔筒构件既能较好的满足运输和吊装的要求，而且利用塔筒构件拼接制作塔筒筒段时操作方便，施工效率高，结构可靠。具体实现方案如下：

本实施例的塔筒，包括高度方向上的至少一节筒段，如图1所示，每节筒段由八个塔筒构件环向拼接组成，横截面近似圆形。

结合图2所示，塔筒构件包括构件本体10，构件本体10的第一侧壁上沿高度方向间隔设有多个第一连接组件11，构件本体10的第二侧壁上沿高度方向对应间隔设有多个第二连接组件12。

具体的，每个第一连接组件11包括两个间隔预定间隙纵向安装在构件本体10第一侧壁上的第一连接板111，每个第二连接组件12对应包括两个间隔预定间隙纵向安装在构件本体10第一侧壁上的第二连接板121，第一连接板111的端部设有第一连接定位结构，第二连接板121的端部设有可与第一连接定位结构配合插合连接在一起的第二连接定位结构。优选的，第一连接定位结构具体采用定位凹槽112，第二连接定位结构具体采用定位卡扣122，定位凹槽112和定位卡扣122匹配后，可以快速对接进行插合安装。

利用本实施例的塔筒构件拼接制作筒段时，将八个本实施例的塔筒构件沿环向依次排布拼接，形成图1所示的形状，先将相邻塔筒构件之间的第一连接板111和第二连接板121相互对接，然后将第二连接板121的定位卡扣122插入对应第一连接板111的定位凹槽112内，使相邻塔筒构件相互拼接在一起，再利用紧固件紧固即可，所有的塔筒构件通过两两相邻的第一连接板111和第二连接板121连接固定成为一个整体，然后在顶部安装连接上法兰16，在底部安装连接下法兰17，即制作完成一个筒段。

制作塔筒的其他筒段时，只需选用不同尺寸的塔筒构件，依照上述同样的方法制作即可，待所有筒段制作完成后，再将所有筒段从下至上依次叠加固定，即可制作完成一个完整的塔筒。

本实施例中，通过在塔筒构件两侧设计第一连接板111和第二连接板121，利用第一连接板111和第二连接板121承受轴向和周向的受力，以保证塔筒的固定和结构受力，并在第一连接板111和第二连接板121上设计可快速匹配插合安装连接在一起的连接定位结构，使筒段制作时，塔筒构件之间的连接固定变得简单快捷和安全可靠。

进一步的，结合参考图3所示，每节筒段中，每个塔筒构件的构件本体10的第一侧壁上间隔设有多个第一滑轮13，第二侧壁上间隔设有多个第二滑轮14，为便于空间布置，各第一滑轮13设置在两个第一连接板111之间的预定间隙区域内，各第二滑轮14设置在两个第二连接板121之间的预定间隙区域内。相邻塔筒构件对接后，两者之间的第一滑轮13和第二滑轮14交错排列，第一滑轮13和第二滑轮14上依次绕设有拉绳15，拉绳15拉紧后，两端分别固定在筒段的上法兰16和下法兰17上，进一步将相邻两个塔筒构件安装固定，防止其纵向发生位移造成偏差。拉绳15优选选用钢丝绳或钢绞线，当然也可以采用其他类型的绳索，比如锁链等，只要能起到拉紧固定的作用即可。

值得说明的是，以上描述仅是部分例举，并不用以限制本发明，除上述实施例外，还有其他更多可能，如组成筒段的塔筒构件的数量可以不仅限于八个，还可以是更多其它可能，如两个、三个、四个、五个等等，都可根据实际需求进行设计，本发明并不受限于此。

在本实施例中，第一连接组件11设计为多个，间隔一定距离安装设置在构件本体10的第一侧壁上，第二连接组件12对应也为多个，间隔一定距离安装设置在构件本体10的第二侧壁上。另外，考虑到空间布置的方便性以及受力的均衡，每个第一连接组件11均包括两个第一连接板111，每个第二连接组件12均包括两个第一连接板121。

除此以外，第一连接组件11和第二连接组件12的结构设计和设置方式还可以是其他方式，本发明均不受限于此。比如第一连接组件11和第二连接组件12均可以采用单个连接板的结构形式，第一连接组件11和第二连接组件12均可采用整条设置方式，即沿构件本体10的侧壁高度方向从顶部一直设置到底部，或者是只设置在主要的受力区域，只要能满足连接和受力要求即可。

同样，第一滑轮13和第二滑轮14的设置方式也可以是多样化的，只要能满足纵向拉紧相邻塔筒构件的作用即可。

其次，第一连接组件11的第一连接定位结构具体采用定位凹槽，第二连接组件12的第二连接定位结构具体采用定位卡扣，反过来设置也是可行的，即第一连接组件11的第一连接定位结构具体采用定位卡扣，第二连接组件12的第二连接定位结构具体采用定位凹槽，效果是相同的。而且，除了定位卡扣和定位凹槽的结构外，第一连接固定结构和第二连接固定结构还可以采用其他可快速匹配安装的结构，本实施例均不受限于此。

另外，构件本体10的类型也不应受到限制，可以是传统的分瓣式构件，也可以是片式构件和管柱式构件，甚至直接采用钢管都是可行的。

本发明提供的塔筒采用多个塔筒构件拼接组成，可以根据需求灵活设计塔筒的大小和直径，既能较好的满足产品性能要求，又能很好的满足运输和吊装的要求。同时，通过设计第一连接组件和第二连接组件，相邻塔筒构件之间通过第一连接组件和第二连接组件快速插合安装即可连接在一起，不需要主要依靠螺栓进行连接紧固，因而大大节省了安装和制造时间，提高了生产效率，减少了高空作业工作量，降低了高空作业风险，并降低了生产成本及后续的检修维护工作量。

另外，所有的塔筒构件结构相同，同一筒段可采用结构尺寸完全相同的塔筒构件进行拼装制作，不同筒段之间，塔筒构件的结构设计相同，仅尺寸发生改变，因此只需设计一套尺寸可调以适应不同筒段尺寸的塔筒构件模具即可，大大简化了模具设计，提高了通用性，降低了模具投入成本。

在此基础上，本发明还提供了一种风力发电机组，包括上述的塔筒、叶片和发电机，叶片和发电机安装固定在塔筒的顶部，由于采用上述的塔筒和塔筒构件，具备其所有的优点，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。