塔筒基础和风力发电机组的制作方法

1.本公开属于风力发电技术领域，尤其涉及一种塔筒基础和风力发电机组。


背景技术：

2.风力发电作为一种新兴环保能源，广受大众的喜爱。风力发电机组的制造成本和使用寿命直接影响着发电成本。钢筋混凝土塔筒基础由于制造成本低且结构强度可靠，逐渐走入大众视野，吸引着大众的眼球。
3.目前，钢筋混凝土塔筒基础通常为实心结构，具有较好的结构强度。


技术实现要素：

4.本公开的主要目的在于提供塔筒基础，以能够降低风力发电机组的制造成本。
5.针对上述目的，本公开提供如下技术方案：
6.本公开的一个方面，提供一种塔筒基础，所述塔筒基础包括基础本体、悬挑部、第一预拉组件以及第二预拉组件，所述基础本体具有内部空腔，所述悬挑部从所述内部空腔的腔壁突出设置，且所述悬挑部沿所述基础本体的周向连续延伸，所述悬挑部与所述基础本体的底壁间隔设置；所述第一预拉组件固定于所述悬挑部；所述第二预拉组件固定于所述悬挑部和所述基础本体的基础底部之间，所述第二预拉组件与所述第一预拉组件径向间隔设置。
7.本公开一示例性实施例，所述第二预拉组件间隔设置于所述第一预拉组件的径向内侧。
8.可选地，所述第二预拉组件包括预应力主体和顶端锚固件，所述预应力主体的顶端贯穿所述悬挑部的顶壁与所述顶端锚固件固定，所述预应力主体的底端固定于所述基础底部。
9.进一步地，所述第二预拉组件还包括顶部承压件，所述顶部承压件设置于所述悬挑部的上方，所述预应力主体的顶端贯穿所述顶部承压件，所述顶端锚固件位于所述顶部承压件的背离所述悬挑部的一侧。
10.具体地，所述第二预拉组件包括预应力主体和衔接件，所述衔接件的第一端固定于所述悬挑部内，所述衔接件的第二端延伸至所述内部空腔，所述预应力主体的顶端固定于所述第二端，所述预应力主体的底端固定于所述基础底部。
11.本公开另一示例性实施例，所述第二预拉组件还包括支撑件，所述支撑件支撑于所述悬挑部和所述基础底部之间，所述第二端设置于所述支撑件的上方，所述预应力主体的顶端贯穿所述支撑件与所述第二端连接。
12.可选地，所述第二预拉组件还包括与所述衔接件呈角度设置的结构加强件，所述衔接件设置于所述悬挑部的下部，所述结构加强件固定于所述衔接件的第一端，且从所述衔接件的第一端沿所述基础本体的轴向向上延伸。
13.进一步地，所述衔接件和所述结构加强件大致垂直设置。
14.本公开一示例性实施例，所述第二预拉组件还包括内部承压件，所述内部承压件设置于所述悬挑部内，且与所述结构加强件固定连接。
15.可选地，所述第二预拉组件为多个，且多个所述第二预拉组件沿所述基础本体的周向间隔设置。
16.具体地，所述顶部承压件沿所述基础本体的周向连续延伸呈环形。
17.进一步地，所述基础底部的顶表面凹陷设置有储水坑，所述基础底部的顶表面朝所述储水坑向下倾斜。
18.本公开另一方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括如上所述的塔筒基础。
19.本公开提供的塔筒基础和风力发电机组至少具有如下有益效果：本公开提供的塔筒基础包括基础本体、悬挑部以及设置于悬挑部上的第一预拉组件和第二预拉组件，通过将第二预拉组件连接于基础本体和悬挑部，提升塔筒基础的结构强度。进一步地，第一预拉组件为悬挑部提供向上的拉力，第二预拉组件为悬挑部提供向下的拉力，通过第一预拉组件和第二预拉组件配合，避免悬挑部受力平衡，避免产生局部弯矩，从而提高了塔筒的结构强度。
附图说明
20.通过下面结合附图对实施例进行的描述，本公开的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：
21.图1为本公开第一示例性实施例提供的塔筒基础的纵向剖视图。
22.图2为图1中的塔筒基础的局部放大图。
23.图3为本公开一示例性实施例提供的第二预拉组件的局部放大图。
24.图4为本公开第二示例性实施例提供的塔筒基础的纵向剖视图。
25.图5为图4中的塔筒基础的局部放大图。
26.附图标记说明：
27.10、塔筒基础；
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20、塔架；
28.111、基础本体；
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112、内部空腔；
29.113、悬挑部；
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114、储水坑；
30.115、基础底部；
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120、第一预拉组件；
31.121、预应力杆；
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122、喇叭件；
32.123、承力板；
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124、紧固装置；
33.130、第二预拉组件；
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131、预应力主体；
34.132、顶部承压件；
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133、顶端锚固件；
35.134、底端锚固件；
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135、衔接件；
36.136、支撑件；
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137、内部承压件；
37.138、第一连接筋；
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139、第二连接筋；
38.140、结构加强件。
具体实施方式
39.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，不应被理解为本公开的实施形态限于在此阐述的实施方式。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
40.本公开一个方面，提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括塔架、支撑于塔架顶部的机舱、叶轮、发电机等结构，其中叶轮固定于发电机的旋转轴上，以通过叶轮的旋转带动发电机发电。风力发电机组还包括用于支撑塔架的塔架基础，支撑在塔架的上方，使塔架能够稳固地连接在地面上。
41.本公开提供一种塔筒基础，以降低塔筒基础的制造成本，并提高塔筒基础的结构强度。
42.本公开第一示例性实施例提供一种塔筒基础，本公开提供的基础本体111可以为混凝土制件，可以在混凝土商混站或预制场进行生产。
43.具体地，参照图1和图2，塔筒基础包括基础本体111、悬挑部113、第一预拉组件120以及第二预拉组件130，基础本体111具有内部空腔112，悬挑部113从内部空腔112的腔壁突出设置，且悬挑部113沿基础本体111的周向连续延伸，悬挑部113与基础本体111的底壁间隔设置。
44.作为示例，本公开提供的基础本体111可以为空心结构，以在其内部形成有内部空腔112，悬挑部113可以从基础本体111的内侧壁延伸至内部空腔112中。具体地，本实施例中，基础本体111大致呈圆筒形，悬挑部113沿基础本体111的周向连续延伸形成为环形，但不以此为限。
45.在悬挑部113的下方可以设置为用于安装第一预拉组件120的操作空间，第一预拉组件120的锚固端可以设置于该操作空间内。第一预拉组件120固定于悬挑部113，具体地，第一预拉组件120可以连接在塔架20和悬挑部113之间，以对悬挑部113提供向上的拉力。通过第一预拉组件120将塔筒基础10和塔架20连接为一个整体，从而提高了风力发电机组的结构强度。
46.第二预拉组件130固定于悬挑部113和基础本体111的基础底部115之间，以能够为悬挑部113提供轴向向下的拉力，第二预拉组件130与第一预拉组件120径向间隔设置。作为示例，第二预拉组件130可以为悬挑部113提供预拉力，可以避免因第一预拉组件120拉力过大而导致悬挑部113向上拉起破坏，进而提高此处的结构强度。即在具有相同受力强度的情况下，通过设置第二预拉组件130，可以降低悬挑部113的轴向高度及配筋，从而降低造价。
47.具体地，以图2中的悬挑部113的纵剖局部放大图为例进行说明，本实施例中，悬挑部113从基础本体111的内壁面向内部空腔112突出延伸，以大致形成为悬挑结构(或牛腿结构)，悬挑部113由于自身重力作用或塔架20对其向上的拉力作用等，导致在风力发电机组的运行过程中，该悬挑部113承受弯矩。通过在悬挑部113上设置第一预拉组件120和第二预拉组件130，第二预拉组件130连接在悬挑部113和基础底部115之间，以能够对悬挑部113提供轴向向下的拉力，从而抵消部分弯矩，以提高悬挑部113的结构强度。第二预拉组件130与第一预拉组件120径向间隔设置，避免安装干涉。
48.作为示例，本实施例中，第二预拉组件130间隔设置于第一预拉组件120的径向内侧，但不以此为限。如此，第二预拉组件130的力臂比第一预拉组件120的力臂长，更有利于
第二预拉组件130承受弯矩。
49.具体地，第二预拉组件130包括预应力主体131和顶端锚固件133，预应力主体131的顶端贯穿悬挑部113的顶壁与顶端锚固件133固定，预应力主体131的底端固定于基础底部115。
50.预应力主体131可以为施加有预应力的预应力杆、预应力锚索或者预应力钢绞线，但不以此为限。作为示例，本实施例中的预应力主体131为由多根预应力钢绞线组成的预应力锚索。为了提高预应力主体131的使用寿命，提高其抗腐蚀性，预应力主体131的表面可以涂抹有油性蜡以防腐。
51.本实施例中，以预应力主体131轴向贯穿悬挑部113的顶壁和底壁为例进行说明，但不以此为限。实际上，预应力主体131的顶端可以埋设在悬挑部113内，根据需要，预应力主体131的底端也可以贯穿到基础底部115之下，即预应力主体131的底端也可以延伸至基础本体111的基础底部115的外部。
52.实际上，预应力主体131的顶端可以设置有顶端锚固件133，顶端锚固件133可以为本领域中已知的能被用于与预应力主体131配合以进行锚固的任意结构。作为示例，顶端锚固件133可以为锚具螺母，以旋拧固定在预应力主体131的顶端并设置于悬挑部113的顶壁之上。
53.为了避免局部应力过大，提高悬挑部113的受力均匀性，继续参照图2，第二预拉组件130还包括顶部承压件132，顶部承压件132设置于悬挑部113的上方，预应力主体131的顶端贯穿顶部承压件132，顶端锚固件133位于顶部承压件132的背离悬挑部113的一侧。
54.本实施例中，顶部承压件132设置于悬挑部113的顶部，例如但不限于，顶部承压件132支撑于悬挑部113的顶壁之上。作为示例，顶部承压件132可以为板件，例如但不限于，顶部承压件132可以沿基础本体111的周向连续延伸呈环形，该顶部承压件132的内径不小于内部空腔112的直径，以避免影响内部空腔112的大小。作为示例，顶部承压件132的内径大于内部空腔112的直径。
55.可选地，第二预拉组件130还包括底端锚固件134，底端锚固件134可以螺纹固定于预应力主体131的底端，本实施例中，底端锚固件134预埋在基础底部115内。
56.具体地，底端锚固件134设置有内螺纹孔，预应力主体131的底端设置有与底端锚固件134匹配的外螺纹，底端锚固件134能够套设于预应力主体131的外周。可选地，底端锚固件134可以为锥形，沿预应力主体131轴线方向从下向上，底端锚固件134的横截面可以逐渐增大。
57.为了进一步提高第二预拉组件130的结构强度，第二预拉组件130还可以包括第一连接筋138，继续参照图2和图3所示，第一连接筋138可以沿预应力主体131轴线方向螺旋延伸并套设在预应力主体131的外周上，但不以此为限。
58.除此，参照图3，第二预拉组件130还包括第二连接筋139可以呈网状且垂直于预应力主体131轴线设置，以进一步增大第二预拉组件130与基础本体111的受力面积。本实施例中，第二连接筋139呈网状，包括垂直于纸面延伸的第一筋条和大致沿纸面的水平方向延伸的第二筋条，第一筋条和第二筋条固定连接以形成垂直于预应力主体131轴线方向的一张网状结构，从而增大了第二预拉组件130和悬挑部113之间的接触面积。
59.本实施例中，第二连接筋139可以为多层，多层第二连接筋139可以沿预应力主体
131轴线方向间隔设置，但不以此为限。
60.本实施例中，第二预拉组件130包括第一连接筋138和第二连接筋139，底端锚固件134固定于预应力主体131的底端，第二连接筋139设置于底端锚固件134的上方，以使预应力主体131能够穿过第二连接筋139的网状通孔，第一连接筋138呈螺旋状套设于预应力主体131的外周并设置于底端锚固件134和第二连接筋139之间。
61.通过设置底端锚固件134、第一连接筋138以及第二连接筋139，使得预应力主体131能够稳固地连接在基础本体111内，提高了第二预拉组件130与基础本体111的连接强度。
62.为了提高塔筒基础10的整体受力均匀性，第二预拉组件130为多个，且多个第二预拉组件130沿基础本体111的周向间隔设置。
63.继续参照图2，第一预拉组件120可以包括预应力杆121，悬挑部113上设置有供预应力杆121穿过的预应力孔道，该预应力孔道大致沿基础本体111的轴向延伸设置，但不以此为限。在预应力杆121的下端可以设置有紧固装置124，以能够使预应力杆121能够稳定地预拉设置在预应力孔道处。作为示例，紧固装置124可以设置在悬挑部113的下方并裸露在悬挑部113之外，以便于调整预拉力的大小。
64.为了避免悬挑部113局部应力过大，第一预拉组件120还包括喇叭件122和承力板123，喇叭件122可以套设于预应力杆121的底部的外周，且预埋在悬挑部113之内，承力板123可以设置于喇叭件122和紧固装置124之间，且预埋在悬挑部113之内，但不以此为限。
65.通过预应力杆121、喇叭件122、承力板123以及紧固装置124，使第一预拉组件120为整体件，增大了与悬挑部113的接触面积，使预应力杆121上的受力能够较好地分散，从而避免了局部应力，提高了悬挑部113的结构强度。
66.除此，承力板123也可以位于悬挑部113之外，例如但不限于，承力板123可以设置于悬挑部113的下部以与悬挑部113的底壁贴合。
67.进一步地，基础底部115的顶表面凹陷设置有储水坑114，基础底部115的顶表面朝储水坑114向下倾斜。作为示例，储水坑114可以大致设置于内部空腔112的中轴线位置处，但不以此为限。
68.通过在塔筒基础10内设置储水坑114，可以使基础底部115的顶表面保持干燥，避免第二预拉组件130与水接触而影响使用寿命，从而提高了塔筒基础10的可靠性。
69.图4和图5为本公开第二实施例提供的第二预拉组件的结构图，与图1中实施例不同的是，本实施例中的第二预拉组件还包括衔接件135。
70.具体地，继续参照图4和图5，第二预拉组件130包括预应力主体131和衔接件135，衔接件135的第一端固定于悬挑部113内，衔接件135的第二端延伸至内部空腔112，预应力主体131的顶端固定于第二端，预应力主体131的底端固定于基础底部115，从而使得第二预拉组件130连接在悬挑部113和基础底部115之间。
71.本实施例中，衔接件135的第一端可以预埋在悬挑部113内，衔接件135的第二端延伸至内部空腔112，即从塔筒基础10的顶部往下看，衔接件135大致沿基础本体111的径向延伸，衔接件135的第一端可以位于第二端的径向外侧。衔接件135的第一端预埋在悬挑部113内，因此从塔筒基础10的顶部往下看无法看到第一端，第二端设置于内部空腔112，便于查看，预应力主体131的顶端可以连接在该第二端上。
72.本实施例中，衔接件135为“一”字型的板件，但不以此为限。
73.具体地，本实施例中，第二预拉组件130还可包括与衔接件135呈角度设置的结构加强件140，衔接件135设置于悬挑部113的下部，结构加强件140固定在衔接件135的第一端(即衔接件135的径向外端)，并从该衔接件135的第一端沿塔筒基础10的轴向向上延伸，以设置于悬挑部113内。如此通过在衔接件135的第一端固定设置有结构加强件140，提高了第二预拉组件130和悬挑部113之间的接触面积，提高了塔筒基础的结构强度。
74.作为示例，结构加强件140为“一”字型的板件，且结构加强件140的底端固定于衔接件135的第一端。作为示例，结构加强件140和衔接件135相垂直设置，以大致形成为l形构件。可选地，结构加强件140和衔接件135可以为一体结构件，但不以此为限。
75.作为示例，衔接件135可以沿基础本体111的周向连续延伸呈环形，但不以此为限。除此，根据需要，衔接件135可以为与基础本体111匹配的圆弧段。
76.本实施例中，顶端锚固件133设置于预应力主体131的顶端，以设置在衔接件135的上方。
77.为了增大衔接件135与悬挑部113的接触面积，本公开一示例性实施例，第二预拉组件130还包括内部承压件137，内部承压件137设置于悬挑部113内，且与结构加强件140固定连接。
78.作为示例，该内部承压件137可以呈圆环形并沿基础本体111的周向预埋在悬挑部113内。可选地，内部承压件137内径不小于内部空腔112的直径，以使内部承压件137能够隐藏设置在悬挑部113内，提高了塔筒基础10的美观性。
79.为了进一步提高塔筒基础10的结构强度，本实施例中，第二预拉组件130还包括支撑件136，支撑件136支撑于悬挑部113和基础底部115之间，衔接件135的第二端设置于支撑件136的上方，预应力主体131的顶端贯穿支撑件136与第二端连接。作为示例，衔接件135的第二端贴合在支撑件136的顶壁设置，以使衔接件135能够稳定地支撑在支撑件136上。
80.本实施例中，支撑件136可以为钢筋混凝土制件，以降低塔筒基础10的制造成本。本实施例中，支撑件136可以用于承受拉力和压力，能够更好地适应风力发电机组复杂的工况，改善了塔筒基础10的使用环境。
81.本公开提供的塔筒基础10可以为空心结构，在塔筒基础10内设置有内部空腔112。基础本体111的内壁向内部空腔112突出延伸设置有悬挑部113，通过在悬挑部113上设置第一预拉组件120和第二预拉组件130，改善了悬挑部113的受力情况，从而提高了悬挑部113的使用寿命。在内部空腔112的底部设置有储水坑114，可以保持基础底部115顶面干燥，避免第二预拉组件130与水接触腐蚀而影响第二预拉组件130的使用寿命。
82.为了提高风力发电机组的组装效率，风力发电机组还可以包括定位组件和竖向调节组件，在塔架20和塔筒基础10对接过程中，通过定位组件和竖向调节组件来辅助定位塔架20的位置，因此能够提高风力发电机组的组装效率。
83.具体地，定位组件可以包括竖向调节结构和环向定位结构。竖向调节结构可以为多个分片的圆片组成，可以通过增加和减少圆片来实现塔架的调平和高度调节；环向定位结构可以进行环向定位，此处在制造上在预定位置上下均形成定位孔洞，然后利用定位销将对应孔洞连接为一体，即可完成塔架与塔筒基础的定位。竖向调节组件可以包括竖向调节结构，以对塔架20进行竖向位置的调节。
84.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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公开和简化描述，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公开的限制。
85.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
86.在本公开的描述中，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”、“固定”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，也可以是通讯连接；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或两个元件的相互作用关系。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公开中的具体含义。
87.本公开所描述的特征、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方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。