模块化风塔架的制作方法

本发明涉及一种具有向上渐缩的锥形结构的模块化塔架，优选地用于风力涡轮机，该模块化塔架包括一个附接在另一个之上的多边形截面的模块。

背景技术：

1、风力涡轮机中使用各种类型的塔架。这些是格构塔、圆柱圆锥形钢塔、混凝土塔以及混合式(下部钢筋混凝土、上部圆柱锥形钢)和模块化塔。

2、格构式塔架因其外观而不受青睐。使其长度超过70-80米也存在技术上的困难。

3、在过去的10-15年里，圆柱圆锥形钢塔使用的最多。这些塔是在长度为20-30米的设备中通过在滚筒机中对钢板进行成型并且相互焊接而生产的。用长宽车将其运输到装配现场，并且进行最终装配。有一些限制性情况，例如在公路上运输这样的塔架的最大直径为4.3m，并且必须允许运输卡车在获取特殊许可的情况下通行。

4、此外，在准备建立风力发电场的地区，必须根据这些车辆来确定将要开辟的道路的成本，并且有必要使用更多的空间来开辟道路。4.3m的最大基座直径将塔架的固有频率和强度能力以及塔架的高度限制在85-90米。

5、近年来，也使用由混凝土和钢制成的混合塔。这种类型的塔架的钢筋混凝土部件的成本比钢便宜一些。然而，较长的制造和组装时间以及较高的运输成本似乎是缺点。

6、在编号为wo 2004083633的专利文献中，已知一种解决方案，其中塔架元件的分段在工厂制造成三个纵向部分，并且在运输到装配地点之后进行装配。风力涡轮机塔架由于风和工作负载而不断暴露在振动中。众所周知，焊接接头承受疲劳负荷，随着时间的推移疲劳负荷会导致失效。

7、在专利文献wo 2005075763中，沿着塔使用npi凸缘，其中部件横向布置，偏移量对应于该部分长度的50％至75％。在这方面，增长也存在困难。

8、在文献号dk 2545231中，提到将不同长度的重叠段的凸缘组合在一起。在这种方法中，塔架上的大部分负荷仅通过凸缘部分传递到基部上。

9、在ep 1 561 883 a1中描述了一种用于风力涡轮机的塔架。形成模块的分段的塔架元件的特征在于具有凸缘的矩形结构。此外，整座塔都使用圆形凸缘。

10、文献us 2009/0021019a1公开了一种模块化塔架，该模块化塔架通过将平板分段与v形截面件组合而转变成模块。在上述结构中使用多壁钢和复合材料存在困难。

11、在编号为us 008590276 b2和us 20100319276的专利文献中，提到了用于风力发电场的模块化塔架构造。围绕塔架元件的是在纵向侧面向内的凸缘，纵向侧面用于安装在相应凸缘上。当模块装配到彼此时，这些部件沿两个轴(x和z)制造，在横向连接处的外表面上重叠，并且在向内的凸缘处对接。在上述文献中，凸缘长度比塔架元件短，并且在模块的装配过程中存在重叠部分。大多数塔架荷载仅沿着模块连接区域的凸缘部分传输到基部，而不是通过整个模块部分传输。这种情况似乎是不利的。根据本发明，可以使用多壁钢或钢复合材料变体来建造更高的塔。有利的是，塔架元件的长度相同，以便在整个塔架的所有部分中将塔架上的负荷均匀地传递到基部。在技术上更有利的是在三个轴上将模块组装到彼此。

12、根据本发明，上部模块的底部和下部模块的顶部的外圆周相等。组成模块的塔架元件的长度也是相等的。模块连接部件由于其不同的结构而允许模块在三个轴上彼此连接。因此，与上述文献不同；

13、可以制成单层或多层塔架元件，

14、一些塔架元件可以由复合材料制成，

15、具有不同结构的单壁或多壁模块可以使用相同或相似的塔架元件制成，

16、通过使用相同或不同的模块可以在塔架设计中实现优化，影响塔架的负载通过所有塔架元件被连续传递到基部上。

17、由于模块紧固件的结构，模块可以在三个轴上刚性并且牢固地彼此连接，

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种解决方案，以使生产、运输和装配过程更容易，因为在高度较高的风力涡轮机塔架中，随着高度的增加，塔架的直径和材料厚度朝向底座增加。

2、本发明优选地涉及一种风力涡轮机塔架，其通过叠加圆锥形结构的模块而构造，该圆锥形结构从下到上变窄，其外部截面为等边多边形。

3、根据本发明，形成截面外观的菱形的边数可以是6、8、10、16或更多，以便根据塔架的高度和直径使生产和运输过程更容易。

4、随着塔架高度的增加，底座直径也会增加，以保持塔架的平衡。它可以制成两件、三件或更多件，而不是一件，以便能够用标准卡车运输组成具有大底座直径的塔架模块的塔架元件。

5、在较高塔架中，材料的厚度在靠近基部的较低部分增加，在与基部的连接区域达到最厚值。形成模块周边的塔架元件的长度为12-13米，使得随着材料厚度的增加，塔架元件难以弯曲。这种情况要求生产中使用的机器和工厂的运输设备具有更高的容量和体积以及更高的功率，生产阶段材料的移动速度减慢，导致投资成本增加，使用更多的能源，并且延长生产时间。

6、根据本发明，具有高材料厚度的塔架的下部模块中的塔架元件可以由多个(两个或更多个)壁而不是单壁钢制成。这些壁可以由钢材制成。形成内壁或外壁的一些塔架元件可以由复合材料制成，以减轻塔架重量。

7、根据本发明，描述了十种不同类型的塔架元件。已经使用这些塔架元件中的一个或多个描述了塔架模块的十种不同结构。塔架可以设计为使用这些模块中的一个或多个来提供最佳解决方案。

8、根据本发明，上部模块的底部和下部模块的顶部的外圆周相等。组成模块的塔架元件的长度也是相等的。模块在纵轴和横轴上彼此装配。已经针对该组件描述了六种不同类型的塔架连接元件。在塔架纵轴上的塔架分段中的凸缘由i或l型钢制成，而在横轴上，模块配件安装在塔架元件的下部边缘和上部边缘上。通过这种方法，提供了易于装配和与焊接接头相比更坚固的结构。

9、根据本发明，几乎所有的塔架元件都通过螺栓螺母或铆钉连接来连接。只有基本连接模块和一些模块连接器具有焊接工艺。以这种方式，确保了使疲劳负荷将在源区域引起的危险最小化。

10、在工厂生产的塔架元件运输到将要建立风力发电场的地方后，首先在地面上将塔架元件彼此添加并且装配模块。然后，将模块彼此叠加，并且装配塔架。

11、根据本发明，模块连接元件由于其不同的结构而允许模块在三个轴上彼此连接。

12、底部具有高材料厚度的模块可以制造得更短，而不是12米，以便于制造和装配过程。

13、钢篮基部与嵌入混凝土基部中的塔架的连接采用基部模块。该模块高度约为一米，通过焊接固定在根据塔架的部分的轮廓生产的部件的底座上凸缘上，然后用螺母和螺栓安装到底座下部凸缘和基部。

14、根据本发明，可以对所有塔架元件使用诸如镀锌涂层、电泳涂层、涂漆等方法。以这种方式，一个优点是可以提高表面耐腐蚀性。

15、可以将凸缘附接到顶部分段的上部，以便安装机舱。凸缘与形成分段的塔架元件的连接可以用钢部件和螺栓-螺母或铆钉来进行。