[发明专利]低成本的可轨道运输式风力涡轮机塔架

说明书

技术领域

本发明一般涉及风力涡轮机塔架的构造，并且更特别地涉及风力塔架和它的构造方法，该方法允许用于大型塔架的部段的低成本轨道运输。此外，它允许现有塔架升级，以能够处理较大的涡轮机。

背景技术

许多年以来，已成为惯例的是在工场设备上分别地建造钢风力塔架部段，并且然后将每一个完整的部段移动到指定位置，在该位置处执行风力涡轮机塔架的安装。塔架部段典型地具有圆柱或者稍微锥形的形状，并且部段中的每一个依次沿着轴线被分成足够个数的外壳。

由于对较大容量塔架的需求不断增加以及因此建造这种塔架所需的所有零件的较大尺寸，所以出现了由基础设施所施加的物理局限性，比如在桥下或者在地道里的空隙。

风力载荷以风速的平方而增加，并且因此涡轮机塔架越高，结构的尺寸将越强，这又意味着或者壁厚将被增加或者直径将被扩大。增加塔架直径比增加钢板或者其它壁材料的厚度可更有利。当为了在桥下通过并且穿过地道而使直径需要足够小以便限制车辆的高度时，增加的厚度将意味着较高的材料成本和对于较重运输车辆，或者卡车、火车、轮船或者直升飞机的需求。而且，较厚的钢坯较难于形成和加工。

为了允许较大直径部段的运输以支持具有较大最大负载的较高塔架，已经提出的是塔架部段沿着形成两个半圆柱外壳的垂直线被劈开(Jensen的WO 2004/083633)。半圆柱外壳的大小与用于运输的最大尺寸是一致的。螺栓结合凸缘沿着半圆柱外壳的轴向方向被提供，允许运输之后在现场组装。然而，由于不利的地形和苛刻的环境条件，希望的是限制在现场的组装。进一步地，额外接合处的产生潜在地使得塔架经受额外的故障形式。

图1A和图1B分别图解了在美国用卡车和轨道运输的可获得的最大空间包络。轨道运输对于大型塔架部段是最不昂贵的运输形式。示 范性80米的塔架包括变化的直径和厚度的3个塔架部段。该底部和中部塔架部段具有14.11英尺的最大直径。该顶部部段具有11.5英尺的最大直径。用于通过卡车运输的空间包络10是大约14+英尺，因此允许大约该直径的管状部段20装配在空间包络中。用于通过轨道运输的空间包络40在一侧上达到大约11英尺到13英尺，因此允许达到大约该直径的管状部段50装配在空间包络中。因此，该顶部部段通过轨道运输。该底部和中部塔架部段超过了轨道包络。底部和中部塔架部段必须由卡车来运输，并且一般大小在大约14+英尺的卡车运送包络中。在美国以外的卡车和轨道运输也受到相似的对空间包络考虑的限制，但是大小特定于现场。

因此，由于轨道运输的低成本，所以用于运输顶部部段的成本是用于运输底部和中部塔架部段的成本的大约50％。

从而，需要提供用于大型风力涡轮机塔架的所有塔架部段的构造，其中部段的直径落在最大的轨道运输的直径内，但是其仍然具有足够的强度，以承受施加在部段上的负载。

发明内容

本发明涉及一种用于通过构造落在用于轨道运输的允许空间包络中的塔架部段而允许大型风力涡轮机塔架的部段通过轨道运输被运输到风场(windfarm)位置的设备和方法。此外，它允许现有塔架升级，以能够处理较大涡轮机。

简要地，根据本发明的一个方面，风力涡轮机塔架被提供，其将适应于风力涡轮机部段的轨道运输。风力涡轮机塔架包括多个轴向管状部段，其中部段包括不大于指定的最大直径的外径；用于轴向部段中的每一个的主结构元件，其中结构元件总体上是圆柱形状；和用于主结构元件的边角加固部。边角加固部总体上等距地绕着主结构元件的圆周设置并且以大约90度的方式被分开。

根据本发明的另一个方面，支持系统被提供用于先前构造的风力涡轮机塔架，该塔架包括具有用于轴向部段中的每一个的主结构元件的多个轴向管状部段，结构元件总体上是圆柱形状。支持系统包括边角加固部以用于多个轴向管状部段中的至少一个的主结构元件。边角加固部总体上等距地绕着主结构元件的内表面或者外表面上的主结构元件的圆周设置，并且边角加固部进一步地可被包括在一侧上适应于轨道运输的最大尺寸的包络中。然而，考虑到被装配在运送包络的边角中的开放空间中，所以用于在现有塔架上的修理、翻新或者升级的边角加固部不需要在大小上受到限制，这是因为它们主要在场地上被组装。