[发明专利]一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒

说明书

本发明公开了一种具备加劲‑承载双重机制的风电纯钢结构塔筒，涉及风力发电技术领域。该体系上部为普通钢塔筒，下部为高强钢塔筒。所述的高强钢塔筒由筒壁和加劲肋构成。筒壁和加劲肋采用屈服强度不小于420MPa的高强度钢材制成。加劲肋焊接在筒壁内侧，沿环向均匀布置，加劲肋的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板、下法兰板焊接。加劲肋的截面形式可采用带卷边钢板、U形钢或T形钢。当底部截面尺寸较大时，高强钢塔筒可由2～4片高强钢壳体拼装而成。各高强钢壳体的端部焊接带卷边钢板并通过螺栓连接。该体系可同时提高塔筒的强度和稳定性，充分发挥高强度钢材的作用，可减小筒壁厚度、节约造价，施工和运输方便，具有广阔的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域。

背景技术

风电能源是一种无污染、可再生的清洁能源。风电场发电量高、风机运行稳定、制造技术成熟，近年来被广泛投入使用。

纯钢结构由于其制作、施工和安装方便等优点，在风电塔筒中得到了普遍应用。近年来风电能源需求量日益增加，大功率、高塔筒的风电机组越来越成为主流。随着机舱重量和轮毂高度的增加，对塔筒强度和稳定性的要求进一步提高。普通纯钢结构塔筒往往难以满足稳定性要求，在材料强度达到限值之前常由于失稳而过早发生破坏，或为了达到要求所需壁厚较大，造成建造成本的增加。

另一方面，随着我国钢材制造技术的提高、钢材产量的增加，Q420以及更高强度的钢材已经面市。但此类高强度钢材仅大幅度提高了材料强度，而弹性模量增加较小，因此构件刚度提高不大，故直接用于风电塔筒中无法显著改善结构的稳定性。综上所述，开发和研究新型的风电纯钢结构塔筒，使塔筒的稳定性和强度同时得到提高，以满足大功率和高塔筒风电机组的使用要求，是很有必要的。

发明内容

本发明提出一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒：该体系上部为普通钢塔筒，下部为高强钢塔筒。高强钢塔筒由筒壁和加劲肋构成。筒壁和加劲肋采用屈服强度不小于420MPa的高强度钢材制成。加劲肋焊接在筒壁内侧，沿环向均匀布置，加劲肋的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板、下法兰板焊接。加劲肋的截面形式可采用带卷边钢板、U形钢或T形钢。当底部截面尺寸较大时，高强钢塔筒可由2～4片高强钢壳体拼装而成。该体系可同时提高塔筒的强度和稳定性，充分发挥了高强度钢材的作用，可减小筒壁厚度、节约造价，施工和运输方便，具有广阔的工程应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种具备加劲-承载双重机制的风电纯钢结构塔筒，该体系包括普通钢塔筒、高强钢塔筒、筒壁、加劲肋、上法兰板、下法兰板、带卷边钢板、U形钢、T形钢、高强钢壳体、螺栓。该体系上部为普通钢塔筒，下部为高强钢塔筒；高强钢塔筒由筒壁和加劲肋构成。

高强钢塔筒的筒壁和加劲肋采用屈服强度不小于420MPa的高强度钢材制成。加劲肋焊接在筒壁内侧，沿环向均匀布置。加劲肋的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板、下法兰板焊接。加劲肋的截面形式可采用带卷边钢板、U形钢或T形钢。

当底部截面尺寸较大时，为满足施工和运输要求，高强钢塔筒可由2～4片高强钢壳体拼装而成。高强钢壳体的端部焊接带卷边钢板并预留螺栓孔，相邻高强钢壳体通过螺栓连接。高强钢壳体的内壁均匀布置加劲肋，加劲肋的上、下端分别与各塔筒段的上法兰板、下法兰板焊接。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)塔筒筒壁采用高强度钢材制作，并设置高强度钢加劲肋与筒壁和上、下法兰板紧密连接，共同受力，使塔筒的强度和稳定性都得到较大程度的提高。

(2)塔筒可分解成2～4片高强钢壳体，分片进行制作和拼装，解决了塔筒截面尺寸较大时运输和施工困难的问题。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的高强钢塔筒竖向剖面示意图；