一种风电机组预应力拉线式塔架增高方法和结构技术

本发明专利技术提供了一种风电机组预应力拉线式塔架增高方法和结构，它通过新增钢塔筒的方式增加风电机组轮毂高度，新增钢塔筒由一段或多段钢塔筒组成；增高后的风电机组由上至下依次为风机机头、原有钢塔筒、新增钢塔筒以及原有风机基础。本发明专利技术设计合理、施工简单、连接牢固、实用性强，在沿用原始风机基础和塔筒前提下，可有效增加风电机组轮毂高度。

Method and structure for increasing prestressed cable tower of wind turbine

The invention provides a method and structure for increasing the height of wind turbine wheel hub by adding new steel tower barrel, which is composed of one or more steel tower barrels, and the wind turbine head, the original steel tower barrel and the new steel tower barrel are successively arranged from top to bottom. And the original fan foundation. The invention has the advantages of reasonable design, simple construction, firm connection and strong practicability, and can effectively increase the hub height of wind turbine under the premise of using the original fan foundation and tower barrel.

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组预应力拉线式塔架增高方法和结构
本专利技术属于低风速区风电机组高塔筒
，具体涉及一种上部是常规钢塔筒、下部是预应力拉线式塔架增高方法和结构。
技术介绍
目前，我国传统风电机组大多采用钢制圆锥形塔筒，现有的大部分风电机组轮毂高度低，相比于高轮毂风电机组发电效率低下。为了有效利用低风速区的风能资源，陆上风电机组将逐步向大功率化和高空化发展。现阶段，预应力混凝土-钢筒混合塔架和柔塔塔架，由于其能满足大型风电机组轮毂高度和刚度的要求，在高塔筒风电
得到了广泛关注，为未来陆上风电行业的发展提供新的思路和方向，但这依旧无法从根本上改变现有已投产运行的低轮毂高度风电机组发电效率低下的现状。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是针对上述存在的问题，提供一种设计合理、施工简单、连接牢固、实用性强，在沿用原始风机基础和塔筒前提下，可有效增加风电机组轮毂高度的风电机组预应力拉线式塔架增高方法。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种风电机组预应力拉线式塔架增高方法，其特征在于它通过新增钢塔筒的方式增加风电机组轮毂高度，新增钢塔筒由一段或多段钢塔筒组成；将新增钢塔筒顶端的法兰结构设置为与原有钢塔筒底端的法兰结构相适配，将新增钢塔筒底端的连接结构设置为与原有风机基础相适配的法兰结构；在新增钢塔筒的顶端和原有钢塔筒底端的法兰连接中，对新增钢塔筒顶端的法兰结构进行加强；当新增钢塔筒由多段钢塔筒组成时，相邻钢塔筒由法兰结构连接，并对其中的下方钢塔筒的上端法兰结构进行加强；将新增的各段钢塔筒的上端设置预应力拉线的上部锚固组件，以能对新增的各段钢塔筒分别施加以预应力拉线；在原有风机基础的外围均匀布置若干灌注桩，灌注桩顶部预埋地脚螺栓，利用预埋地脚螺栓固定预应力拉线的下部锚固组件；由下至上逐段吊装新增的各节钢塔筒，并通过螺栓组件连接各段钢塔筒，新增钢塔筒底端的法兰结构与风机基础连接；将各段新增钢塔筒外壁的上部锚固组件处和灌注桩顶面的下部锚固组件处连接钢绞线，并采用下部张拉的方式将钢绞线下端固定至下部锚固组件处，以使所述各段新增钢塔筒通过预应力钢绞线与原有风机基础外围的灌注桩相连；然后再由下至上逐段吊装原有钢塔筒，通过螺栓组件将原有钢塔筒底端的法兰结构与新增钢塔筒顶端的法兰结构连接，通过螺栓组件连接原有钢塔筒的各段钢塔筒；增高后的风电机组由上至下依次为风机机头、原有钢塔筒、新增钢塔筒以及原有风机基础。进一步地，在吊装新增钢塔筒前包括以下步骤（1）布置桩位，浇筑混凝土灌注桩并预埋地脚螺栓，养护期过后在灌注桩顶面安装钢绞线的下部锚固组件；（2）将原始风机机头和塔筒吊起并就地安置。本专利技术的另一个目的是针对上述存在的问题，提供一种设计合理、施工简单、连接牢固、实用性强，在沿用原始风机基础和塔筒前提下，可有效增加风电机组轮毂高度的风电机组预应力拉线式塔架增高结构。为此，本专利技术采用以下技术方案：一种风电机组预应力拉线式塔架增高结构，其特征在于：该风电机组预应力拉线式塔架增高结构包括新增钢塔筒、预应力钢绞线、多个灌注桩，新增钢塔筒由一段或多段钢塔筒组成；增高后的风电机组由上至下依次为风机机头、原有钢塔筒、新增钢塔筒以及原有风机基础，多个灌注桩在原有风机基础的外围均匀布置；新增钢塔筒顶端的法兰结构设置为与原有钢塔筒底端的法兰结构相适配，新增钢塔筒底端的连接结构设置为与原有风机基础相适配的法兰结构；新增钢塔筒顶端的法兰结构具有加强结构；当新增钢塔筒由多段钢塔筒组成时，相邻钢塔筒由法兰结构连接，并且下方钢塔筒的上端法兰结构具有加强结构；新增钢塔筒最下端的连接结构设置为与原有风机基础相适配的法兰结构；各段新增钢塔筒的上端外侧设置预应力拉线的上部锚固组件；原有钢塔筒底端法兰结构与新增钢塔筒顶端法兰结构通过螺栓组件相连，各段新增钢塔筒通过法兰结构和螺栓组件相连，新增钢塔筒底端的法兰结构与原有风机基础相连；灌注桩顶部预埋地脚螺栓，利用预埋地脚螺栓固定预应力拉线的下部锚固组件，所述新增钢塔筒的各段钢塔筒的上端分别通过各自的预应力钢绞线与灌注桩相连，钢绞线上端锚固至上部锚固组件处，经张拉预紧后下端通过固定至灌注桩顶部的钢绞线下端锚固组件处。进一步地，所述加强结构包括在钢塔筒上端内壁处焊接环向加劲板和纵向加劲板。进一步地，钢绞线沿塔筒环向均匀布置，灌注桩的布置与预应力钢绞线对应。进一步地，新增钢塔筒的各段钢塔筒上下两端均加工成L形法兰，并在各段钢塔筒的上端焊接2层环向加劲板和纵向加劲板，L形法兰的法兰板和环向加劲板中间预设螺栓孔；所述纵向加劲板、环向加劲板与塔筒内壁焊接。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术提出的风电机组预应力拉线式塔架增高方法和结构，其工程量少、结构设计合理、施工简单、连接牢固、实用性强，可在沿用原始风机基础和塔筒的前提下增加风电机组轮毂高度，能将以往100m以下轮毂高度的风电机组增加数十米而超过100m，能更好的利用低风速区的风能资源。（2）通过外围的预应力钢绞线和灌注桩对新增钢塔筒进行预张拉后，使得下部结构在法兰和螺栓组件连接定位的基础上整体处于预压状态，在拔高风电机组轮毂高度情况下，可保证风机运行过程中塔筒的抗拉强度和稳定性以及风机基础的抗倾覆能力。（3）可从根本上改变现有已投产运行的低轮毂高度风电机组发电效率低下的现状。附图说明图1是本专利技术实施例中风电机组预应力拉线式塔架整体结构立面图。图2是图1的A-A剖视图，为本专利技术实施例中风电机组预应力拉线式塔架增高结构俯视图。图3是本专利技术实施例中新增塔筒段连接处及钢绞线拉耳的局部示意图。图4是图3的B-B方向视图，为本专利技术实施例中新增塔筒段连接处法兰及加劲板的局部示意图。图5是本专利技术实施例中钢绞线拉耳俯视图。图6是本专利技术实施例中灌注桩顶部钢绞线锚固组件的局部示意图。图7是图6的C-C剖视图。图8是图6的D-D剖视图。具体实施方式本实施例为一座原始轮毂高度为72.5m的塔筒，通过在下部增设2段均为20m高的钢塔筒将轮毂高度抬高至112.5m，下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1~图8所示，本实施例中风电机组预应力拉线式塔架增高结构包括2段新增钢塔筒3、预应力钢绞线4、灌注桩5。所述增高后的风电机组由上至下依次为风机机头1、原有钢塔筒段2、预应力拉线式塔架增高结构以及原有风机基础6。新增钢塔筒的段数和各段的长度可根据实际需要并综合考虑塔筒的整体受力特性确定。钢绞线沿塔筒环向均匀布置，钢绞线的数量与预张力根据上部风机荷载确定；灌注桩的布置与预应力钢绞线对应，均匀环向布置于距风机基础外侧一定距离处，为了避免拉线对周边环境的影响，灌注桩基础不应距离风机基础过远；所述灌注桩的直径和桩长根据钢绞线的张拉力和所选机位处的地质详勘资料确定。所述各段新增钢塔筒3通过预应力钢绞线4与灌注桩5相连，作为优选方案，实施例中每段新增钢塔筒通过环向均匀布置的6根钢绞线4张拉，钢绞线4上端锚固至新增钢塔筒3顶部外侧的拉耳7处，下端固定至灌注桩5顶部的钢绞线下端锚固组件处。如图3所示，钢塔筒之间通过螺栓组件8、法兰结构连接。新增钢塔筒3上下两端均加工成L形法兰9，并在新增塔筒上端焊接2层环向加劲板11和纵向加劲板10，法兰板9和环向加劲板11中间预设螺栓孔，最上段新增钢塔筒3的上端法兰结构的螺栓孔数量、定位与原有钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机组预应力拉线式塔架增高方法，其特征在于它通过新增钢塔筒的方式增加风电机组轮毂高度，新增钢塔筒由一段或多段钢塔筒组成；将新增钢塔筒顶端的法兰结构设置为与原有钢塔筒底端的法兰结构相适配，将新增钢塔筒底端的连接结构设置为与原有风机基础相适配的法兰结构；在新增钢塔筒的顶端和原有钢塔筒底端的法兰连接中，对新增钢塔筒顶端的法兰结构进行加强；当新增钢塔筒由多段钢塔筒组成时，相邻钢塔筒由法兰结构连接，并对其中的下方钢塔筒的上端法兰结构进行加强；将新增的各段钢塔筒的上端设置预应力拉线的上部锚固组件，以能对新增的各段钢塔筒分别施加以预应力拉线；在原有风机基础的外围均匀布置若干灌注桩，灌注桩顶部预埋地脚螺栓，利用预埋地脚螺栓固定预应力拉线的下部锚固组件；由下至上逐段吊装新增的各节钢塔筒，并通过螺栓组件连接各段钢塔筒，新增钢塔筒底端的法兰结构与风机基础连接；将各段新增钢塔筒外壁的上部锚固组件处和灌注桩顶面的下部锚固组件处连接钢绞线，并采用下部张拉的方式将钢绞线下端固定至下部锚固组件处，以使所述各段新增钢塔筒通过预应力钢绞线与原有风机基础外围的灌注桩相连；然后再由下至上逐段吊装原有钢塔筒，通过螺栓组件将原有钢塔筒底端的法兰结构与新增钢塔筒顶端的法兰结构连接，通过螺栓组件连接原有钢塔筒的各段钢塔筒；增高后的风电机组由上至下依次为风机机头、原有钢塔筒、新增钢塔筒以及原有风机基础。...

【技术特征摘要】
1.一种风电机组预应力拉线式塔架增高方法，其特征在于它通过新增钢塔筒的方式增加风电机组轮毂高度，新增钢塔筒由一段或多段钢塔筒组成；将新增钢塔筒顶端的法兰结构设置为与原有钢塔筒底端的法兰结构相适配，将新增钢塔筒底端的连接结构设置为与原有风机基础相适配的法兰结构；在新增钢塔筒的顶端和原有钢塔筒底端的法兰连接中，对新增钢塔筒顶端的法兰结构进行加强；当新增钢塔筒由多段钢塔筒组成时，相邻钢塔筒由法兰结构连接，并对其中的下方钢塔筒的上端法兰结构进行加强；将新增的各段钢塔筒的上端设置预应力拉线的上部锚固组件，以能对新增的各段钢塔筒分别施加以预应力拉线；在原有风机基础的外围均匀布置若干灌注桩，灌注桩顶部预埋地脚螺栓，利用预埋地脚螺栓固定预应力拉线的下部锚固组件；由下至上逐段吊装新增的各节钢塔筒，并通过螺栓组件连接各段钢塔筒，新增钢塔筒底端的法兰结构与风机基础连接；将各段新增钢塔筒外壁的上部锚固组件处和灌注桩顶面的下部锚固组件处连接钢绞线，并采用下部张拉的方式将钢绞线下端固定至下部锚固组件处，以使所述各段新增钢塔筒通过预应力钢绞线与原有风机基础外围的灌注桩相连；然后再由下至上逐段吊装原有钢塔筒，通过螺栓组件将原有钢塔筒底端的法兰结构与新增钢塔筒顶端的法兰结构连接，通过螺栓组件连接原有钢塔筒的各段钢塔筒；增高后的风电机组由上至下依次为风机机头、原有钢塔筒、新增钢塔筒以及原有风机基础。2.根据权利要求1所述的一种风电机组预应力拉线式塔架增高方法，其特征在于：在吊装新增钢塔筒前包括以下步骤（1）布置桩位，浇筑混凝土灌注桩并预埋地脚螺栓，养护期过后在灌注桩顶面安装钢绞线的下部锚固组件；（2）将原始风机机头和塔筒吊起并就地安置。3.一种风电机组预应力拉线式塔架增高结构，其特征在于：该风电机组预应力拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄春林，张栋梁，汤群益，俞华锋，吴芳和，陈金军，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33