一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构制造技术

本实用新型专利技术提供了一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，包括混凝土塔筒转换段、钢塔筒段、预应力钢绞线、螺栓组件、法兰板、加劲板和垫板；混凝土塔筒转换段和钢塔筒段通过螺栓组件连接；预应力钢绞线穿过法兰板、垫板、混凝土塔筒转换段，预应力钢绞线上端通过锁头锚固于法兰板上表面，下端和与风电机组钢混塔筒的基础环相连；法兰板、垫板为圆环形钢板，法兰板、钢塔筒和加劲板互相焊接；所述法兰板和垫板上设有相应数量的螺栓孔和预应力钢绞线套管穿孔。本实用新型专利技术结构设计合理、连接牢固、受力特性良好、造价低廉、实用性强，可实现预应力混凝土塔筒段与钢筒段的合理紧固连接。

A wind turbine unit steel mixing tower tube prestressed steel strand reverse connection flange structure

The utility model provides a reverse connecting flange structure of steel concrete tower barrel prestressing steel strand for wind turbine, which includes concrete tower barrel transition section, steel tower barrel section, prestressing steel strand, bolt assembly, flange plate, stiffening plate and cushion plate; concrete tower barrel transition section and steel tower barrel section are connected by bolt assembly; prestressing steel strand section is connected by prestressing steel strand. The line passes through the transition section of flange plate, cushion plate and concrete tower barrel, and the end of the prestressing steel strand is anchored on the surface of flange plate through the lock head, and the lower end is connected with the foundation ring of the steel mixing tower barrel of wind turbine; the flange plate and cushion plate are circular steel plate, and the flange plate, steel tower barrel and stiffening plate are welded each other; the flange plate and cushion plate are arranged on the base ring plate. The corresponding number of bolt holes and prestressed steel strands can be perforated. The utility model has reasonable structure design, firm connection, good stress characteristics, low cost and strong practicability, and can realize reasonable fastening connection between the pre-stressed concrete tower tube section and the steel tube section.

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构
本技术属于高塔低风速区风力发电机预应力钢混塔筒
，具体涉及一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构。
技术介绍
风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴量巨大。我国领土宽广，风能资源丰富，风力发电作为我国可再生能源发展的重要领域，是促进能源结构调整和经济可持续发展的重要措施，具有显著的社会和环保效益。随着我国风电行业的快速发展，风资源较好的陆上风电场建设渐趋饱和，如何有效的利用低风速区的风能资源是陆上风电场未来发展的方向。目前，我国风力发电机组趋向于大功率化和高空化发展，与之匹配的轮毂高度和风机载荷越来越大，传统钢制圆锥形塔筒很难满足高塔筒风电机组运行所需的高度和刚度要求。此外，随着钢筒高度的增加，其整体刚度下降会加剧风机塔筒的振动问题，长时间的往复周期性振动会引发钢筒及螺栓的疲劳破坏。目前，预应力混凝土-钢筒混合风力发电塔架由于其能满足大型风电机组轮毂高度和刚度的要求，在风电领域得到广泛关注。混凝土-钢筒混合式塔架下部采用钢筋混凝土塔筒，上部采用钢制塔筒，基础采用中空圆盘形钢筋混凝土结构，三者通过预应力钢绞线相连，因此能大幅缩减钢制塔筒段的高度。预应力混凝土塔筒与钢塔筒的连接是混塔结构的关键技术，传统风机塔筒段之间通常采用整体锻造成型的厚法兰和螺栓组件相连，随着塔筒高度和直径的增加，与之匹配的法兰厚度越来越厚，增加了材料和加工成本，制约了高塔筒风电行业的发展。此外，传统风机塔筒连接所用的螺栓组件长度受制于法兰板的厚度，导致螺栓长度较短，螺栓预应力损失对连接处的结构变形非常敏感，因此无法有效控制螺栓预应力的大小，难以保证风机运行过程中塔筒连接处始终处于受压状态。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其结构设计合理、连接牢固、受力特性良好、造价低廉、实用性强，可实现预应力混凝土塔筒段与钢筒段的合理紧固连接。一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其特征在于：包括混凝土塔筒转换段、钢塔筒段、预应力钢绞线、螺栓组件、法兰板、加劲板和垫板；混凝土塔筒转换段和钢塔筒段通过螺栓组件连接；预应力钢绞线穿过法兰板、垫板、混凝土塔筒转换段，预应力钢绞线上端通过锁头锚固于法兰板上表面，下端和与风电机组钢混塔筒的基础环相连；法兰板、垫板为圆环形钢板，法兰板、钢塔筒和加劲板互相焊接；所述法兰板和垫板上设有相应数量的螺栓孔和预应力钢绞线套管穿孔。进一步地，所述螺栓组件的上端锚固于法兰板上表面，并贯穿法兰板和垫板，通过螺栓套管延伸至混凝土塔筒转换段内部，螺栓组件下端与焊接在下锚板上的螺母螺纹连接。进一步地，混凝土塔筒转换段壁厚按一定比例缓慢过渡减小，保证顶部端面壁厚显著大于筒身壁厚。进一步地，所述加劲板立置于法兰板和垫板之间并沿钢塔筒底部环向均匀排布，加劲板上端与法兰板焊接，外侧与钢塔筒内壁焊接；加劲板上端与法兰板和钢筒内壁的连接处设置弧形开孔使局部应力平滑过渡，优化应力传递路径。进一步地，加劲板下端设置一定坡度斜向上，与垫板之间形成间隙，通过施加钢绞线和螺栓预张力后可更好的保证钢塔筒底部端面处于受压状态。进一步地，所述加劲板为梯形钢板，所述加劲板上端宽度大于下端宽度，可更好的适应加劲板的内力分布。进一步地，所述垫板预设在混凝土塔筒转换段顶面。本技术的有益效果是：（1）本技术提出的钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其结构设计合理、连接牢固、受力特性良好、造价低廉、实用性强，可实现预应力混凝土塔筒段与钢塔筒段的合理紧固连接，能满足风电机组大型化、高空化的发展要求，可更好的利用低风速区的风资源。（2）采用法兰板、加劲板、垫板、高强螺栓组件和预应力钢绞线组合结构连接混凝土塔筒和钢塔筒，与传统厚法兰连接件相比可大幅缩减材料和加工成本；可在不增加法兰板厚度的前提下，通过增高或增厚加劲板的方式同时增加法兰刚度和螺栓长度，保证混凝土塔筒和钢塔筒的连接强度，更好的避免结构可能发生的疲劳问题。（3）加劲板下端的斜坡设置与钢垫板之间形成加劲板间隙，通过施加钢绞线和螺栓预张力后可保证风机运行过程中钢塔筒底部端面始终处于受压状态，大大提升了钢塔筒的抗倾覆能力。（4）通过预应力钢绞线对结构张拉锚固后，混凝土塔筒整体处于预压状态，大幅提升了塔筒的抗拉强度和稳定性，保证了混凝土塔筒的刚度和强度。附图说明图1是本技术实施例中风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构的剖面图。图2是本技术实施例中风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构的顶面俯视图。图3是本技术实施例中风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构的三维结构图。图4是本技术实施例中风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构的三维局部结构图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。如图1~图4所示，一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，包括钢塔筒段1、混凝土塔筒转换段2、法兰板4、加劲板5、垫板6、高强螺栓组件7和预应力钢绞线8。加劲板5立置于法兰板4和垫板6之间并沿钢塔筒底部环向间隔7.5°均匀排布，共48块。法兰板4、加劲板5和钢塔筒1互相焊接，所有焊缝需经打磨处理以消除残余应力；圆环形垫板6预埋在混凝土塔筒转换段2顶面，起保护塔筒顶面受压区混凝土的作用。加劲板5上端与法兰板4和钢塔筒1内壁的连接处设置弧形开孔9以避免应力集中，使局部应力平滑过渡，优化应力传递路径。所述加劲板5下端设置一定坡度斜向上，与垫板6之间形成加劲板间隙10，通过钢绞线8和高强螺栓7张拉后可更好的保证钢塔筒1底部端面始终处于受压状态。作为优选方案，加劲板5内侧与垫板6之间的间隙10保持在2mm~5mm间；加劲板5上端宽度大于下端宽度，可更好的适应其内力分布。钢塔筒段1和混凝土塔筒转换段2通过高强螺栓组件7和预应力钢绞线8连接，高强螺栓7上端锚固于法兰板4上表面，贯穿法兰板4和垫板6并通过螺栓套管11延伸至混凝土塔筒转换段2内部，下端与焊接在下锚板12上的螺母14螺纹连接，螺母外侧焊接螺母套。预应力钢绞线8上端通过锁头锚固于法兰板4上表面，贯穿法兰板4和垫板6，并通过钢绞线埋管13贯穿混凝土塔筒转换段2延伸至下部结构中，其下端通过锁头锚固在基础环底面。高强螺栓组件7和预应力钢绞线8交错安装在两块加劲板5之间，螺栓7之间间隔15°均匀布置，共24根；钢绞线之间间隔15°均匀布置，共24束，为避开混凝土塔筒底部门洞，门洞两侧的钢绞线（共4束）向两侧张开。混凝土塔筒转换段2顶部受压区域加配环向箍筋，以保护塔筒顶部受压区混凝土的抗压强度。钢混塔筒安装张拉完成后，在钢塔筒段1和混凝土塔筒转换段2的连接处用防水密封胶填充。混凝土塔筒转换段2壁厚按一定比例缓慢过渡减小，保证顶部端面壁厚显著大于筒身壁厚，一方面可为上部钢塔筒和转换段2提供更大的支撑面，保护混凝土塔筒顶部受压区；另一方面在保证刚度要求的前提下为混凝土塔筒顶段预埋螺栓套管和预应力钢绞线埋管提供空间。以上实施例仅为本技术的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本技术的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其特征在于：包括混凝土塔筒转换段、钢塔筒段、预应力钢绞线、螺栓组件、法兰板、加劲板和垫板；混凝土塔筒转换段和钢塔筒段通过螺栓组件连接；预应力钢绞线穿过法兰板、垫板、混凝土塔筒转换段，预应力钢绞线上端通过锁头锚固于法兰板上表面，下端和与风电机组钢混塔筒的基础环相连；法兰板、垫板为圆环形钢板，法兰板、钢塔筒和加劲板互相焊接；所述法兰板和垫板上设有相应数量的螺栓孔和预应力钢绞线套管穿孔。

【技术特征摘要】
1.一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其特征在于：包括混凝土塔筒转换段、钢塔筒段、预应力钢绞线、螺栓组件、法兰板、加劲板和垫板；混凝土塔筒转换段和钢塔筒段通过螺栓组件连接；预应力钢绞线穿过法兰板、垫板、混凝土塔筒转换段，预应力钢绞线上端通过锁头锚固于法兰板上表面，下端和与风电机组钢混塔筒的基础环相连；法兰板、垫板为圆环形钢板，法兰板、钢塔筒和加劲板互相焊接；所述法兰板和垫板上设有相应数量的螺栓孔和预应力钢绞线套管穿孔。2.根据权利要求1所述的一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其特征在于：所述螺栓组件的上端锚固于法兰板上表面，并贯穿法兰板和垫板，通过螺栓套管延伸至混凝土塔筒转换段内部，螺栓组件下端与焊接在下锚板上的螺母螺纹连接。3.根据权利要求1所述的一种风电机组钢混塔筒预应力钢绞线反向连接法兰结构，其特征在于：混凝土塔筒转换段壁厚按一定比例缓慢过渡减小，保证顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙杏建，汤群益，张栋梁，俞华锋，王飞，李天昊，金俊武，陶安，马煜祥，孙震洲，
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：新型
国别省市：浙江,33