一种格构式预应力混凝土风力发电塔制造技术

本实用新型专利技术公开了一种格构式预应力混凝土风力发电塔，包括重力式基础、格构式混凝土塔、转换段和钢塔，重力式基础、格构式混凝土塔与转换段通过钢绞线预紧，钢塔与转换段通过预埋在转换段中的体内螺栓连接，格构式混凝土塔由若干根混凝土管与钢管横撑组合的格构单元上下叠加而成。本实用新型专利技术风力发电塔格构式的大根开，刚度大，且混凝土材料的使用，刚度更大，承载能力更强，是超高刚性风力发电塔比较经济的方案。混凝土管规格尺寸可设计成相同，混凝土预制件模具成本低。对比桁架式钢塔，预应力混凝土无疲劳失效问题。每一格构单元之间通过钢绞线预紧，钢绞线后期免维护，格构间的横撑杆螺栓可在混凝土管内部维护，维护工作量小。

【技术实现步骤摘要】
一种格构式预应力混凝土风力发电塔
本技术涉及风力发电的
，尤其是指一种格构式预应力混凝土风力发电塔。
技术介绍
风力发电塔作为风力发电机组重要的支撑结构，根据其动力特性，可分为刚性塔、柔性塔与双柔性塔。国内习惯把塔筒弯曲一阶自振频率低于风轮转频的塔叫柔塔，其余叫做刚性塔。风力发电塔作为一个悬臂梁，风电机组轮毂中心越高，其自振频率就越低。目前国内风电高塔处于120m-140m之间，柔塔与刚塔均有应用。刚性高塔越来越被市场所接受，目前在风力发电
已推广应用的刚性高塔有两类：一是混凝土为材料的预应力混凝土塔(圆管型或圆锥管形式)；二是钢结构形式(角钢或钢管)的桁架式塔。预应力混凝土塔截面直径大且厚度较大，截面刚度大，塔筒自振频率较高。目前预应力混凝土刚性高塔轮毂高在120-130m左右，塔底直径一般在7.0-8.0m附近，混凝土用量1000-1500吨左右。虽然混凝土用量多，但混凝土材料便宜，成本造价有一定的经济性。桁架式钢塔具有大根开，以空间换承载力的特点，一般根开在20m左右。此种结构不仅等效截面刚度大，而且用钢量较小，是超高刚性塔比较经济的一种方案。目前的现有技术普遍存在以下问题：1、风电机组轮毂越高，风力发电塔越来越柔。常规混凝土塔要不断增加塔的直径与厚度，经济性会越来越差。2、常规预应力混凝土塔预制构件模具多，模具成本高。3、桁架式钢塔螺栓紧固件多，且暴露在室外，装配复杂，后期维护工作量多且困难。4、桁架式钢塔有较多的焊接件，疲劳承载力差。5、桁架式钢塔因根开大，维护平台大，动力电缆需要设计专门布线管道，内附件成本高。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种格构式预应力混凝土风力发电塔，具有刚度大、承载能力更强、成本低、内附件布置方便、维护工作量小、运输方便、无疲劳失效等优点，是超高刚性风力发电塔比较经济的方案。为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为：一种格构式预应力混凝土风力发电塔，包括重力式基础、格构式混凝土塔、转换段和钢塔，所述重力式基础、格构式混凝土塔与转换段通过钢绞线预紧，所述钢塔与转换段通过预埋在转换段中的体内螺栓连接；所述重力式基础为钢筋混凝土结构，由混凝土桩、基础底板、墩台和肋梁组成，所述基础底板由多个混凝土桩进行支撑，通过混凝土桩提高地基承载力，所述墩台沿基础底板的周向均布在基础底板上，并与格构式混凝土塔对接，且通过在基础底板上布置肋梁来提高基础底板的抗弯与抗剪能力；所述墩台在重力式基础施工前预制成型，表面预留出搭接钢筋，在所述基础底板的钢笼绑扎时再移动到基础底板的钢笼上进行绑扎，与基础底板浇注成整体；所述格构式混凝土塔由若干根混凝土管与钢管横撑组合的格构单元上下叠加而成，每个格构单元的相邻两根混凝土管由钢管横撑通过螺栓连接固定，且上、下格构单元之间是采用定位销进行对接定位，上格构单元的混凝土管插入下格构单元的混凝土管顶部预留的灌桨连接腔中，且上、下格构单元对接的混凝土管同轴，并在对接面涂抹一层高强混凝土桨，及将由上格构单元的混凝土管底部与下格构单元的灌桨连接腔形成的空间注满高强混凝土桨，所有格构单元与转换段吊装完毕后再从转换段穿入钢绞线，在重力式基础的墩台的钢绞线张拉工作室进行张拉预紧；所述转换段由混凝土过渡段、上锚板、体内螺栓、体内锚板、体内螺母组成；所述混凝土过渡段的下部是厚圆台，上部是带颈圆环，所述厚圆台圆周方向均布多个T形孔道，与格构单元中的混凝土管内孔同轴贯通，所述上锚板沉入T形孔道头部中并与孔道轴线垂直，所述体内锚板为环形薄钢板，预埋在厚圆台底部，其下表面焊接体内螺母，所述体内螺栓从带颈圆环孔道穿过体内锚板，拧入体内螺母，整个体内螺栓与混凝土孔道无粘接，体内螺栓上端与钢塔的下法兰通过螺栓连接，使用螺栓拉伸器进体内螺栓张拉预紧。进一步，所述墩台包括圆柱形墩柱、抗拔法兰、基础锚板、定位销和人行梯子；所述圆柱形墩柱外径不变，内部壁厚变化形成4个内腔，从墩台上部往下，分别为灌浆连接腔、行人通道、预应力承台盘腔、钢绞线张拉工作室；所述圆柱形墩柱的侧壁贯穿有一个与行人通道相通的门孔；所述抗拔法兰安装在圆柱形墩柱的底部，且该圆柱形墩柱内设有竖直向下的人行梯子；所述灌桨连接腔底部水平，与格构式混凝土塔的混凝土管对接，在混凝土管的外圆柱表面灌桨，主要作用是提高格构式混凝土塔的抗扭可靠性；所述灌桨连接腔底部设有定位销孔，格构式混凝土塔吊装时在两个圆柱形墩柱上插入定位销即可定位格构式混凝土塔；所述基础锚板为钢法兰盘，预埋在预应力承台盘腔下部，所述钢绞线穿过预应力承台盘腔和基础锚板的相应孔道，在钢绞线张拉工作室进行预紧张拉。进一步，所述钢管横撑包括无缝钢管、内法兰、调平法兰、重型弹簧垫圈、平垫圈和长螺栓；所述无缝钢管两端零部件结构完全一样，其两端各焊接一个内法兰，所述内法兰的螺栓孔位置有同轴沉头圆孔，圆孔深度大于重型弹簧垫圈厚度，所述调平法兰带有圆环脖颈，所述长螺栓从无缝钢管内部穿出，依次穿过平垫圈、内法兰、重型弹簧垫圈和调平法兰，其中，所述重型弹簧垫圈沉入内法兰的同轴沉头圆孔中，所述调平法兰的一侧面与内法兰的侧面相接触，同时该调平法兰的圆环脖颈插入内法兰的同轴沉头圆孔内侧面与重型弹簧垫圈外侧面之间，并与内法兰的同轴沉头圆孔内侧面保持间隙，所述调平法兰另一侧面与混凝土管的法兰圆台贴合，所述调平法兰、重型弹簧垫圈与内法兰连接结构能够消除混凝土管的法兰圆台平面度与垂直度的形位公差带来的装配误差，使格构单元装配简单易行。进一步，所述混凝土管包括预制混凝土柱、钢法兰盘、行人平台、铝合金梯子、电缆夹具，其中，所述行人平台、铝合金梯子和电缆夹具设置在预制混凝土柱的中空腔内，并与内埋在预制混凝土柱中的接头通过螺栓紧固，所述钢法兰盘有多个安装在预制混凝土柱的侧壁上。进一步，所述预制混凝土柱包括主圆柱管、对接头、横撑杆法兰盘、预埋体外吊耳、预埋体内吊耳和电缆夹预埋螺栓，所述对接头设在主圆柱管的顶部，该对接头外径大于主圆柱管外径形成凸台，该对接头内的灌桨腔底面水平，灌桨腔直径大于主圆柱管直径，与上格构单元的预制混凝土柱形成空隙，其内浇注高强混凝土桨；所述预埋体外吊耳均布在预制混凝土柱的外侧面，并形成有上下两圈，整个预制混凝土柱的重心位于两圈预埋体外吊耳中间，所述预埋体内吊耳有两组均布在预制混凝土柱的内壁，并处于行人平台上方和上部的横撑杆法兰盘下方，所述电缆夹预埋螺栓有多根设在主圆柱管的内壁，所述电缆夹具固定在该多根电缆夹预埋螺栓中，所述电缆夹具底座平面在预制混凝土柱成型后再在其内表面二次浇注出，简化预制混凝土柱的模具，每根预制混凝土柱预制出多个横撑杆法兰盘，所述横撑杆法兰盘位于主圆柱管壁厚中，外部浇注出圆柱轴套伸出主圆柱管外表面形成凸台，钢管横撑插入轴套内，钢管横撑中的长螺栓穿过横撑杆法兰盘与钢法兰盘，在混凝土管内部拧紧螺栓连接钢管横撑。进一步，所述钢绞线在混凝土过渡段中孔道往下排线，其上部通过上锚具锚固在上锚板中，与混凝土过渡段连接的格构单元的混凝土管上端内径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种格构式预应力混凝土风力发电塔，其特征在于：包括重力式基础、格构式混凝土塔、转换段和钢塔，所述重力式基础、格构式混凝土塔与转换段通过钢绞线预紧，所述钢塔与转换段通过预埋在转换段中的体内螺栓连接；所述重力式基础为钢筋混凝土结构，由混凝土桩、基础底板、墩台和肋梁组成，所述基础底板由多个混凝土桩进行支撑，通过混凝土桩提高地基承载力，所述墩台沿基础底板的周向均布在基础底板上，并与格构式混凝土塔对接，且通过在基础底板上布置肋梁来提高基础底板的抗弯与抗剪能力；所述墩台在重力式基础施工前预制成型，表面预留出搭接钢筋，在所述基础底板的钢笼绑扎时再移动到基础底板的钢笼上进行绑扎，与基础底板浇注成整体；所述格构式混凝土塔由若干根混凝土管与钢管横撑组合的格构单元上下叠加而成，每个格构单元的相邻两根混凝土管由钢管横撑通过螺栓连接固定，且上、下格构单元之间是采用定位销进行对接定位，上格构单元的混凝土管插入下格构单元的混凝土管顶部预留的灌桨连接腔中，且上、下格构单元对接的混凝土管同轴，并在对接面涂抹一层高强混凝土桨，及将由上格构单元的混凝土管底部与下格构单元的灌桨连接腔形成的空间注满高强混凝土桨，所有格构单元与转换段吊装完毕后再从转换段穿入钢绞线，在重力式基础的墩台的钢绞线张拉工作室进行张拉预紧；所述转换段由混凝土过渡段、上锚板、体内螺栓、体内锚板、体内螺母组成；所述混凝土过渡段的下部是厚圆台，上部是带颈圆环，所述厚圆台圆周方向均布多个T形孔道，与格构单元中的混凝土管内孔同轴贯通，所述上锚板沉入T形孔道头部中并与孔道轴线垂直，所述体内锚板为环形薄钢板，预埋在厚圆台底部，其下表面焊接体内螺母，所述体内螺栓从带颈圆环孔道穿过体内锚板，拧入体内螺母，整个体内螺栓与混凝土孔道无粘接，体内螺栓上端与钢塔的下法兰通过螺栓连接，使用螺栓拉伸器进体内螺栓张拉预紧。/n...

【技术特征摘要】
1.一种格构式预应力混凝土风力发电塔，其特征在于：包括重力式基础、格构式混凝土塔、转换段和钢塔，所述重力式基础、格构式混凝土塔与转换段通过钢绞线预紧，所述钢塔与转换段通过预埋在转换段中的体内螺栓连接；所述重力式基础为钢筋混凝土结构，由混凝土桩、基础底板、墩台和肋梁组成，所述基础底板由多个混凝土桩进行支撑，通过混凝土桩提高地基承载力，所述墩台沿基础底板的周向均布在基础底板上，并与格构式混凝土塔对接，且通过在基础底板上布置肋梁来提高基础底板的抗弯与抗剪能力；所述墩台在重力式基础施工前预制成型，表面预留出搭接钢筋，在所述基础底板的钢笼绑扎时再移动到基础底板的钢笼上进行绑扎，与基础底板浇注成整体；所述格构式混凝土塔由若干根混凝土管与钢管横撑组合的格构单元上下叠加而成，每个格构单元的相邻两根混凝土管由钢管横撑通过螺栓连接固定，且上、下格构单元之间是采用定位销进行对接定位，上格构单元的混凝土管插入下格构单元的混凝土管顶部预留的灌桨连接腔中，且上、下格构单元对接的混凝土管同轴，并在对接面涂抹一层高强混凝土桨，及将由上格构单元的混凝土管底部与下格构单元的灌桨连接腔形成的空间注满高强混凝土桨，所有格构单元与转换段吊装完毕后再从转换段穿入钢绞线，在重力式基础的墩台的钢绞线张拉工作室进行张拉预紧；所述转换段由混凝土过渡段、上锚板、体内螺栓、体内锚板、体内螺母组成；所述混凝土过渡段的下部是厚圆台，上部是带颈圆环，所述厚圆台圆周方向均布多个T形孔道，与格构单元中的混凝土管内孔同轴贯通，所述上锚板沉入T形孔道头部中并与孔道轴线垂直，所述体内锚板为环形薄钢板，预埋在厚圆台底部，其下表面焊接体内螺母，所述体内螺栓从带颈圆环孔道穿过体内锚板，拧入体内螺母，整个体内螺栓与混凝土孔道无粘接，体内螺栓上端与钢塔的下法兰通过螺栓连接，使用螺栓拉伸器进体内螺栓张拉预紧。


2.根据权利要求1所述的一种格构式预应力混凝土风力发电塔，其特征在于：所述墩台包括圆柱形墩柱、抗拔法兰、基础锚板、定位销和人行梯子；所述圆柱形墩柱外径不变，内部壁厚变化形成4个内腔，从墩台上部往下，分别为灌浆连接腔、行人通道、预应力承台盘腔、钢绞线张拉工作室；所述圆柱形墩柱的侧壁贯穿有一个与行人通道相通的门孔；所述抗拔法兰安装在圆柱形墩柱的底部，且该圆柱形墩柱内设有竖直向下的人行梯子；所述灌桨连接腔底部水平，与格构式混凝土塔的混凝土管对接，在混凝土管的外圆柱表面灌桨，主要作用是提高格构式混凝土塔的抗扭可靠性；所述灌桨连接腔底部设有定位销孔，格构式混凝土塔吊装时在两个圆柱形墩柱上插入定位销即可定位格构式混凝土塔；所述基础锚板为钢法兰盘，预埋在预应力承台盘腔下部，所述钢绞线穿过预应力承台盘腔和基础锚板的相应孔道，在钢绞线张拉工作室进行预紧张拉。


3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王诚辉，李学旺，周名军，张维庆，彭恒，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：新型
国别省市：广东;44