一种风电机组、风电机组圆形塔架门洞结构及制造方法技术

本发明专利技术公开一种风电机组、风电机组圆形塔架门洞结构及制造方法，风电机组圆形塔架门洞结构底段塔架包括部分圆弧段钢板：一段第一圆弧段钢板、两段第二圆弧段钢板、两段第三圆弧段钢板以及一段第四圆弧段钢板；门洞开设在第一圆弧段钢板上，两段第二圆弧段钢板关于门洞竖直中心线对称，两段第三圆弧段钢板关于门洞竖直中心线对称，相邻两段圆弧段钢板焊接，第一圆弧段钢板的厚度大于第二圆弧段钢板的厚度、第二圆弧段钢板的厚度大于第三圆弧段钢板厚度，第三圆弧段钢板厚度大于第四圆弧段钢板；在没有显著增加工艺复杂程度的同时，在现有技术水平下能实现加工，满足门洞附近疲劳强度，减小塔架壁厚并降低塔架质量；节省风电机组塔架制造成本。组塔架制造成本。组塔架制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种风电机组、风电机组圆形塔架门洞结构及制造方法


[0001]本专利技术属于风力发电钢制塔架设计
，具体涉及一种风电机组、风电机组圆形塔架门洞结构及制造方法。

技术介绍

[0002]风力发电机组塔架底部的门洞是运维人员和塔架内电气设备出入风机的主要通道(参考图1)。如图2所示，在塔架门洞附近会出现局部应力增大的现象。应力集中现象容易导致钢材出现疲劳裂纹，从而使得整个塔架结构失效。
[0003]因此，风电行业中的通常做法是对门洞所在的塔架底段的主体壁厚进行加厚，以达到疲劳强度的要求。但是，由于风电塔架门洞的高度较高，底段直径较大，因此增加壁厚使得底段的塔架质量急剧提高，增加了成本。举例来说：以6MW机组为例，底段门洞高度5m左右，底段的塔架高度为10m，直径为7m。如表1所示，若底段塔架不开设门洞，则塔架壁厚为20mm，底段塔架质量为24.10t；若底段开设门洞，则塔架壁厚需加厚到50mm，此时底段塔架质量为59.99t，相比底段不设开门洞增加了35.89t。
[0004]表1
[0005][0006]在设计风电机组门洞所在的底段塔架时，一种方法是尽量优化门洞的形状，减小应力集中系数，以达到减轻塔架质量的目的。由于门洞的形状一般都为标准化设计，若采用新型设计可能会增加工艺成本，导致单位重量的塔架造价升高，最后并不能真正起到降低成本的目的。因此，另一种方法是仅对门洞附近和应力集中现象较明显的地方采用开设门洞的壁厚值；对远离门洞和应力集中现象不明显的部分仍然采用不开门洞的壁厚值。
[0007]考虑到开设门洞和不开设门洞的塔架主体壁厚值相差较大，因此需要设计一种能够在现有工艺水平下既满足门洞附近疲劳强度，又能够减小塔架壁厚并减轻塔架质量门洞及制造方法。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种风电机组、风电机组圆形塔架门洞结构及制造方法，既满足门洞附近疲劳强度，又能够减小塔架壁厚并减轻塔架质量。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种风电机组圆形塔架门洞结构，
底段塔架包括部分圆弧段钢板：一段第一圆弧段钢板、两段第二圆弧段钢板、两段第三圆弧段钢板以及一段第四圆弧段钢板；门洞开设在第一圆弧段钢板上，两段第二圆弧段钢板关于门洞竖直中心线对称，两段第三圆弧段钢板关于门洞竖直中心线对称，相邻两段圆弧段钢板焊接，第一圆弧段钢板的厚度大于第二圆弧段钢板的厚度、第二圆弧段钢板的厚度大于第三圆弧段钢板厚度，第三圆弧段钢板厚度大于第四圆弧段钢板。
[0010]相邻两块钢板焊缝处，较厚的一块钢板沿焊缝设置不大于1:4的斜度削边。
[0011]第一圆弧段钢板、第二圆弧段钢板以及第三圆弧段钢板的厚度沿其各自横向逐渐变化。
[0012]第一圆弧段钢板、第二圆弧段钢板和第三圆弧段钢板的宽度依次减小。
[0013]第一圆弧段钢板、第二圆弧段钢板和第三圆弧段钢板对应的圆心角分别为2α1、α2和α3；α1为30
°
～60
°
，α2为10
°
～30
°
，α3为10
°
～30
°
；第一圆弧段钢板、第二圆弧段钢板、第三圆弧段钢板以及第四弧段钢板的厚度分别为t1、t2、t3和t4；t1为30mm
‑
70mm，t2为20mm
‑
60mm，t3为15mm
‑
50mm，t4为10mm
‑
30mm。
[0014]门洞的宽度为900～1400mm，高度为2.6
‑
3.2m。
[0015]第四圆弧段钢板对应的圆心角为180
°
。
[0016]门洞的形状为跑道形。
[0017]基于本专利技术所述风电机组圆形塔架门洞结构的制造方法，第一圆弧段钢板、第二圆弧段钢板、第三圆弧段钢板以及第四弧段钢板在焊接时，先焊接第一圆弧段钢板于两段第二圆弧段钢板；再焊接第二圆弧段钢板于第三圆弧段钢板，最后将第四弧段钢板与第三圆弧段钢板焊接；并且焊接完成后立即进行热处理。
[0018]一种风力发电机组，塔架门洞的结构采用本专利技术所述风电机组圆形塔架门洞结构。
[0019]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：相邻两段圆弧段钢板焊接，第一圆弧段钢板的厚度大于第二圆弧段钢板的厚度、第二圆弧段钢板的厚度大于第三圆弧段钢板厚度，第三圆弧段钢板厚度大于第四圆弧段钢板；在门洞处的钢板厚度最大，抵消开设门洞对其强度的降低效应，其余钢板的厚度逐渐降低，使得塔架底段的强度符合设计要求，在没有显著增加工艺复杂程度的前提下，在现有技术水平下能实现加工，既满足门洞附近疲劳强度，又能够减小塔架壁厚并降低塔架质量；很大程度的节省风电机组塔架的制造成本。
[0020]基于现有焊接和加工工艺进行焊接，对所述第一圆弧段钢板、第二圆弧段钢板、第三圆弧段钢板以及第四弧段钢板依次进行焊接，并进行热处理，能实现稳定可靠的生产。
附图说明
[0021]下面结合附图对本专利技术的示例性实施例进行详细描述，本专利技术的以上和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中：
[0022]图1传统风力发电机组钢制塔架底段结构图。
[0023]图2是塔架门洞附近应力集中现象示意图。
[0024]图3是新型风力发电机组钢制塔架底段结构图。
[0025]图4是新型风力发电机组钢制塔架不同厚度钢板坡口过渡示意图。
[0026]附图中，1
‑
门洞，11
‑
第一圆弧段钢板，12
‑
第二圆弧段钢板，13
‑
第三圆弧段钢板，
14
‑
第四圆弧段钢板。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术做详细叙述，在附图中示出了本专利技术的示例性实施例。
[0028]参考图1和图2，一种风电机组圆形塔架门洞结构，底段塔架10包括6部分圆弧段钢板：一段第一圆弧段钢板11、两段第二圆弧段钢板12、两段第三圆弧段钢板13以及一段第四圆弧段钢板14；门洞开设在第一圆弧段钢板11上，两段第二圆弧段钢板12关于门洞竖直中心线对称，两段第三圆弧段钢板13关于门洞竖直中心线对称，相邻两段圆弧段钢板焊接，第一圆弧段钢板11的厚度大于第二圆弧段钢板12的厚度、第二圆弧段钢板12的厚度大于第三圆弧段钢板13厚度，第三圆弧段钢板13厚度大于第四圆弧段钢板14；门洞的形状为跑道形；第四圆弧段钢板14对应的圆心角为180
°
。
[0029]相邻两块钢板焊缝处，较厚的一块钢板沿焊缝设置不大于1:4的斜度削边。
[0030]第一圆弧段钢板11、第二圆弧段钢板12以及第三圆弧段钢板13的厚度沿其各自横向逐渐变化。
[0031]第一圆弧段钢板11、第二圆弧段钢板12和第三圆弧段钢板13的宽度依次减小。
[0032]第一圆弧段钢板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电机组圆形塔架门洞结构，其特征在于，底段塔架(10)包括(6)部分圆弧段钢板：一段第一圆弧段钢板(11)、两段第二圆弧段钢板(12)、两段第三圆弧段钢板(13)以及一段第四圆弧段钢板(14)；门洞开设在第一圆弧段钢板(11)上，两段第二圆弧段钢板(12)关于门洞竖直中心线对称，两段第三圆弧段钢板(13)关于门洞竖直中心线对称，相邻两段圆弧段钢板焊接，第一圆弧段钢板(11)的厚度大于第二圆弧段钢板(12)的厚度、第二圆弧段钢板(12)的厚度大于第三圆弧段钢板(13)厚度，第三圆弧段钢板(13)厚度大于第四圆弧段钢板(14)。2.根据权利要求1所述的风电机组圆形塔架门洞结构，其特征在于，相邻两块钢板焊缝处，较厚的一块钢板沿焊缝设置不大于1:4的斜度削边。3.根据权利要求1所述的风电机组圆形塔架门洞结构，其特征在于，第一圆弧段钢板(11)、第二圆弧段钢板(12)以及第三圆弧段钢板(13)的厚度沿其各自横向逐渐变化。4.根据权利要求1所述的风电机组圆形塔架门洞结构，其特征在于，第一圆弧段钢板(11)、第二圆弧段钢板(12)和第三圆弧段钢板(13)的宽度依次减小。5.根据权利要求1所述的风电机组圆形塔架门洞结构，其特征在于，第一圆弧段钢板(11)、第二圆弧段钢板(12)和第三圆弧段钢板(13)对应的圆心角分别为2α1、α2和α3；α1为30
°
～60
°
，α2为10
°
～30
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【专利技术属性】
技术研发人员：周昳鸣，郭小江，闫姝，张波，管春雨，吴凯，陶伟，徐琪，刘溟江，索中举，彭泳江，王铭泽，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司华能盐城大丰新能源发电有限责任公司华能海上风电科学技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：