【技术实现步骤摘要】
本专利属于风力发电，具体涉及一种多轮风电系统的支撑结构及多轮风电系统。
技术介绍
1、成本是全球风电发展的瓶颈问题，机组大型化（单机容量增加）是解决成本问题的最有效途径。海上风电项目的不断开展使得机组大型化成为了必然的发展趋势。随着机组容量的增加，传统的单叶轮风电机组的设计遇到的挑战越来越严峻，机组载荷急剧增加，超长、超重叶片和超大扭矩给机组中的各个部件（如变桨执行机构、轴承、支撑结构等等）的设计、生产制造和安装等带来了很多难题。
2、多轮风电系统是将多个较小型的叶轮安装在同一个支撑结构中实现风能到电能转换的新型风电装备。相比于常规单叶轮风电机组，多轮风电系统无需使用超长（百米级）、超重的叶片，也避免了超大载荷的出现，为海上风电机组大型化，降低机组成本提供了新的技术路线。
3、丹麦的维斯塔斯（vestas）公司为多轮风电系统提出了悬臂梁支撑结构的方案(如cn 108700023a中公开的技术方案)。其采用结构是在一个常规的圆筒塔架上添加多层悬臂梁，每层悬臂梁可以安装两个较小型的叶轮。悬臂梁结构固有的缺点就是提高支撑能力时需要付出更多的材料成本。当较小型叶轮的直径增加后，悬臂梁的长度随之增加，悬臂支撑结构材料成本按非线性关系陡增，影响了支撑结构的经济性。因此，这种悬臂梁方案不适合安装有多个叶轮的大型和超大型的多轮风电系统。
4、还有一种支撑结构的形式是大跨度空间桁架结构，每个叶轮都安装在空间桁架结构节点位置。这种结构形式相比前述的悬臂梁方案在材料用量方面有所降低，但经济性仍不具有明显的优势，并且
5、综上，目前多叶轮风电系统在支撑结构依然面临以下的问题：
6、1)需要满足叶轮之间不存在相互干涉的条件，因此支撑结构具有大跨度的特点，导致结构的材料用量大，无法很好的控制成本；
7、2)大跨度的框架结构必须在大范围空间内布置材料保证结构的稳定性，虽然桁架结构比钢制圆筒塔的漏风效果有所提升，但仍然在叶轮的扫掠面产生较明显的“塔影效应”，一方面折损了来风中的动能，另一方面也在一定程度干扰了叶轮扫掠面内的流场运动；
8、3)由于在竖直方向需排布多个叶轮，支撑结构具有较高的高度，其本质是高耸结构，不仅多个叶轮同时运行时支撑结构具有“多点受载”的特点，而且位于高处的叶轮运行带来的载荷，会对支撑结构产生较大的倾覆力矩，因此，对支撑结构的安全性和稳定性提出了较高的要求；
9、4)来自叶轮的载荷通过支撑结构传递至基础，目前的技术方案中采用交错布置的支撑结构面临抗倾覆能力不足的问题，需要直接且连续的载荷传递路径优化结构的刚度，保证抗倾覆能力的同时控制材料用量。
技术实现思路
1、本专利的目的在于提供一种多轮风电系统的支撑结构，用来解决上述至少一项技术问题。其特征在于，由环形框架和塔柱组成；
2、所述环形框架是由直线管桁架和弧线管桁架连接并形成的闭合空间桁架结构；其中，所述直线管桁架和所述弧线管桁架的数量相同且均至少是四个；所有所述弧线管桁架分别构成拱形承载结构并通过多根拉索支撑一个所述多轮风电系统的叶轮；
3、在所述支撑结构中，所述环形框架设置为垂直于水平面且数量至少是两个；多个所述环形框架沿竖直方向排布形成环形框架列或沿水平方向排布形成环形框架行，或者同时沿竖直方向和水平方向排布形成环形框架矩阵；
4、所述塔柱竖直设置且数量至少是两个，每个所述环形框架由两个所述塔柱支撑；所述塔柱是空间桁架结构或平面桁架结构。
5、在进一步技术方案中，所述直线管桁架和弧线管桁架都的截面都是三角形或四边形；所述直线管桁架的弦杆是直管，所述弧线管桁架的弦杆是弯管。
6、所述直线管桁架竖直设置在所述环形框架的两侧；并且所述直线管桁架水平设置在所述环形框架的上部和下部。
7、在进一步技术方案中，任意一个所述环形框架均位于两个所述塔柱之间，且通过两侧竖直设置的所述直线管桁架与所述塔柱连接，构成所述塔柱对所述环形框架的支撑。
8、位于同一所述环形框架列的相邻两个所述环形框架通过水平设置的所述直线管桁架连接在一起。
9、位于同一所述环形框架行的两个相邻所述环形框架结构通过竖直设置的所述直线管桁架连接在一起且与同一个所述塔柱连接。
10、所述环形框架的几何中心在所述叶轮的旋转轴线上。
11、在进一步技术方案中，所述塔柱底部沿着所述叶轮的旋转轴线方向的跨度，大于所述塔柱顶部沿着所述叶轮的旋转轴线方向的跨度。
12、任意两个所述塔柱之间的距离相等且两个所述塔柱之间的距离大于所述叶轮的直径。
13、第二方面，提供一种多轮风电系统，所述多轮风电系统包括所述的一种多轮风电系统的支撑结构。
14、本专利的有益效果是：叶轮通过多根拉索的柔性支撑方式固定在环形框架上，减少了“塔影效应”，降低了对叶轮扫掠圆内气流的干扰。塔柱自身的结构形式保证了抗倾覆能力，同时塔柱分别布置在环形框架的左右两侧固定支撑环形框架，且环形框架之间相互连接，增加结构的一体性，提高系统的结构刚度。
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1.一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，由环形框架（5）和塔柱（8）组成；
2.根据权利要求1所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，所述直线管桁架（5.1）和弧线管桁架（5.2）都的截面都是三角形或四边形；所述直线管桁架的弦杆（5.101）是直管，所述弧线管桁架（5.2）的弦杆是弯管。
3.根据权利要求1所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，所述直线管桁架（5.1）竖直设置在所述环形框架（5）的两侧；并且所述直线管桁架（5.1）水平设置在所述环形框架（5）的上部和下部。
4.根据权利要求3所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，任意一个所述环形框（5）架均位于两个所述塔柱（8）之间，且通过两侧竖直设置的所述直线管桁架（5.1）与所述塔柱（8）连接，构成所述塔柱（8）对所述环形框架（5）的支撑。
5.根据权利要求3所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，位于同一所述环形框架列的相邻两个所述环形框架（5）通过水平设置的所述直线管桁架（5.1）连接在一起。
6.根据权利要求3所述的一种多轮系统的
7.根据权利要求1所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，所述环形框架（5）的几何中心在所述叶轮的旋转轴线（6.1）上。
8.根据权利要求7所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，所述塔柱（8）底部沿着所述叶轮的旋转轴线（6.1）方向的跨度，大于所述塔柱（8）顶部沿着所述叶轮的旋转轴线（6.1）方向的跨度。
9.根据权利要求1所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，任意两个所述塔柱（8）之间的距离相等且两个所述塔柱（8）之间的距离大于所述叶轮（6）的直径。
10.一种多轮风电系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的一种多轮风电系统的支撑结构。
...【技术特征摘要】
1.一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，由环形框架（5）和塔柱（8）组成；
2.根据权利要求1所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，所述直线管桁架（5.1）和弧线管桁架（5.2）都的截面都是三角形或四边形；所述直线管桁架的弦杆（5.101）是直管，所述弧线管桁架（5.2）的弦杆是弯管。
3.根据权利要求1所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，所述直线管桁架（5.1）竖直设置在所述环形框架（5）的两侧；并且所述直线管桁架（5.1）水平设置在所述环形框架（5）的上部和下部。
4.根据权利要求3所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，任意一个所述环形框（5）架均位于两个所述塔柱（8）之间，且通过两侧竖直设置的所述直线管桁架（5.1）与所述塔柱（8）连接，构成所述塔柱（8）对所述环形框架（5）的支撑。
5.根据权利要求3所述的一种多轮风电系统的支撑结构，其特征在于，位于同一所述环形框架列的相邻两个所述环形框...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔逸南，崔新维，
申请(专利权)人：苏州新三力风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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