一種風力發電機組塔筒的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種風力發電機組塔筒，旨在解決現有風力發電機組存在防腐維護成本高、安裝成本高的缺點，提供防腐性能高、運輸和安裝方便、力學性能優異的一種風力發電機組塔筒。包括鋼內管、混凝土內芯、復合材料外管，混凝土內芯位于塔筒外側的復合材料外管和塔筒內測的鋼內管之間。復合材料外管由一段以上復合材料管連接而成，所述的鋼內管由一段以上鋼管連接而成。混凝土具有優越的抗壓性能，因此本實用新型所述的風力發電機組塔筒的力學性能優良；復合材料外管和鋼內管分節段的復合材料管和鋼管連接制作而成，運輸方便，澆鑄混凝土內芯，施工方便、快捷；復合材料外管具有優良的耐腐蝕性能，從而節約了塔筒的防腐維護成本。
【專利說明】—種風力發電機組塔筒
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及風力發電設備領域，更具體地說，關于一種風力發電機組塔筒。
【背景技術】
[0002]風力發電機主要由風力發電機主機、葉片、塔筒組成。對于大型風力機的塔筒,通常采用鋼材料制造，鋼材料的防腐性能較差，需要對其外表面噴漆防腐處理，而且經過幾年的現場運行后，塔筒表面油漆會剝離脫落，導致塔筒外殼生銹，一般風力發電機的設計和使用壽命為20年，因此在使用壽命內，需要多次清除塔架表面的鐵銹、補油漆等防腐處理，由于風力發電機的塔架高度原因，使得防腐維護成本非常昂貴。此外，風力發電機朝著功率大型化方向發展，意味著葉片尺寸也朝著大型化發展，這就意味著塔筒在尺寸上、重量上和載荷上也朝著大型化發展。從而導致塔筒的運輸和安裝更加困難，導致風機安裝成本很高，甚至在偏遠地區因運輸受限而無法安裝。
[0003]專利CN102269136A公開了一種由鋼外管、鋼內管和填充在之間的混凝土組成，解決了塔筒的制造成本的問題。但缺點在于:1)沒有解決塔筒的防腐問題，仍存在防腐維護成本仍然偏高的問題；2)如果塔筒載荷進一步增大，這就需要壁厚較厚的鋼管以提供給混凝土足夠的緊箍力，從而導致鋼材使用量仍然偏多，仍存在安裝成本高的問題。
[0004]專利CN101725474A公開了一種鋼筋混凝土預制風力發電塔筒，解決了風力發電存在的制造和安裝成本高、維修難的問題，但缺點在于:混凝土結構在風電機組使用中受到復雜應力容易產生裂紋，從而引起鋼筋混凝土中的鋼筋發生銹蝕，這就嚴重影響了塔筒的使用性能，降低了塔筒的使用壽命。
[0005]專利US2009 / 0211173A1和CN101539095A公開了一種復合材料風力發電塔筒，
其由復合材料外層、夾芯層和復合材料內層組成，解決了運輸困難的問題，但缺點在于:大量使用復合材料導致其制造成本高而限制了其使用；此外在使用混凝土夾芯時，混凝土是預制的，因此夾芯層不完整，導致力學性能下降，而且混凝土夾芯質量大從而導致工藝困難。
【發明內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是解決現有風力發電機組存在防腐維護成本高、安裝成本高的缺點，提供防腐性能高、運輸和安裝方便、力學性能優異的一種風力發電機組塔筒。
[0007]為解決上述所提出的技術問題，以下是本發明的技術方案。
[0008]風力發電機組塔筒包括復合材料外管、鋼內管、混凝土內芯，混凝土內芯位于塔筒外側的復合材料外管和塔筒內側的鋼內管之間。
[0009]為方便運輸，所述的復合材料外管由一段以上復合材料管連接而成。復合材料管之間的連接結構采用法蘭連接或直接對接。采用法蘭連接的結構是在復合材料管端面設置沿管內側徑向凸緣的法蘭，法蘭上設有通孔，然后采用銷釘或螺栓實現連接；采用直接對接的結構是直接將兩個復合材料管的端面對接，在復合材料管內側加裝橫跨復合材料端面對接處的連接板，連接板分別與兩個復合材料管通過螺栓連接。
[0010]為方便運輸，所述的鋼內管由一段以上鋼管連接而成，鋼管端面外側設有法蘭，法蘭上設有通孔，并通過銷釘或螺栓連接。
[0011]為安裝方便，混凝土內芯采用風電場塔筒安裝處現場澆鑄的方式制造的混泥土材料。
[0012]為進一步提高塔筒剛度，所述的混凝土內芯中沿塔筒高度設置有鋼筋4。
[0013]所述的復合材料外管I的壁厚為3mm?50mm,鋼內管的壁厚為3mm?20mm,混凝土內芯的壁厚為30?80mm，在同一塔筒中復合材料外管I的壁厚大于鋼內管2的壁厚。
[0014]本實用新型的制造方法為以下步驟:
[0015]I)應用纖維纏繞工藝加工成型端面設置沿管內側徑向凸緣法蘭的復合材料管，應用鋼板卷焊工藝制造端面外側設有法蘭的鋼管，并將制作好的復合材料管和鋼管運輸到風電場的塔筒安裝處；
[0016]2)將塔筒底段的鋼管和塔筒安裝基礎固定連接，然后在塔筒底段的鋼管外部布置鋼筋，在鋼筋外部套上復合材料管，并將復合材料管和塔筒安裝基礎固定連接；
[0017]3)在塔筒底段的鋼管和塔筒底段的復合材料管之間灌注混凝土 ；
[0018]4)在上述塔筒底段的基礎上安裝第二段鋼管，安裝并擰緊螺栓，布置鋼筋，安裝第二段復合材料管，安裝并擰緊螺栓，再灌注混凝土 ；
[0019]5)按步驟4)制作直到塔筒頂端；
[0020]6)混凝土凝固，即完成了風力發電機組塔筒的制造。
[0021]本實用新型的有益效果在于:(I)本發明中的復合材料外管又和鋼內管一起對混凝土形成三向約束，從而提高了塔筒的延性；復合材料外管的環向剛度遠大于其縱向剛度，不存在屈曲問題，鋼管的向外屈曲變形則被混凝土所限制；混凝土具有優越的抗壓性能，因此本發明結構風力發電機組塔筒的力學性能優良；(2)復合材料外管和鋼內管分節段的復合材料管和鋼管連接制作而成，運輸方便，同時復合材料外管和鋼內管作為施工時澆鑄混凝土的模板，施工方便、快捷；(3)本發明中的復合材料外管具有優良的耐腐蝕性能，因此風力發電機組塔筒具有優良的抗腐蝕性能，從而節約了塔筒的防腐維護成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為風力發電機組塔筒的示意圖。
[0023]圖2為風力發電機組塔筒上A-A剖面示意圖。
[0024]圖3為實施例1風力發電機組塔筒連接示意圖。
[0025]圖4為實施例2風力發電機組塔筒連接示意圖。
[0026]其中，I為復合材料管，2為鋼管，3為混凝土內芯，4為鋼筋，5為連接復合材料管用螺栓，6為連接鋼管用螺栓，7為連接板，8為連接復合材料管用螺栓。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本實用新型所述的風力發電機組塔筒作進一步的詳細說明。
[0028]實施例1[0029]如圖1和2所示，本發明所述的復合材料結構風力發電機組塔筒，包括復合材料外管1、鋼內管2及混凝土內芯3，混凝土內芯3沿塔筒高度設置有鋼筋4 ;復合材料外管I的壁厚為IOmm,鋼內管2的壁厚為6mm,混凝土的壁厚為40mm,復合材料外管I由三段復合材料管連接而成，復合材料管端面設置沿管內側徑向凸緣的法蘭，法蘭上設有通孔，并采用連接復合材料管用螺栓5實現復合材料管之間的連接。
[0030]鋼內管由三段鋼管2采用連接而成，鋼管端面外側設有法蘭，法蘭上設有通孔，并通過連接鋼管用螺栓6實現鋼管之間的連接。
[0031]復合材料外管I之間連接的法蘭和鋼內管之間連接的法蘭均嵌入混凝土內芯3中。
[0032]本實施例風力發電機組塔筒的制造方法為:1)首先纖維纏繞工藝加工成型復合材料管，應用卷焊工藝制作鋼管，并將制作好的復合材料管和鋼管運輸到風電場的塔筒安裝處；2)將塔筒底段的鋼管和塔筒安裝基礎固定連接，然后在塔筒底段的鋼管外部布置鋼筋，在鋼筋外部套上復合材料管，并將復合材料管和塔筒安裝基礎固定連接，在塔筒底段的鋼管和塔筒底段的復合材料管之間灌注混凝土 ；3)在上述塔筒底段的基礎上安裝第二段鋼管，安裝并擰緊螺栓，均勻布置鋼筋，安裝第二段復合材料管，安裝并擰緊螺栓，再往第二段鋼管和第二段復合材料管之間灌注混凝土 ；4)在上述第二段鋼管的基礎上安裝第三段鋼管，安裝并擰緊螺栓，均勻布置鋼筋，在上述第二段復合材料管安裝第三段復合材料管，安裝并擰緊螺栓，再第三段鋼管往鋼管和第三段復合材料管之間灌注混凝土 ；5)混凝土凝固，即完成了風力發電機組塔筒的制造。
[0033]實施例2
[0034]本實施例和實施例1不同點在于復合材料外管I和鋼內管2分別由五段復合材料管和五段鋼管連接而成，復合材料管壁厚為15mm，鋼管的壁厚為8mm，混凝土的壁厚為45mm,。復合材料管I的連接方式為對接連接，如圖3所示，在復合材料外管和鋼內管的對接處管內側安裝連接板7，連接板7與對接的兩個復合材料管分別通過兩顆連接復合材料管用螺栓8固定連接。
[0035]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種風力發電機組塔筒，包括鋼內管、混凝土內芯，其特征在于，還包括復合材料外管，混凝土內芯位于塔筒外側的復合材料外管和塔筒內側的鋼內管之間。
2.根據權利要求1所述的風力發電機組塔筒，其特征在于，所述的混凝土內芯中設置有沿塔筒高度的鋼筋。
3.根據權利要求2所述的風力發電機組塔筒，其特征在于，所述的復合材料外管由一段以上復合材料管連接而成，所述的鋼內管由一段以上鋼管連接而成。
4.根據權利要求3所述的風力發電機組塔筒，其特征在于，所述的復合材料管端面設置沿管內側徑向凸緣的法蘭，法蘭上設有通孔，所述的鋼內管由一段以上鋼管連接而成，鋼管端面外側設有法蘭，法蘭上設有通孔。
5.根據權利要求4所述的風力發電機組塔筒，其特征在于，所述的復合材料管之間通過銷釘或螺栓連接，所述的鋼管之間通過銷釘或螺栓連接。
6.根據權利要求3所述的風力發電機組塔筒，其特征在于，復合材料管內側加裝橫跨復合材料管端面對接處的連接板，連接板分別與兩個復合材料管通過螺栓連接。
7.根據權利要求5所述的風力發電機組塔筒，其特征在于，所述的復合材料管的壁厚為3mm?50mm,鋼管的壁厚為3mm?20mm,且在同一塔筒中復合材料管的壁厚大于鋼管的壁厚。
【文檔編號】B32B1/08GK203685490SQ201320853331
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】嚴科飛, 任偉華, 紀然 申請人:內蒙古金崗重工有限公司