一种新型钢-混凝土组合截面塔架结构及零能耗散热方法技术

本发明专利技术公开了一种新型钢

【技术实现步骤摘要】
一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构及零能耗散热方法


[0001]本专利技术涉及风电机组塔筒的
，尤其是指一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构及零能耗散热方法。

技术介绍

[0002]风力发电机塔架作为风电机组中的主要承重结构，它的作用是支撑风力机到一定的高度以获得更好的风况。由于风电机组机舱重量重，悬臂长度长，因此塔架是一种典型的压弯构件。塔架按结构形式可分为：锥筒式塔架、桁架式塔架以及底部桁架顶部锥筒的组合式塔架，按结构材料可分为钢结构塔架、混凝土结构塔架，按固有频率可分为刚性塔架、柔性塔架。
[0003]目前的塔架截面结构有以下两种形式：1、圆筒式钢塔筒，其截面为等厚的钢板卷制形成环形截面，截面材料均为钢材，这种截面形式的塔架，当机组容量越来越大的今天，只能通过增大直径或壁厚的方式，防止筒段在压弯作用下发生屈曲失效，但是塔架直径会受到运输条件的限制，特别是收到运输高度的限制，过大的直径不能通过沿途的隧道、涵洞、桥梁、路牌等，其未来的应用收到很大的阻碍；2、混凝土塔筒，为防止混凝土受拉开裂，也只能采取增大直径，增加壁厚等方式提高承载能力，这会极大的增加模具成本、材料成本，同样混凝土管片的运输也会受到限制。
[0004]另外，当机组容量不断增加，机舱内的传动部件及发电机等电气设备，塔架内部的变压器、变流器等电气设备，其机械损耗及电气损耗会越来越大，这样会导致机舱及塔架内部的热量越来越多，传统的解决方案为在机舱顶部及塔架底部设置专门的散热器，通过冷却水循环带出内部的热量，并通过外部散热器设置的风扇加快水冷管与外界环境的热交换，防止内部设备由于温升过高而影响设备性能甚至危及设备安全运行。这种散热方式不但增加了额外成本，而且散热器运行过程中会产生很大的噪音，影响了机组的整体静音水平，同时影响周边的生态环境。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于克服现有技术的不足，提出了一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构及其制造方法。
[0006]本专利技术的第二目的在于提供一种风电机组塔架零能耗散热方法。
[0007]本专利技术的第一目的通过下述技术方案实现：一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构，包括从下至上依次撘置的第一塔筒段和第二塔筒段；所述第一塔筒段与第二塔筒段之间通过中间法兰连接，所述第一塔筒段包括多个通过中间法兰依次连接的筒节，所述筒节包括圆弧板、弯折板、连接板和钢管混凝土，所述圆弧板的两端分别通过连接板与弯折板的两端连接，形成一个中空腔，所述钢管混凝土穿入中空腔内，并靠近弯折板处，所述钢管混凝土的外侧与两侧连接板连接，使弯折板与钢管混凝土之间形成一个散热通道。
[0008]进一步，所述圆弧板为圆弧钢板，用于作为塔架的迎风侧，所述圆弧板的厚度大于
弯折板的厚度。
[0009]进一步，所述弯折板为弯折钢板，用于作为塔架的背风侧，且所述弯折板上开有多个散热孔。
[0010]进一步，所述连接板为连接钢板。
[0011]进一步，所述第二塔筒段为类锥型塔筒段，所述第二塔筒段的底端与第一塔筒段的顶端通过中间法兰连接，且所述第二塔筒段的底端横截面与第一塔筒段的顶端横截面相同，所述第二塔筒段顶端横截面的面积小于第二塔筒段底端横截面的面积。
[0012]一种上述新型钢
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混凝土组合截面塔架结构的制造方法，该方法是将第一塔筒段和第二塔筒段从下至上依次撘置，第一塔筒段和第二塔筒段通过中间法兰连接，第一塔筒段的底部通过底法兰与风电机组基础连接，第二塔筒段的顶部通过顶法兰与风电机组主机连接；其中，在第一塔筒段的筒节制造中，通过调整圆弧板的起始角度来卷制圆弧板，以及通过调整弯折板两端的长度，实现筒节之间的纵焊缝在竖直方向相互错开，防止形成十字焊缝，同时在弯折板上开有多个交错排列的散热孔，钢管混凝土的外侧钢管与连接板焊接在一起，在将多个筒节通过中间法兰焊接形成第一塔筒段后，在外侧钢管中灌注高强度混凝土，使其在第一塔筒段内部构成钢管混凝土，钢管混凝土的两个端部分别通过打磨与中间法兰及底法兰的平面保持水平，保证在连接时不会出现翘曲与缝隙。
[0013]本专利技术的第二目的通过下述技术方案实现：一种风电机组塔架零能耗散热方法，其特征在于，使用了上述的新型钢
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混凝土组合截面塔架结构，该方法是在塔架背风侧的弯折板与钢管混凝土之间形成一个塔底至塔顶上下联通的散热通道，塔架背风侧的弯折板表面开有交错排列的散热孔，利用伯努利原理在该散热通道内形成负压，将塔架内部由于机械损耗及电气损耗产生的热量吸出，同时，仅在第一塔筒段上开有上述散热孔，第二塔筒段上不开孔，使其在顶部相对狭窄的通道内，形成烟囱效应以增加散热效率。
[0014]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0015]1、本专利技术所述的一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构相比传统的钢制塔加与混凝土塔架，充分发挥截面材料各自的材料性能，迎风侧处圆弧钢板主要受拉，背风侧处的钢管混凝土主要受压，使该组合截面更加的经济合理；
[0016]2、本专利技术所述的一种零能耗散热方法，通过尾部受力较小的背风侧弯折钢板与钢管混凝土的钢管壁形成散热通道，并在背风侧弯折钢板上交错开有散热孔，利用伯努利原理，将内部的热量吸出，而且对于风力发电机内部由于机械损耗与电气损耗带来的热量，随着风速变大，风轮转速变快，内部的这部分损耗也会相应增加，产生的热量就会变多。同时，风速越大，流过筒壁小孔的流体形成的内部负压也越大，这样散热效率也会越高；因此该散热方法的散热效率与内部产生的热量成正比，可以实现零能耗、自适应调节的散热。
附图说明
[0017]图1为新型钢
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混凝土组合截面塔架结构示意图。
[0018]图2为第一塔筒段的结构示意图。
[0019]图3为筒节的截面结构示意图。
[0020]图4为筒节的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0022]实施例1
[0023]参见图1至图4所示，本实施例提供了新型钢
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混凝土组合截面塔架结构，包括从下至上依次撘置的第一塔筒段1和第二塔筒段2；
[0024]所述第一塔筒段1与第二塔筒段2之间通过中间法兰4连接，所述第一塔筒段1包括多个通过中间法兰4依次连接的筒节，所述筒节包括圆弧板10、弯折板12、连接板11和钢管混凝土6，所述圆弧板10为圆弧钢板，用于作为塔架的迎风侧7，所述圆弧板10的厚度大于弯折板12的厚度，所述弯折板12为弯折钢板，用于作为塔架的背风侧，且所述弯折板12上开有多个散热孔9，所述连接板11为连接钢板，所述圆弧板10的两端分别通过连接板11与弯折板12的两端连接，形成一个中空腔，所述钢管混凝土6穿入中空腔内，并靠近弯折板12处，所述钢管混凝土6的外侧与两侧连接板11连接，使弯折板12与钢管混凝土6之间形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构，其特征在于：包括从下至上依次撘置的第一塔筒段和第二塔筒段；所述第一塔筒段与第二塔筒段之间通过中间法兰连接，所述第一塔筒段包括多个通过中间法兰依次连接的筒节，所述筒节包括圆弧板、弯折板、连接板和钢管混凝土，所述圆弧板的两端分别通过连接板与弯折板的两端连接，形成一个中空腔，所述钢管混凝土穿入中空腔内，并靠近弯折板处，所述钢管混凝土的外侧与两侧连接板连接，使弯折板与钢管混凝土之间形成一个散热通道。2.根据权利要求1所述的一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构，其特征在于：所述圆弧板为圆弧钢板，用于作为塔架的迎风侧，所述圆弧板的厚度大于弯折板的厚度。3.根据权利要求1所述的一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构，其特征在于：所述弯折板为弯折钢板，用于作为塔架的背风侧，且所述弯折板上开有多个散热孔。4.根据权利要求1所述的一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构，其特征在于：所述连接板为连接钢板。5.根据权利要求1所述的一种新型钢
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混凝土组合截面塔架结构，其特征在于：所述第二塔筒段为类锥型塔筒段，所述第二塔筒段的底端与第一塔筒段的顶端通过中间法兰连接，且所述第二塔筒段的底端横截面与第一塔筒段的顶端横截面相同，所述第二塔筒段顶端横截面的面积小于第二塔筒段底端横截面的面积。6.一种权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：向勇，李学旺，李乾坤，刘宝龙，张维庆，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：