一种多管式风电塔架的制作方法

1.本发明涉及一种风电塔架，特别是一种多管式风电塔架。

背景技术：

2.现有的风电塔架主要有三种结构，一种是桁架结构，由多根细管拼接形成带立柱、横杆和斜杆的结构；第二种是钢结构或混凝土结构的圆柱或者圆台结构，有的是通过钢材料卷绕制成的截面形状为圆形的管体，然后将各段管体上下拼接形成塔架结构；还有的是通过混凝土搭建成截面为圆形的塔架结构；第三种是钢混结构的圆柱或者圆台状塔架，即下部采用混凝土，上部采用钢结构，以保证稳定性。
3.然而上述三种结构主要存在以下缺陷：第一，如果涉及到混凝土，则时间长后容易疲劳开裂，使用寿命不高，而且现场搭建周期长；如果采用钢结构拼接成圆台或圆柱的结构，一方面稳定性差，这样就需要将管体做的很厚，从而大大耗费钢材，提高成本，且不适用于大型风力发电机；采用钢混结构虽然能够降低些成本，但也同时具备了混凝土和钢材料各自的缺点。第二，如果采用桁架结构，其稳定性不及混凝土，而且需要若干个细管搭接，其钢耗也是相对较高的，而且制作和安装都较为复杂。

技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种力学性能好，抗侧力，结构稳定性高，钢耗低的多管式风电塔架。
5.本发明的技术方案是：一种多管式风电塔架，所述塔架包括三根以上的粗管，粗管之间通过连杆连接，所述粗管的直径不小于300mm。
6.上述方案具有以下优点：采用三根以上的粗管水平搭接，而不是上下叠放，相邻粗管之间通过连杆连接，能够大大提高整体的稳定性。而且采用粗管相比桁架式塔架而言，一方面横向杆体少，还可以不依赖其它斜撑，能够大幅度减少钢耗，并且由于其自身足够粗，起到了抗侧力作用，力学性能显著；另一方面，制作和安装简单。
7.本发明的三根以上可以是三根、四根、五根、六根等等，优选为三根或四根，既能保证塔架的稳定性，又能节省钢耗。粗管的直径优选为400~800mm。
8.进一步，各粗管组合形成下大上小的锥形结构。本发明可以是将粗管倾斜设置，使塔架整体形成从底部向顶部尺寸逐渐减小的锥形结构，也可以是将粗管本身设计成下大上小结构，各粗管通过连杆连接后形成整体为下大上小的结构。通过形成下大上小的锥形结构，能够大大提高塔架的结构稳定性，从而解决现有仅采用钢管上下叠放而导致稳定性差的问题，也解决了采用混凝土导致寿命短且施工周期长的问题。
9.进一步，每根粗管本身也是下大上小的锥形结构。当粗管设计成下大上小结构时，粗管的最大直径优选为不小于300mm，进一步优选为400~800mm。
10.进一步，在粗管的底部，粗管的直径为管径，二根粗管之间距离为管距，所述管径大于或等于管距的四分之一。由于现有的桁架式塔架所采用的都是细管，且相邻细管直径
的管距大，也即管距很大，管径很小，而本发明的塔架是管径很大，管距较小，即管径不小于管距的1/4，从而说明本发明的管体为粗管，能够大大提高抗侧力，进而提高结构稳定性，且节省钢耗。
11.优选地，在粗管的底部，所述管径等于管距的三分之一。该管径与管距的比例关系是本发明的优选结构，在该比例关系下，其抗侧力和结构稳定性都非常好，即使在强风作用下也不易晃动。
12.进一步，所述粗管的截面形状为圆形。其圆形的稳定性和力学性能比其他形状更好。
13.进一步，粗管为金属材料，或者为不锈钢夹芯板。其中金属材料可以是不锈钢、碳钢等，当采用不锈钢夹芯板时，夹芯层可以是蜂窝，也可以是间隔排列的芯管阵列。另外，设置成夹芯层，重量更轻，强度更好，而且钢材消耗大幅度降低。
14.进一步，各根粗管的下端分别固定在地面或海面平台，当粗管有三根时，三根粗管布置成三角形，三根粗管的上端有用于安装风电的平台。由于现有的风资源主要是利用现在的高山、海洋来发电。其中海洋附近的风电基本已覆盖完毕。而本发明可以将风电用于全世界的每一个地方，将有限的风电资源变成无限大，这样风电就可以真正的解决世界性的能源需求。因此，本发明的风电塔架除了能够安装于海上或者山上，还可以安装于城市、农村、田地、农场等任意地方。粗管的数量优选为三根，三根粗管按三角形位置排布，形成稳定结构；粗管的顶部通过安装平台来连接风力发电系统。
15.进一步，所述粗管为密封结构，每根粗管分成复数段管体，各段管体之间不连通或者部分连通。本发明通过将粗管设计成密封结构，可以用于储存水和/或蒸汽等，例如风力发电系统和/或外部电网的富余电能将粗管内的水升温成高温高压蒸汽；当风力发电系统需要向外部供电和/或外部电网电能不足时，则通过汽轮发电机将储存的蒸汽转化为电能进行释能。其中，每根粗管可以分成多段管体，可以理解为多段管体之间连接形成一根粗管，又可以理解为在一根长粗管内设置密封隔板，通过各密封隔板将粗管的内腔分隔成多段管体。这样每段密封的管体内可以储存不同物质，例如通过风力发电可以改变水温，温度不同的储蓄水可以储存至不同管体内，以满足城市或家庭的日常取暖或降温使用。
16.进一步，所述粗管的外部设有保温层。通过设置保温层，一方面能够对粗管内所储蓄的水或蒸汽等进行保温；另一方面，即使粗管内不储蓄任何位置，设置保温层也能够对粗管的钢材进行保护，防止温差过大而产生膨胀变形。
17.本发明的有益效果：通过设置三根以上的粗管水平搭建成下大上小的结构，能够大大结构稳定性，且粗管的直径大，其相比桁架式塔架而言，横向杆体数量少，可不依赖其它斜撑，从而大幅度减少钢耗，而且由于自身足够粗，抗侧力好，力学性能显著；并且解决了现有仅采用钢管上下叠放而导致稳定性差的问题，也解决了采用混凝土导致寿命短且施工周期长的问题，制作和安装简单；通过设置管径与管距的比例关系，间接说明本发明的管体为粗管，且该比例关系能够在节省钢耗的基础上，还大大提高抗侧力，即使强风下也不会晃动，更不会因强风而导致塔架折断。
附图说明
18.图1是本发明实施例1风电塔架的整体结构示意图；
图2是图1所示实施例1塔架顶部带风力发电系统的放大结构示意图；图3是本发明实施例1粗管顶部安装平台的结构示意图；图4是本发明实施例2粗管运输的结构示意图。
具体实施方式
19.以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
20.实施例1如图1~图3所示：一种多管式风电塔架，塔架由三根粗管1构成，三根粗管1之间通过连杆2连接，且三根粗管1排布成三角形，三根粗管1之间倾斜放置，相邻粗管之间每间隔一定距离就设置连杆2。
21.本实施例中，粗管1的直径为400mm，且粗管为圆柱形，三根粗管1倾斜设置形成下大上小的锥形结构。例如塔架沿顶部到底部每12m米扩大0.7m。在粗管1的底部，粗管的直径为管径，相邻两根粗管之间距离为管距，所述管径等于管距的三分之一。
22.本实施例中，每根粗管1由多段管体上下叠放构成，各段管体之间通过法兰连接。各段管体的内腔之间可以全部相通，也可以不连通，还可以部分连通部分不连通。
23.本实施例中，粗管1的材质为不锈钢，三根粗管1倾斜设置时，其下端均为切斜面，可安装于地面或其他平台上，例如通过法兰进行固定与平台或者地面的地基上。三根粗管的顶部共同连接一平台3，以便于在平台3上安装风力发电系统4。粗管1的高度可根据需求进行设置。
24.实施例2与实施例1的区别在于，三根粗管分别为下大上小的锥形结构，三根粗管竖直放置，并按三角形位置进行排布，使塔架整体也形成下大上小的锥形结构。由于每个粗管均为锥形结构，使得每个粗管本身就具备一定的稳定性，而三根粗管排布三角形后能够进一步提高塔架整体的稳定性，即使强风下也不会晃动，更不会因强风而导致塔架折断。其中，粗管的最大直径为600mm；在粗管的底部，粗管的底部直径等于管距的1/2。
25.而且粗管设计成下大上小的锥形结构，每根粗管的各段管体11也是下大上小的结构，且粗管沿底部向顶部排布的各段管体11的尺寸逐渐减小。将粗管设计成下大上小的锥形结构，可便于运输，因为各段管体11之间的尺寸逐渐减小，就可形成套娃结构进行运输，即将小尺寸的管体套入大尺寸管体内，且最大尺寸的管体11可设计成能够符合集装箱运输的尺寸，在运输时，可在各段管体套装后的最大尺寸管体的两端设置带顶角件和底角件的运框5，以便于符合集装箱标准来进行海陆运输，如一次性运输两个粗管，如图4所示。
26.实施例3与实施例1的区别在于，粗管内设有多个间隔排列的隔板，将粗管的内腔形成多个密封腔体，每个腔体内可储存相应的物质，如水、蒸气、压缩空气等，可用于将风力发电机富余的电能通过对粗管内的水升温成高温高压蒸汽来进行储能，然后通过汽轮发电机将储存的蒸汽转化为电能进行释能。另外，粗管的外部设有保温层。
27.实施例4与实施例1的区别在于，塔架由四根粗管构成，四根粗管之间通过连杆连接，且三根粗管排布成方形或者梯形。其它同实施例1~3中的任意一个。
28.实施例5与实施例1的区别在于，粗管的材质为不锈钢夹芯板，夹芯层为间隔排列的芯管阵列，通过钎焊与上下两块面板之间连接，形成夹芯板。本实施例还可在夹芯层的各芯管的间隙中设置保温层。
29.综上所述，本发明通过设置三根以上的粗管水平搭建成下大上小的结构，能够大大结构稳定性，且粗管的直径大，其相比桁架式塔架而言，横向杆体数量少，可不依赖其它斜撑，从而大幅度减少钢耗，而且由于自身足够粗，抗侧力好，力学性能显著；并且解决了现有仅采用钢管上下叠放而导致稳定性差的问题，也解决了采用混凝土导致寿命短且施工周期长的问题，制作和安装简单；通过设置管径与管距的比例关系，间接说明本发明的管体为粗管，且该比例关系能够在节省钢耗的基础上，还大大提高抗侧力，即使强风下也不会晃动，更不会因强风而导致塔架折断。

技术特征：

1.一种多管式风电塔架，其特征在于，所述塔架由三根以上的粗管组成，粗管之间通过连杆连接，所述粗管的直径不小于300mm。2.根据权利要求1所述的多管式风电塔架，其特征在于，各粗管组合形成下大上小的锥形结构。3.根据权利要求1所述的多管式风电塔架，其特征在于，每根粗管本身也是下大上小的锥形结构。4.根据权利要求1所述的多管式风电塔架，其特征在于，在粗管的底部，粗管的直径为管径，二根粗管之间距离为管距，所述管径大于或等于管距的四分之一。5.根据权利要求4所述的多管式风电塔架，其特征在于，在粗管的底部，所述管径等于管距的三分之一。6.根据权利要求1或2所述的多管式风电塔架，其特征在于，所述粗管的截面形状为圆形。7.根据权利要求1或2所述的多管式风电塔架，其特征在于，粗管为金属材料，或者为不锈钢夹芯板。8.根据权利要求1或2所述的多管式风电塔架，其特征在于，各根粗管的下端分别固定在地面或海面平台，当粗管有三根时，三根粗管布置成三角形，三根粗管的上端有用于安装风电的平台。9.根据权利要求1所述的多管式风电塔架，其特征在于，所述粗管为密封结构，每根粗管分成复数段管体，各段管体之间不连通或者部分连通。10.根据权利要求1所述的多管式风电塔架，其特征在于，所述粗管的外部设有保温层。

技术总结

一种多管式风电塔架，所述塔架包括三根以上的粗管，粗管之间通过连杆连接，所述粗管的直径不小于300mm。本发明相比桁架式塔架而言，横向杆体数量少，可不依赖其它斜撑，从而大幅度减少钢耗，而且由于自身足够粗，抗侧力好，力学性能显著；并且解决了现有仅采用钢管上下叠放而导致稳定性差的问题，也解决了采用混凝土导致寿命短且施工周期长的问题，制作和安装简单。单。单。