一種多邊形風電塔架及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風電塔架的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種多邊形風電塔架及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]業(yè)內(nèi)習知，傳統(tǒng)大型風力發(fā)電機組的塔架，絕大多數(shù)采用圓錐形結(jié)構(gòu)，塔架外殼的水平橫截面呈圓形。由于是圓錐形結(jié)構(gòu)，故塔架必須分很多個小段，并且每段必須用卷板機生產(chǎn)，這造成了大量的設(shè)備投入。同時，卷板機的卷板長度是有限制的，大多數(shù)卷板機的卷板長度不超過3米，所以要制作長度幾十米的塔架，就必須生產(chǎn)一個個圓錐形外殼小段，然后再把這些小段拼焊起來。這就造成焊接工作量巨大。
[0003]由于塔架由許多外殼小段組成，而小段之間采用焊接制作，這些水平焊縫成為塔架疲勞強度最弱的地方。為了讓塔架有足夠的疲勞強度，就必須增加塔架的厚度，而這樣做又造成了鋼材的大量浪費。此外，對于外殼橫截面為正多邊形的風電塔架，目前尚未有制造方法，用傳統(tǒng)的卷管機也無法生產(chǎn)。
[0004]另外，大型風力發(fā)電機組非常笨重，一臺機主機的重量可能超過300噸，而支撐大型風電塔架同樣也很笨重。塔架直徑大、高度高，塔架重量也往往超過150噸，現(xiàn)在絕大多數(shù)的風電機組塔架是采用單一的普通低碳合金鋼結(jié)構(gòu)制造，比如采用Q345或S355制造。這就造成塔架的鋼材用量大，產(chǎn)品重，價格昂貴。同時，由于塔架過重，造成鋼鐵材料浪費嚴重，為提供過多的鋼鐵材料，還需要消耗大量的自然資源和能源。此外，由于塔架過重，造成風力發(fā)電機組的運輸費用、吊裝費用增加，風力發(fā)電機組的基礎(chǔ)也需要加強設(shè)計(需要增加水混鋼筋混凝土等用量)。
[0005]還有對于塔架，其外殼離地面不同高度的橫截面，承載力要求也不一樣，越靠近地面載荷越大，而越靠近頂端載荷越小。因此對于風電塔架外殼，離地面近的部分壁厚要厚，而靠近頂端的壁厚要薄一些。傳統(tǒng)的設(shè)計方案是:采用很多段殼體來拼接制作，再將這一段段殼體焊接拼在一起，形成整體塔架。對于同一段殼體，都采用普通平板來制作，因此這段殼體底部和上部的壁厚都是相同的。對于這一段殼體，靠近底部的鋼板承載力大，而靠近上部的承載力小，造成頂部鋼材浪費多。如果這一段殼體做得越長，這種浪費會越嚴重。為避免過度浪費，往往每段殼體都做得比較短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多邊形風電塔架及其制造方法，使得塔架不需要用卷板機生產(chǎn)，可改用鋼板拼焊或折彎機制造，并能更充分利用材料，降低成本。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案其多邊形風電塔架，包括有至少兩段塔架段，塔架段的水平橫截面呈多邊形結(jié)構(gòu)，兩兩塔架段之間通過焊接的法蘭盤進行對接，并采用螺栓連接兩塔架段的法蘭盤進行固定，進而將塔架段連成整體，且在法蘭盤上還焊接有縱向加強筋來補強，所述縱向加強筋也與相應(yīng)的塔架段焊接在一起。
[0008]所述塔架段采用LP鋼板制造，且對于同一段塔架段，將LP鋼板厚的一側(cè)設(shè)計在底部，而薄的一側(cè)設(shè)計在頂部，以使得同一段塔架段的頂部和底部能夠做成相同的安全余量。
[0009]所述LP鋼板采用折彎機折成多邊形的分瓣結(jié)構(gòu)，每段塔架段由多個分瓣拼焊在一起，形成為多邊形管體。
[0010]所述LP鋼板為Q345結(jié)構(gòu)鋼、Q550結(jié)構(gòu)鋼或Q690結(jié)構(gòu)鋼或其它可用鋼材，且不同段的塔架段采用不同的結(jié)構(gòu)鋼制造，以實現(xiàn)塔架的輕量化設(shè)計。
[0011 ]所述法蘭盤采用環(huán)鍛件或焊接件制作。
[0012]本發(fā)明所述的多邊形風電塔架的制造方法，包括以下步驟:
[0013]1)先制作需要尺寸的長鋼板；
[0014]2)采用折彎機將每塊長鋼板折成多邊形的分瓣；
[0015]3)將需要的幾個分瓣拼焊在一起，形成多邊形管體；
[0016]4)將事先做好的法蘭盤與多邊形管體拼焊在一起；
[0017]5)將事先做好的縱向加強筋焊接在多邊形管體及法蘭盤上；
[0018]6)到風場裝配時，再用螺栓將塔架段連成整體。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果:
[0020]1、由于采用多邊形結(jié)構(gòu)，使得塔架可以不需要卷板機生產(chǎn)，而采用折彎機折彎，實現(xiàn)了不用卷板機也能生產(chǎn)風電塔架的可行性。
[0021]2、采用多邊形結(jié)構(gòu)、法蘭盤焊接、法蘭面在風場用螺栓連接，可以將塔架的每段做得很長，不需要水平焊縫，從而實現(xiàn)了塔架整體長度可以繼續(xù)加長，克服了卷板機卷板長度不足及產(chǎn)品過長運輸困難的問題。
[0022]3、采用多個分瓣結(jié)構(gòu)，然后拼焊在一起，解決了被折鋼板寬度過寬無法乳制和運輸?shù)膯栴}。
[0023]4、塔架的水平面沒有了焊縫或焊縫處作了補強處理，從而避免了薄弱現(xiàn)象，具體是法蘭面處的水平焊縫位置，額外用縱向加強筋補強，大幅度提高此處的強度，也解決了此處強度加強及加強筋無法連接的問題。
[0024]5、塔架采用LP鋼板制造，且對于同一段塔架段，將LP鋼板厚的一側(cè)設(shè)計在底部，而薄的一側(cè)設(shè)計在頂部，這樣使得同一段塔架段的頂部和底部能夠做成相同的安全余量，即使每個分段的長度增加，仍不會造成材料浪費，因此采用LP鋼板制作塔架，可以有效減少塔架材料浪費，并且可以延長每段的長度，進而減少拼接工作量，可以進步降低成本。
[0025]6、采用不同鋼材混合，選擇性價比更好的鋼材，最大限度發(fā)揮鋼材性能，以實現(xiàn)塔架的輕量化設(shè)計，并能夠有效降低成本。
【附圖說明】
[0026]圖1為LP鋼板的折彎前后對比圖。
[0027]圖2為多個分瓣拼焊在一起構(gòu)成的多邊形管體示意圖。
[0028]圖3為法蘭盤與多邊形管體焊接后的示意圖。
[0029]圖4為多邊形管體焊接上縱向加強筋和法蘭盤后的剖視圖。
[0030]圖