一种抗震型风力发电塔筒

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种抗震型风力发电塔筒。

背景技术

风力发电塔筒作为风力发电机的重要支撑结构，其自身的稳定性极大的影响了风力发电机的安全性能。此外，由地面到天空，高度越高，其所在区域的风力越强，所能转化的电能则越大，因此为了得到更高的发电量，风力发电机组所在的区域越高则可利利用的风能则越多。

但风电塔筒高度越高，则受地震灾害的影响则越大，并且现有的风力发电塔筒本身在设计时不太考虑到其抗震性能，导致现有的风力发电塔筒的抗震性能低。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种抗震型风力发电塔筒，其目的在于现有的风力发电塔筒抗震性能低的问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抗震型风力发电塔筒，包括承台，所述承台上依次设置有若干节筒体，相邻筒体之间滑水平动连接，位于顶部的筒体上设置有发电机组，位于底部的筒体与地面固定连接：所述承台固定有与筒体同轴线的基柱，所述基柱包括若干节互相水平滑动连接的柱体，所述柱体与筒体内部之间均固定有若干连接杆，位于底部的柱体与位于顶部的柱体之间固定有预应力筋，所述预应力筋依次贯穿其余的柱体；相邻筒体之间均设置有若干第一辅助复位装置，相邻柱体之间均设置有若干第二辅助复位装置。

本方案中，通过将风电塔筒分隔呈若干节筒体，采用装配式的方式安装，简便快捷；同时，所述预应力筋穿过各柱体，预应力筋两端分别与底部的柱体、顶部的柱体固定连接；当受到横向的地震作用力时，筒体发生水平移动，从而作用于预应力筋，预应力筋受到应力引起变形，可以起到减震耗能的作用，同时预应力筋良好自复位性及耗能能力能够助力于筒体复位。此外，通过第一辅助复位装置与第二辅助复位装置对主体、筒体辅助复位，防止筒体因地震而偏移导致倾斜。

进一步，所述第一辅助复位装置包括设置于筒体底部的连接轴，所述筒体顶端开设有若干正对连接轴的凹腔，所述凹腔中部转动连接有基座，所述基座与凹腔之间设置有用于复位的旋转阻尼器；所述基座两侧固定有导轨，所述基座上端中心处设置设有与两端导轨连通的滑槽；所述连接轴滑动连接于对应的滑槽内，所述导轨上设置有朝向连接轴的液压缓冲装置。

当筒体因震动而水平移动时，筒体带动连接轴在基座上滑动，并使基座偏转，直至滑槽、导轨平行于筒体的位移方向，而连接轴在地震作用下在导轨、基座进行往复运动，通过液压缓冲装置进行缓冲与耗能，在减小筒体震动、位移的同时，也能辅助筒体复位；而滑槽、导轨平行于筒体的位移方向，则能够适应水平任意方向的震动，极大的提高了适应范围，尽可能的提高风力发电塔筒的抗震性能。

进一步，所述滑槽两侧壁上开设有连接腔，所述连接腔均设置有朝向连接轴的液压缸，所述液压缸端部均设置有弧形的限位块，所述连接轴周侧开设有与限位块配合的限位槽，所述筒体上设置有震动传感器，震动传感器上设置有用于控制液压缸启闭的控制器。

当震动传感器未检测到震动时，通过控制器控制液压缸保持伸长状态，利用限位块卡和在限位槽内，从而对连接轴进行限位、固定，加强相邻筒体之间的连接稳定性，防止筒体之间偏移而导致风力发电塔筒倾斜；当震动传感器检测到水平震动时，通过控制器控制液压缸保持收缩，带动限位块脱离限位槽，从而对连接轴解除限位，从而使筒体随震动而发生水平位移，触发后续的耗能减震过程，提高风力发电塔筒的抗震性能。

进一步，所述凹腔与导轨之间设置有平行于导轨的辅助支撑结构，所述辅助支撑结构包括固定杆、与固定杆端部同轴滑动连接的移动杆，固定杆的端部转动连接于凹腔端部，所述移动杆的端部固定连接有转轴，所述导轨底部平行设置有导向槽，所述转轴与对应导向槽滑动连接。

当基座带动导轨偏转时，导轨带动转轴在导向槽内滑动，配合移动杆与固定杆之间的相对滑动以及辅助支撑结构沿固定杆端部偏转，保持辅助支撑结构与导轨之间的连接，从而对导轨保持支撑作用，防止导轨受筒体的作用力而发生弯曲，导致筒体无法正常复位。

进一步，所述第二辅助复位装置包括设置于主体顶部的环形的复位座，所述复位座内壁上开设有环形槽，所述主体底部设置有环形的连接块，所述连接块水平滑动连接在环形槽内，所述复位座周侧设置有水平倾斜设置的若干复位杆，所述复位杆为伸缩结构，所述复位杆的另一端与环形槽侧壁铰接，且复位杆中部与环形槽侧壁之间设置有弹性复位件。

通过环形槽与连接块之间的配合，使相邻柱体之间仅能发生水平任意方向上的位移，避免柱体之间分离；同时，柱体通过连接杆与筒体形成固定连接，在对筒体形成支撑的同时，也限制了筒体仅能水平位移，避免筒体分离。而柱体水平位移时，柱体带动连接块在环形槽水平位移，连接块带动复位杆偏转，而复位杆则通过拉伸或挤压弹性复位件进行耗能，在减小柱体位移距离的同时也能够帮助柱体复位。

进一步，所述相邻柱体以及相邻筒体之间设置有摩擦层。

进一步，所述凹腔外侧铰接有柔性的挡风板，且铰接处设置有扭簧。

本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的纵向剖视图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为本发明实施例中复位座的横向剖视图；

图5为本发明实施例中基座偏转后的结构示意图。

附图中标记如下：承台1、筒体2、柱体3、连接杆4、预应力筋5、连接轴6、基座7、导轨8、通槽9、液压阻尼器10、液压缸11、限位块12、固定杆13、移动杆14、复位座15、环形块16、复位杆17、弹性复位件18、挡风板19。

具体实施方式

如图1～5所示：

一种抗震型风力发电塔筒，包括承台1，所述承台1上依次设置有若干节筒体2，相邻筒体2之间滑水平动连接，位于顶部的筒体2上设置有发电机组(图中未画出)，位于底部的筒体2与地面固定连接：所述承台1固定有与筒体2同轴线的基柱，所述基柱包括若干节互相水平滑动连接的柱体3，所述柱体3与筒体2内部之间均固定有若干连接杆4，位于底部的柱体3与位于顶部的柱体3之间固定有预应力筋5，所述预应力筋5依次贯穿其余的柱体3；相邻筒体2之间均设置有若干第一辅助复位装置，相邻柱体3之间均设置有若干第二辅助复位装置。

本方案中，通过将风电塔筒分隔呈若干节筒体2，采用装配式的方式安装，简便快捷；同时，所述预应力筋5穿过各柱体3，预应力筋5两端分别与底部的柱体3、顶部的柱体3固定连接；当受到横向的地震作用力时，筒体2发生水平移动，从而作用于预应力筋5，预应力筋5受到应力引起变形，可以起到减震耗能的作用，同时预应力筋5良好自复位性及耗能能力能够助力于筒体2复位。此外，通过第一辅助复位装置与第二辅助复位装置对主体、筒体2辅助复位，防止筒体2因地震而偏移导致倾斜。

本实施例中，所述第一辅助复位装置包括设置于筒体2底部的连接轴6，所述筒体2顶端开设有若干正对连接轴6的凹腔，所述凹腔中部转动连接有基座7，所述基座7与凹腔之间设置有用于复位的旋转阻尼器；所述基座7两侧固定有导轨8，所述基座7上端中心处设置设有与两端导轨8连通的滑槽；所述连接轴6滑动连接于对应的滑槽内，所述导轨8上设置有朝向连接轴6的液压缓冲装置。

当筒体2因震动而水平移动时，筒体2带动连接轴6在基座7上滑动，并使基座7偏转，直至滑槽、导轨8平行于筒体2的位移方向，而连接轴6在地震作用下在导轨8、基座7进行往复运动，通过液压缓冲装置进行缓冲与耗能，在减小筒体2震动、位移的同时，也能辅助筒体2复位；而滑槽、导轨8平行于筒体2的位移方向，则能够适应水平任意方向的震动，极大的提高了适应范围，尽可能的提高风力发电塔筒的抗震性能。

本实施例中，所述滑槽两侧壁上开设有连接腔，所述连接腔均设置有朝向连接轴6的液压缸11，所述液压缸11端部均设置有弧形的限位块12，所述连接轴6周侧开设有与限位块12配合的限位槽，所述筒体2上设置有震动传感器(本领域技术人员的常规技术手段，故图中未画出)，震动传感器上设置有用于控制液压缸11启闭的控制器(本领域技术人员的常规技术手段，故图中未画出)。

当震动传感器未检测到震动时，通过控制器控制液压缸11保持伸长状态，利用限位块12卡和在限位槽内，从而对连接轴6进行限位、固定，加强相邻筒体2之间的连接稳定性，防止筒体2之间偏移而导致风力发电塔筒倾斜；当震动传感器检测到水平震动时，通过控制器控制液压缸11保持收缩，带动限位块12脱离限位槽，从而对连接轴6解除限位，从而使筒体2随震动而发生水平位移，触发后续的耗能减震过程，提高风力发电塔筒的抗震性能。

本实施例中，所述凹腔与导轨8之间设置有平行于导轨8的辅助支撑结构，所述辅助支撑结构包括固定杆13、与固定杆13端部同轴滑动连接的移动杆14，固定杆13的端部转动连接于凹腔端部，所述移动杆14的端部固定连接有转轴，所述导轨8底部平行设置有导向槽(图中未画出)，所述转轴(图中未画出)与对应导向槽滑动连接。

当基座7带动导轨8偏转时，导轨8带动转轴在导向槽内滑动，配合移动杆14与固定杆13之间的相对滑动以及辅助支撑结构沿固定杆13端部偏转，保持辅助支撑结构与导轨8之间的连接，从而对导轨8保持支撑作用，防止导轨8受筒体2的作用力而发生弯曲，导致筒体2无法正常复位。

本实施例中，所述第二辅助复位装置包括设置于主体顶部的环形的复位座15，所述复位座15内壁上开设有环形槽，所述主体底部设置有环形的连接块，所述连接块水平滑动连接在环形槽内，所述复位座15周侧设置有水平倾斜设置的若干复位杆17，所述复位杆17为伸缩结构，所述复位杆17的另一端与环形槽侧壁铰接，且复位杆17中部与环形槽侧壁之间设置有弹性复位件18，本实施例中的弹性复位件18采用弹簧。

通过环形槽与连接块之间的配合，使相邻柱体3之间仅能发生水平任意方向上的位移，避免柱体3之间分离；同时，柱体3通过连接杆4与筒体2形成固定连接，在对筒体2形成支撑的同时，也限制了筒体2仅能水平位移，避免筒体2分离。而柱体3水平位移时，柱体3带动连接块在环形槽水平位移，连接块带动复位杆17偏转，而复位杆17则通过拉伸或挤压弹性复位件18进行耗能，在减小柱体3位移距离的同时也能够帮助柱体3复位。

本实施例中，所述相邻柱体3以及相邻筒体2之间设置有摩擦层；通过设置摩擦层，减小柱体3与柱体3之间、筒体2与筒体2之间的磨损。

本实施例中，所述凹腔外侧铰接有柔性的挡风板19，且铰接处设置有扭簧；通过铰接设置的挡风板19，在不影导轨8偏转的同时，也能够对凹腔进行封闭，防止风吹入空腔内形成振动，影响塔筒的抗风性能。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。