风力机的塔架支撑机舱和风轮。它为风轮提供所必须的高度,让它保持在距地面一定的高度上,在此高度有一定的风资源。大型风力机的塔架一般用钢材制造,也有用混凝土制造的。现在绝大多数的塔架是管式塔架,然而也有桁架式塔架,对于小型风力机也有拉索式塔架。塔架通常通过螺栓连接法兰,或者焊接法兰与塔架基础相连。
在风力机设备中,塔架是一个低技术含量的部件,它的设计易于优化,因此在设计过程中,可以让它根据目标尽可能地减少造价。这是非常有用的,因为塔架的成本在整个风力机成本中占较大的比例。
图7-1给出了几种最常见的塔架结构,不同形式塔架的主要特点在下面做简要的描述。
图7-1 各种塔架结构
1.管式塔架
绝大多数大型风力机均采用管式塔架,它们以每段20~30m长进行制造,两端带法兰,各段用螺栓在现场连接在一起。塔架是锥形的,它的直径向基础方向递增,因此它的强度向基础方向是增加的。在基础处强度最大,因为在此处由于风载引起的载荷应最大。因为随直径的增加,壳体厚度必须减少,锥形形状允许减少材料消耗。
塔架各段的最大长度通常受运输要求的限制,塔架外径的上限通常也受此限制,至少对陆上风力机是如此。高速公路桥梁的最大间隙在丹麦是4.2m。管式塔架与其他塔架比较,优点是它对于维修人员及其他必须要爬塔进入塔架的人员来说更安全、更舒适。(www.xing528.com)
2.桁架式塔架
桁架式塔架由焊接型钢或L型钢构成。因为桁架式塔架是同等刚度管式塔架所用材料的一半,所以桁架式塔架的基本优点是造价低。它的塔影也比管式塔架小。桁架式塔架的主要缺点是它的外观,尽管这一点还有争议。然而就因为在美学上的缺点,桁架式塔架在大型现代风力机中几乎很少应用。
3.拉索式塔架
许多小风力机由通过拉索固定的窄形塔架来支撑,优点是重量轻而且节约成本,缺点是爬塔困难,因此很少使用于风电场。这种塔架出于安全性方面的考虑,已倾向于不使用。
4.其他形式
一些塔架被设计成上述几种形式的混合,如图7-1所示95kW风力机的三脚式塔架便是。
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