一種洋流式發電機組塔架設計方案的製作方法

2023-05-22 04:10:06

本發明涉及洋流發電塔架設計。

背景技術：

目前，由於全球環保問題日益嚴重，越發的敦促人們研發新技術和產品來代替傳統汙染嚴重的產品,新能源應運而生。而風力發電由於其綠色環保的新能源特性，近幾年在國內外得到了飛速的發展，大規模的陸上風力發電在國內由興起逐漸趨於飽和。考慮到風力發電的原理是由風能驅動風輪轉動進而將無汙染風能轉化為電能，由此原理可進一步聯想水流驅動葉輪轉動發電，故洋流發電。洋流發電在國內外關鍵技術均處於空白狀態，為此洋流發電具有巨大的發展空間。而受洋流條件特殊性限制，譬如海水鹽霧腐蝕、潮溼、設備維護困難等因素的制約，加之我國風電設備製造業起步較晚，技術積累相對較弱，對洋流技術指導能力有限，故我國洋流發電技術仍然處於研發狀態。而海底存在著巨大的湍流、對流等水流運動，如果利用如此巨大水流運動驅動風輪轉動，將水流能量轉化為電能，那麼洋流發電將成為新能源市場十分巨大的市場。而其關鍵技術的攻關將成為洋流發電搶佔市場的重要前期準備。

技術實現要素：

洋流發電基本原理與風力發電原理相似，均由外驅動力驅動葉片轉動，將其他能量轉化為電能，但風力發電機組塔架主要作用是支撐機艙和輪轂，使葉片在一定高處接受風能。而洋流發電機組機艙和輪轂位於水下，考慮到洋流海水、鹽霧、潮溼等因素極易造成電力系統發生放電甚至發生火災等危險事故，有必要將變壓器、變流器等設備置於水面以上。但此塔架必須同時具有支撐水面以上部分的能力，故要求塔架必須分別分布與水面上下。因此傳統風力發電機陸上塔架不能適用洋流發電。

本發明進行洋流發電機塔架設計。該塔架主要分為兩部分，水上部分及水下部分，兩部分分別採用不同直徑，中間由兩塊不同尺寸的過渡連接法蘭，而塔筒頂端採用密封頂蓋將其密封。

水上塔筒內需設平臺，平臺上放置電力系統；水下塔筒承受上部塔筒重量並連接上部塔筒與基礎，內部安裝爬梯和電纜架，由此設計下部分塔筒直徑小於水上塔筒直徑。兩部分塔筒直徑相差過大，一個普通過渡連接法蘭並不能滿足強度和穩固連接要求。設計兩個大小不一的「L」型法蘭對接，大法蘭突出端與大直徑塔筒底端焊接，小法蘭突出端與小直徑塔筒頂端焊接，兩法蘭經螺栓連接並緊固，完成兩部分塔筒過渡連接，保證法蘭部分置於水面上。此外，設計彎曲電纜架焊接於兩塔筒過渡段處，便於電纜安裝固定。此塔筒結構有效的利用了塔筒內空間，有效地避免了海水、鹽霧等浸入電力系統，同時在保證塔架強度、剛度等要求情況下大大降低生產成本，整體結構方案緊湊，實用性強。

洋流發電機設備改進所增加的其它設備，如電壓等級轉換變壓器等，也可在本發明的設備布置基礎上置於塔筒內部。

現結合附圖進一步闡明本發明結構特徵及應用。

圖1為本發明二維結構示意圖。

圖2為本發明過渡段法蘭連接細節示意圖。

圖3為本發明塔內過渡段電纜架結構示意圖。

參見圖1，因內置電力系統的塔架要求伸出水面一定距離，2為大直徑塔筒，位於水面之上，內置平臺、變壓器、變頻器等；塔架低端要求海底基礎連接，故小直徑塔筒1下部深入海底。此塔架同時滿足一端置於水下與基礎連接，另一端置於水上一定距離，使其內平臺有足夠高度放置電力系統。應用中只有水下塔架部分僅起到支撐作用，如果上下結構相同，大大增加塔架成本，東水下塔架直徑小於水上。兩段塔架間經大法蘭4、小法蘭3完成過渡連接。為防止塔內電力設備不被外界雨水、鹽霧、粉塵等汙染，塔頂採用密封頂蓋6。塔筒上下直徑大小不一導致其過渡段電纜架不能採用豎直形式，由此進行的電纜架優化設計如5所示。具體參見圖3。

參見圖2，由於兩塔筒間直徑相差過大，本設計參考直徑差為2200mm，單一法蘭連接定不能保證連接強度及穩定性。本發明法蘭設計為2個「L」型法蘭連接不同直徑塔筒。大法蘭1凸出與大塔筒低端焊接，小法蘭3凸出與小塔筒頂端焊接；為增加大法蘭強度，在法蘭內均布支撐肋板2。大法蘭螺栓孔位分布於大塔筒內，小法蘭螺栓孔位分布於小塔筒外，使兩法蘭螺栓連接孔位對齊，用螺栓緊固完成塔筒間連接。

此塔筒結構設計有效的利用了塔筒內空間，並有效地避免了海水、鹽霧等對電力系統直接影響，同時保證塔架強度、剛度等要求情況下大大降低生產成本。整體結構方案緊湊，實用性強。

綜上所述，本發明利用已有技術進行新發明創造，克服了洋流發電技術空白的缺陷，成為一種應用價值極高的新型產品，具有重要的研究意義和廣泛的應用市場。