最近这些年,全球风力发电行业发展得特别快,咱们国家的风力发电机组也越装越多,装机容量一直稳步上涨。而风电塔筒作为风电机组下部的 “大支架”,可是支撑整个机组的关键,它的结构形式主要分两种:一种是格构式塔架,另一种是圆形或方形的风电塔筒模具。
在这两种结构里,钢混凝土混合结构的风电塔筒(简称 “混塔”)特别受欢迎,尤其是在风速比较低的区域,建高一点的风电塔筒时,它更是主要选择。为啥这么吃香呢?因为这种钢混结合的塔筒能让风电机组的发电量更稳定,而且结构安全性能高,不用担心风吹日晒带来的安全隐患。
钢混风电塔筒的混凝土部分,大多采用 “后张预应力混凝土结构”。可能有人听不懂这个专业词,简单说就是,要么在混凝土外面设置预应力筋,要么在混凝土构件里提前预留好放预应力筋的孔洞,然后通过法兰这种连接部件,把上面的钢制塔筒牢牢固定在下面的混凝土塔筒顶部。这样一来,钢和混凝土两种结构就能一起受力,共同支撑整个风电机组,稳定性大大提升。
随着装配式建筑的发展,风电混塔也跟上了潮流,采用 “工厂预制、现场装配” 的生产模式。也就是说,混塔的各个构件不用在风电场现场浇筑,而是在专门的标准化预制厂里提前做好。这样做有个大好处,就是预制构件的时候不会影响项目整体的施工进度,哪怕预制过程中遇到点小问题,也不会耽误现场其他工序。
等构件都预制好运到现场后,先进行混凝土风电塔筒的装配,常用的连接方式有两种:干式连接和灌浆连接。干式连接就像搭积木一样,把构件直接对接固定;灌浆连接则是在构件对接的缝隙里灌满专用浆料,等浆料凝固后,构件就会牢牢粘在一起,强度更高。
混凝土塔筒装配完成后,再进行上部钢塔和发电机组的吊装安装。整个流程下来,比传统现场浇筑的方式省了不少时间,能大幅度缩短工期。工期短了,风电场的建设造价自然就降下来了,项目的经济效益也就跟着提升了。
其实装配式混凝土风电塔筒能被广泛推广,核心是它有不少实打实的优势,咱们一条条说清楚:
第一,不受运输限制。装配式风电塔筒的主体是由一个个预制构件组成的,这些构件可以拆分运输,不管是偏远的山区风电场,还是交通不太方便的区域,都能把构件顺利运过去,再在现场组装,不像整体浇筑的塔筒,运输起来又大又笨重,还受道路条件制约。
第二,能提升发电量。装配式结构让风电塔筒可以建得更高,这样风电机组的轮毂(也就是安装叶片的核心部件)高度就上去了。大家都知道,离地面越高,风速越稳定、风力也越大,轮毂高了,叶片能捕捉到更多的风能,发电量自然就跟着增加了。
第三,安全性更高。和同样高度的柔性塔架比起来,装配式混塔的强度和刚度都更胜一筹。就像同样高的竹竿和水泥柱,水泥柱肯定更结实,能抵抗更强的风力和外力冲击,风电机组运行起来也更稳当,不用担心倒塌风险。
第四,避免共振问题。风电机组运行时有自己的固定频率,而装配式混塔的自振频率(简单说就是自己振动的频率)一般比机组运行频率高。这样一来,机组启动和运行过程中,就不会出现 “共振” 现象 —— 就像两个人走路步伐完全一致时会感觉晃得厉害,共振会对塔架造成损伤,而装配式混塔从设计上就避开了这个问题,延长了使用寿命。
第五,抗腐蚀性能好。混凝土本身就不容易被腐蚀,哪怕在多雨水、空气里有腐蚀性物质的环境中,也能长期保持稳定。这对于建在海边、潮湿山区的风电场来说,太重要了,能减少后期维护的成本,让塔筒长期稳定工作。
总的来说,装配式混凝土风电塔筒模具结合了钢和混凝土的优点,又融入了装配式建筑的高效便捷,不仅解决了传统风电塔筒的诸多难题,还能提升风电场的经济效益和环保效益,难怪会成为风电行业的热门选择,也为咱们国家风力发电的持续发展提供了有力支持。



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