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风机基础法兰环与底端基础台是一个钢筋混凝土整体结合结构,受工程结构特点影响,在基础大体积混凝土浇注过程中度应力、混凝土自收缩、基础法兰环与混凝土不同材质的温缩差、环形结构等各种因素组合,无法避免的使法兰环与混凝土间产生微量间隙。风力发电机为高耸结构,其高度大、体量大、设备运行行动载、风载各种力的作用,使结构产生自振,传导到结构基础部分;尽管在大风期间塔筒顶部机舱内风机摆度监测没有发生报警,但在随后的监测中,相比于未发生故障机组,摆度值明显偏大。从重力加速度监测记录值来看,重力加速度值变化不平稳,出现异常跳动,异响。这些迹象表明,尽管风机运行安全仍在安全监测值范围内,但已显露出向不利方向发展的趋势。因此,风机塔架基础必须进行加固,防水处理,方可继续投入正常运行。
在变形、自振的长期作用下,基础法兰环与混凝土产生摩擦,加大基础法兰环与混凝土的间隙;当雨水进入间隙内,变形自振与水、混凝土摩擦产生的粉末,必然形成一种水磨效应(参考图7),间隙处以近似呼吸的方式不断泛出气泡和白浆,使基础法兰环与混凝土的间隙加速扩大,日久会使塔筒下端的基础环外表面发生锈蚀使其强度降低,掏空下锚板混凝土。在防水失效后塔筒内部进水,使塔筒内的电子设备受潮出现损伤,造成风力发电机组运行寿命变短。
为使基础环与风力发电机组运行寿命同步或更长,需要对基础环进行防水密封处理,现有的防水结构(参考图1-6)是将基础法兰环与底端基础台连接为一个整体,属于硬性连接,在塔架不断产生高频振动及摆动的过程中防水密封处必然出现缝隙,不能保证防水效果持续有效,其防水效果失效只是时间早晚的问题。现有防水结构的有效期,小型机组一般松动在5~8年,大机型一般在3~5年会松动,南方松动比北方更快,原因是南方雨水比北方雨水多,其松动量是个加速反应,有可能是以前3~5年松动量不如后期一个月雨季的松动量,发现不及时会出现倒塔,需要对松动基础尽早做灌浆加固处理,做好防水修复。
2.本文提供的塔筒基础环防水裙的详细阐述
参考图9-14,本文提供一种塔筒基础环防水裙,包括固定在砼基础面上且与塔筒1同轴的挡圈3,以及多个围绕塔筒1下端紧密排布的裙瓣10,挡圈3的内圆柱面与塔筒1下端的基础环之间设有伸缩缝4,挡圈3位于裙瓣10下侧且挡圈3下面与砼基础面密封,裙瓣10与塔筒1结合处以及相邻的裙瓣10结合处填充有密封胶;所述裙瓣10包括内面与塔筒1的外圆柱面贴紧的贴筒弧形板2,由内向外下倾的排水扇面板9,以及两个分别位于排水扇面板9左右两边的端面连接片5;
所述排水扇面板9内边与贴筒弧形板2下边连接,两个端面连接片5的内边分别与贴筒弧形板2的左右两边连接,两个端面连接片5的下边分别与排水扇面板9左右两边连接,排水扇面板9下边与砼基础面贴紧;所述端面连接片5上设有至少两个连接孔7,相邻的两个裙瓣10通过紧固螺栓连接,紧固螺栓穿过相邻的端面连接片5上的连接孔7。
所述排水扇面板9上面设有调节连接片Ⅰ6和调节连接片Ⅱ8,调节连接片Ⅰ6和调节连接片Ⅱ8上均设有至少两个连接孔7。
所述贴筒弧形板2、排水扇面板9、调节连接片Ⅰ6、调节连接片Ⅱ8和两个端面连接片5是由塑料压铸而成的整体结构。
所述排水扇面板9具有中部向下拱起的弧度。
所述挡圈3采用混凝土浇筑制成。
图9塔筒基础环防水裙的结构示意图
图10塔筒基础环防水裙安装完成的现场图一
图11塔筒基础环防水裙安装完成的现场图二
图12塔筒基础环防水裙安装完成的现场图三
图13塔筒基础环防水裙安装完成的现场图四
图14塔筒基础环防水裙安装完成的现场图五
在实施过程中,首先,在砼基础面上围绕塔筒1下端设置一个与塔筒1同轴的挡圈3,挡圈3下面与砼基础面密封,挡圈3与塔筒1之间预留伸缩缝4;然后,围绕塔筒1下端紧密排布裙瓣10,用紧固螺栓穿过相邻的端面连接片5上的连接孔7,从而将相邻的两个裙瓣10固定连接在一起,所有裙瓣10连接固定好后使得贴筒弧形板2与塔筒1贴紧,排水扇面板9下边与砼基础面贴紧,挡圈3被所有连接为一体的裙瓣10遮挡住;最后,在裙瓣10与塔筒1结合处以及相邻的裙瓣10结合处填充密封胶。
综上所述,该防水裙的裙瓣10和挡圈3能够将塔筒1下端与砼基础面连接处完全封闭住,所有的裙瓣10能够随着塔架一起不断振动及摆动,伸缩缝4能够保证塔架在不断振动及摆动过程中不会对挡圈3造成损伤,从而对塔架的基础环形成软性连接密封结构。塔筒外壁的雨水会沿着裙瓣10上面流到砼基础面上,同时挡圈3能够将砼基础面的雨水挡住,在基础环的防水卷材密封处出现缝隙时,能够避免雨水进入缝隙,从而避免水磨效应的出现,能够保证对基础环的防水效果持续有效,在实际应用过程中明显优于现有的塔筒防水结构。
专利所有者:李宏才
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