CN100408849C - 风车翼及其塔上的安装方法 - Google Patents

风车翼及其塔上的安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一个方面是提供一种风车的组装方法，其通过如下步骤来完成，包括：将多个翼安装在旋转头上而形成翼结构；在所述旋转头上安装吊挂结构；利用第一吊车通过所述吊挂结构将所述翼结构吊起；以及在风车塔的吊舱上安装所述翼结构。

Description

风车翼及其塔上的安装方法
技术领域
本发明涉及风车翼及风车翼的安装方法。
背景技术
能量供给的多样化正向前发展。作为能量供给方式之一，我们知道很早以来有使用自然能量的风力发电。作为风车有纵型风车和水平轴风车。纵型风车大多是小型的，人们知道的有得利乌斯式风车(ダリウス式風車)和直线翼垂直风车。而适于大型发电的水平轴风车以三翼风车为主。
作为这样的三翼风车，实际运转的有翼转动时的从翼端到相对的翼端的直径超过60m的大型风车。风车发电装置具有比翼的半径长度高的风车塔、旋转自如地安装在风车塔顶上的吊舱、旋转自如地安装在吊舱上的三翼结构。三翼结构具有相对吊舱旋转自如地被支承的旋转头、在旋转头上间距角调整自如地安装的三枚旋转翼(叶片)。在三翼结构被组装在吊舱上时，如特开平10-205429号公报所示，由于风车塔从地面依次在高度方向上组装，所以使用爬升式吊车。爬升式吊车也被用于三翼的吊起。
超过60m的三翼结构的质量巨大。由于不是将三翼的每个翼一个一个地吊起，而是吊起被组装成一体的三翼结构，因此在抑制建设费用的增大方面是重要的。在三翼结构吊起时，除了作业的安全之外，为了避免由于三翼结构与风车塔接触而带来的损伤，要求重心周围的旋转运动的抑制和在大致竖直面上设置三翼所固有的旋转面。
现有的建设方法包括在用吊车吊装三翼结构时将尼龙吊索那样的吊具挂在翼和旋转头上的人为作业。由挂钩作业熟练者在高处进行的吊挂作业，是包括重心调整作业的熟练作业，其中孕育着危险。因而，希望尽量取消熟练作业的吊起。
与上述说明相关联，在特开平10-205428号公报中公开了风力发电装置的建设方法。在该现有例中，使用爬升式吊车，在吊舱上安装叶片。同样的技术公开在特开平10-205429号公报、特开平10-205430号公报、特开平11-82285号公报中。
发明内容
本发明的目的在于提供尽量取消熟练作业而实现吊起的风车翼的安装方法及其所使用的风车翼。
本发明的另一目的是提供进一步实现安全性和高效性的风车翼及其塔上安装方法。
本发明的一个方面是提供一种风车的组装方法，其包括：将多个翼安装在旋转头上而形成翼结构；在所述旋转头安装吊挂结构；利用第一吊车通过所述吊挂结构将所述翼结构吊起；以及在风车塔的吊舱上安装所述翼结构。
其中，安装所述吊挂结构通过如下步骤来完成，包括：在所述旋转头上安装眼板；以及在所述眼板上将与吊环绳连接的吊挂板固定。这样，能够通过所述吊环利用所述第一吊车吊起所述翼结构。
此外，当所述多个翼是三个翼时，在所述旋转头上安装所述眼板也可以通过如下步骤来完成，包括：在与所述三个翼中的一个相反侧的所述旋转头的部分上固定所述眼板。
此外，也可以是所述眼板包括各自具有孔的多个突起部，所述吊挂板具有与所述孔对应的孔。将吊挂板固定包括：将销穿过所述多个突起部和所述吊挂板的孔；以及在所述销中插入防脱销。
此外，吊起所述翼结构通过如下的步骤来完成，包括：利用所述第一吊车的所述吊具通过所述吊环将所述翼结构吊起；以及直到所述翼结构被吊起到规定的高度为止，利用第二吊车将所述多个翼中的至少一个的端部吊起。
此外，风车的组装方法还可以包括在由第二吊车吊起的翼以外的所述多个翼上张挂索和牵引所述索。此时，牵引所述索也可以通过按照使所述多个翼的旋转面相对于竖直面只倾斜规定角度的方式牵引所述索来完成。
此外，也可以在将所述翼结构安装在所述风车塔的吊舱上之后，从所述翼结构上取下所述吊挂结构。
此外，本发明的另一方面是提供一种风车翼结构，其包括：多个翼；安装所述多个翼的旋转头；以及安装在所述旋转头上的吊挂结构。
优选的是所述吊挂结构在所述旋转头上装拆自如。
所述吊挂结构包括：眼板，其被安装在所述旋转头上并具有多个突起部，所述多个突起部分别具有孔；吊挂板，其被固定在所述眼板上并具有与所述孔对应的孔；销，其穿过所述多个突起部和所述吊挂板的所述孔，将所述吊挂板固定在所述眼板上；以及防脱销，其被插入所述销中。在这种情况下，所述吊挂结构还包括：吊环绳，其旋转自如地结合在所述吊挂板上，在所述翼结构被吊起时被使用。
此外，优选的是按照使所述多个翼的旋转面从竖直面倾斜规定角度的方式在所述旋转头上安装所述眼板。
此外，优选的是当所述多个翼是三个翼时，在与所述多个翼中的一个相反侧的所述旋转头的区域安装所述眼板。
附图说明
图1是表示在翼结构平放台上平放的三翼结构的图；
图2是表示三翼的角度位置关系的正面图；
图3是表示安装在三翼结构上的吊挂结构的正面图；
图4是图3所示的吊挂结构的侧面图；
图5是图3所示的吊挂结构的上面图；
图6是表示本发明的风车翼结构的安装方法的图；
图7是表示本发明的风车翼结构的安装方法的第一吊起阶段的图；
图8是表示本发明的风车翼结构的安装方法的第二吊起阶段的图；
图9是表示作用在三个翼上的重力矢量和重心的图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的风车翼进行说明。
图1是表示本发明的第一实施例的风车翼的图。如图1所示，三翼结构1平放在设置于风车设置场所的水平地面上的三翼结构平放台(寝かせ台)2上。三翼结构1具有旋转头3、三个翼4(第一翼4-A、第二翼4-B、第三翼4-C)。旋转头和三个翼4-A、4-B、4-C已在三翼结构平放台2上组装成一体。在旋转头的旋转轴周围的三个部位分别配置三个翼的基部并可调整间距地被安装。三个基部的位置相对于其旋转轴L周围的基准角度位置(0度)，如图2假想表示，表示为0度、120度和240度三个角度位置。后述的吊挂结构在180度的位置与旋转头形成一体。
图3表示相对于三翼结构平放台2通过稳定台5将三翼结构1平放的组装初始状态。该吊挂结构6在120度角度位置的第二翼4-B与240度角度位置的第三翼4-C之间的角度方向的中央角度位置，即，180度的角度位置上被安装在旋转头3上。如图4所示，吊挂结构6具有被固定在旋转头3上的眼板(eye plate)8和吊挂板9，眼板8被配置在旋转头3的外周面的区域7。眼板8具有第一及第二上游侧突起部8-U1、8-U2和第一及第二下游侧突起部8-D1、8-D2。
如图5所示，吊挂板9介入设置在第一及第二上游侧突起部8-U1、8-U2与第一及第二下游侧突起部8-D1、8-D2之间。在第一上游侧突起部8-U1、第二上游侧突起部8-U2与吊挂板9的对应部位形成有销孔11-1、11-2、11-3。销12-U贯穿三个销孔11-1、11-2、11-3，使吊挂板9固定在眼板8上。此外，在第一下游侧突起部8-D1、第二下游侧突起部8-D2与吊挂板9的对应的部位形成有销孔12-1、12-2、12-3。销12-D贯穿三个销孔12-1、12-2、12-3，使吊挂板9固定在眼板8上。销12-U和销12-D利用防脱销13-U、13-D而不会分别从风向上游侧眼板8-U和风向下游侧眼板8-D拔出。销12-U和12-D通过链14-U、14-D而防止从吊挂板9脱落。
吊挂叉16旋转自如地结合在吊挂板9的吊挂轴15上。吊挂叉16的端部旋转自如地结合在吊挂轴15上，另外吊环绳18穿过吊挂叉16。如图3所示，来自吊车(无图示)的吊具19穿过吊环绳18的端部的环部分。
图6表示本发明的风车翼结构的安装方法。在风车塔22的附近区域配备吊车23。吊车23具有第一倾斜吊重部24和第二倾斜吊重部25。第一倾斜吊重部24通过倾斜角调整索26可以调整并维持其倾斜角度。第二倾斜吊重部25通过倾斜角调整索27相对于第一倾斜吊重部分24可以调整并维持其倾斜角度。第一翼4-A通过第一倾斜吊重部24被第一牵引索28牵引，第二翼4-B从地面被第二牵引索29牵引。优选的是第三翼4-C从地面被第三牵引索29(参照图7)牵引。三个翼4-A、4-B、4-C通过3根牵引索大致稳定地被牵引。
图7表示第一吊起阶段。在该阶段前的图1的放置阶段中，三个翼4-A、4-B、4-C大致水平地维持在平放台2上。吊挂结构6利用第二倾斜吊重部25通过吊环绳18被吊起。在该第一吊起阶段，如图4所示，吊挂叉16从水平方向向竖直方向缓慢立起，但如图9所示，没有朝向竖直方向的第一翼4-A的自重使处于吊挂轴15上的吊点P周围的旋转力施加给第一翼4-A。在吊点P还没有上升到相当于大致与风车翼的旋转半径相等的第一翼4-A的长度的高度位置的第一吊起阶段中，有可能与地面E接触的第一翼4-A的自由端侧部位被第一牵引索28牵引。优选的是用另一牵引索31进一步施加牵引力。更优选的是进一步利用其他牵引索(无图示)对于第二翼4-B、C双方或其中一方施加牵引力，从而抑制风车整体的旋转或摇动。
图8表示第二吊起阶段。吊挂结构6由吊具19吊起这一点与第一吊起阶段相同。在该第二吊起阶段中，吊挂叉16大致在竖直方向立起。旋转翼的基准旋转面S1和竖直面S2之间的角度θ可以大致设计为零度。通过利用固定在第一翼4-A的自由端侧附近的第三牵引索31用人力对于第一翼4-A施加牵引力，能够容易地使角度θ为零。如后述，角度θ被设计并在作业过程中被维持成不是零的角度。在第二吊起阶段，如图9所示，作用于第三翼4-C的第一重力矢量F1和作用于第三翼4-C的第二重力矢量F2的合力(F1+F2)相对于作用在第一翼4-A上的第三重力矢量F3有下述关系。
2F3＝F1+F2
合力(F1+F2)的方向等于第三重力矢量F3的方向，第一重力矢量F1、第二重力矢量F2、第三重力矢量F3的合力作用于三翼结构1的整体重心G上。在这样的平衡关系中，对三个翼4A、B、C的合体不产生旋转力。为了防止由于风带来的三翼结构1的摇动，使用已经叙述的索28、29是恰当的。
第二倾斜吊重部分2的倾斜角度更大，第二倾斜吊重部25的顶点更接近风车塔22，旋转头3的下游侧安装面32被接合在吊舱33的安装面34上。
在现有的挂钩作业中，即使是熟练作业，索的捆绑也会变得不对称，而到重心位置稳定为止需要花费时间。此外，当重心位置稳定而三个翼的旋转运动停止时，由于其非对称，三个翼的基准旋转面与竖直面之间的角度θ变大。从而，为了减小θ，对于熟练者来说，针对错误地进行挂钩作业，要多次进行重新调试而反复进行作业。
而在本发明中，吊点的位置由吊挂轴15规定，吊挂力的支点作为旋转轴发挥作用，在承受吊挂力的三翼结构1上不会产生非对称的力。吊挂结构6只是通过销12的插入而在现场简单地被组装，并且，只通过销12的拔出就可以简单地进行解体。相对于旋转头3装拆自如的眼板8也能够简单地被取下。
这样，三翼结构1作为一体的物体通过一次吊起作业就被组装在吊舱上或者从吊舱上被解体。
安装面34相对于竖直面被设计成吊舱角α。已经叙述的角度θ被调整成与其该吊舱角α一致。如图9所示，吊点P从设计成与旋转轴大致一致的重心G偏移到离吊舱33稍远的位置。通过这样进行设计，基准旋转面S1被维持与安装面34平行。使由吊车吊起的翼4的基准旋转面S1的倾斜角度θ与设计角度α一致，并通过挂钩作业将该角度θ维持一定是极其困难的。然而，在本发明中，作为大质量物体的翼4的基准旋转面不依赖于困难的人为作业，而能够利用其重力自然地自动保持为设计角度α。
根据本发明的风车翼及安装方法，能够大大地提高在风车塔的塔上的吊舱上安装大型风车的风车翼的作业效率，并且能够确保安全性。

Claims (13)

1. 一种风车的组装方法，其包括：
将多个翼安装在旋转头上而形成翼结构；
在所述旋转头上安装吊挂结构；
利用第一吊车通过所述吊挂结构将所述翼结构吊起；以及
在风车塔的吊舱上安装所述翼结构，
所述吊挂结构包括：
眼板，其被安装在所述旋转头上并具有多个突起部，所述多个突起部分别具有孔；
吊挂板，其被固定在所述眼板上并具有与所述孔对应的孔；
销，其穿过所述多个突起部和所述吊挂板的所述孔，将所述吊挂板固定在所述眼板上；以及
防脱销，其被插入所述销中。
2. 如权利要求1所述的风车的组装方法，其特征在于，
安装所述吊挂结构包括：
在所述旋转头上安装所述眼板；以及
将与吊环绳连接的吊挂板固定在所述眼板上，
通过所述吊环由所述第一吊车吊起所述翼结构。
3. 如权利要求2所述的风车的组装方法，其特征在于，
所述多个翼是三个翼，
在所述旋转头上安装所述眼板包括：
在与所述三个翼中的一个翼相反侧的所述旋转头的部分上固定所述眼板。
4. 如权利要求2或3所述的风车的组装方法，其特征在于，
将所述吊挂板固定包括：
将所述销穿过所述多个突起部和所述吊挂板的孔；以及
在所述销中插入防脱销。
5. 如权利要求2或3所述的风车的组装方法，其特征在于，
吊起所述翼结构包括：
利用所述第一吊车的所述吊具通过所述吊环将所述翼结构吊起；以及
直到所述翼结构被吊起到规定的高度为止，利用第二吊车将所述多个翼中的至少一个翼的端部吊起。
6. 如权利要求5所述的风车的组装方法，其特征在于，还包括：
在利用所述第二吊车吊起的翼以外的所述多个翼上张挂索；以及
牵引所述索。
7. 如权利要求6所述的风车的组装方法，其特征在于，
牵引所述索包括：
按照使所述多个翼的旋转面相对于竖直面只倾斜规定角度的方式牵引所述索。
8. 如权利要求1所述的风车的组装方法，其特征在于，还包括：
在将所述翼结构安装在所述风车塔的吊舱上之后，从所述翼结构上取下所述吊挂结构。
9. 一种风车翼结构，其包括：
多个翼；
安装所述多个翼的旋转头；以及
被安装在所述旋转头上的吊挂结构，
所述吊挂结构包括：
眼板，其被安装在所述旋转头上并具有多个突起部，所述多个突起部分别具有孔；
吊挂板，其被固定在所述眼板上并具有与所述孔对应的孔；
销，其穿过所述多个突起部和所述吊挂板的所述孔，将所述吊挂板固定在所述眼板上；以及
防脱销，其被插入所述销中。
10. 如权利要求9所述的风车翼结构，其特征在于，
所述吊挂结构在所述旋转头上装拆自如。
11. 如权利要求9所述的风车翼结构，其特征在于，
所述吊挂结构还包括：
吊环绳，其旋转自如地结合在所述吊挂板上，在吊起所述翼结构时被使用。
12. 如权利要求9或10所述的风车翼结构，其特征在于，
按照使所述多个翼的旋转面从竖直面倾斜规定角度的方式在所述旋转头上安装所述眼板。
13. 如权利要求12所述的风车翼结构，其特征在于，
所述多个翼是三个翼，
所述眼板被安装在与所述多个翼中的一个翼相反侧的所述旋转头的区域。
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