CN101224855B

CN101224855B - 用于大型风电设备维修的起重机

Info

Publication number: CN101224855B
Application number: CN2008100103820A
Authority: CN
Inventors: 周秋生; 韩俊良; 刘银娥
Original assignee: Dalian Huarui Co Ltd
Current assignee: Dalian Huarui Heavy Industry Group Co Ltd
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2028-02-04
Also published as: CN101224855A

Abstract

本发明公开了一种用于大型风电设备的维修起重机，包括钢结构、起升驱动机构、专用吊具和电控系统，所述钢结构装在风电设备的机舱内，钢结构上装有起升驱动机构和小车及其牵引和防晃动装置，其特征在于还包括差重变倍率起升绳系，该绳系由钢丝绳、改向滑轮组、小车滑轮组、吊具滑轮组、固定滑轮组和固定点或平衡装置组成，钢丝绳的一端固定在起升驱动机构上，另一端则通过差重倍率绳系分别连接至专用吊具，在电气控制系统的控制下，实现重物的起升和下降。可替代现有的超大型流动起重机或浮吊，为大型风电设备提供了一种经济安全地起重方法和路线。

Description

用于大型风电设备维修的起重机

技术领域

本发明涉及一种专门适用于特定地区或特殊目的的起重机，尤其涉及风电设备维修起重机。

背景技术

当分布在风场中的每一台风力发电设备投入运行后，不可缺少的定期的维护和不确定的紧急维修便离不开起重设备。

在现有技术中，应用于风力发电设备，主要指桨叶和机舱内的增速器、发电机、变压器等维修的起重技术通常有以下几种：

(1)完全依靠外部的起重机，主要用于微型或小型风力发电设备。

(2)自带小型起重设备与借助外部起重机，机舱内配有起重量数百公斤级的小型电动维修起重机，用于日常工具、加油等小件的起重。较重的部件如增速器、叶片等一旦需要维修或更换，则调用大吨位流动式起重机，将整个叶片和轮毂或是整个机舱全部拆下修好后再复位。主要用于中型或小型风力发电设备。

(3)借助于一种安装在塔筒上部的可拆装的变幅式起重机，这种起重机基于将大型风电设备按大件分步安装的思路，用于设备的初始安装，当然也具有维修时分步拆装的起重功能。但这种起重机本身的装卸仍然需依靠外部起重机。

(4)在其他设备上采用的维修起重机，转用于风机设备的维修。这种起重设备通常以最大起重件的重量为基准来设置起重量和固定的起升钢丝绳倍率。该起重量吨位及其以下的所有重量都是通用的。常规的起重机还有采用两套起升机构即主副钩的方式，来解决起重量变化大导致的大马拉小车的问题。这对于使用率低的设备来讲是一种浪费。

(5)海上风电设备安装时采用的双浮吊或单浮吊，也可转用于风电的大部件组装或其维修。

总之，对于大型风电设备，无论采用整体机舱起重还是分大件起重组装的技术路线，都需要起升高度超百米、起重量数十甚至超百吨的超大型流动式起重机。一般风电场大都地处偏僻的草原，海滩，浅海和海岛等交通不便的地区，且各风电机组分布范围广，及时调用超级大吨位起重机并非易事。电厂备用这样的设备又很不经济，而且吊装周期长，吊装及运输成本高。使用这种大型流动式起重机的起重技术，在我国现阶段来说既不便利又很昂贵。

国内外大型风电设备均处于开发的起步阶段，能够满足大型风电设备维修特别是适应国内实情的维修起重技术仍在探索之中。

发明内容

本发明的目的在于开发大型风力发电设备正常维护和应急维修兼备的起重机。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种用于大型风电设备的维修起重机，包括钢结构、起升驱动机构、专用吊具和电控系统，其中所述的钢结构装在风电设备的机舱内，钢结构上装有起升驱动机构和小车牵引及其防晃动装置，其特征在于还包括差重变倍率起升绳系，该绳系由钢丝绳、改向滑轮组、小车滑轮组、吊具滑轮组、固定滑轮组和固定点或平衡装置组成，钢丝绳的一端固在起升驱动机构上，另一端则通过差重变倍率起升绳系分别连接至专用吊具，在电器控制系统的控制下，实现重物的起升与下降。

所述的差重变倍率起升绳系具有4种不同的连接方式，形成I、II、III和IV种工作路径，其中：

路径I，钢丝绳的一端固定在起升机构上，另一端经改向滑轮，小车滑轮至专用吊具；

路径II，钢丝绳的一端固定在起升机构上，另一端经改向滑轮，小车滑轮组绕过吊具滑轮组两次，回到小车滑轮组至改向滑轮组和平衡固定装置上固定；

路径III，钢丝绳的一端固定在起升机构上，另一端经改向滑轮，安装于轮毂外部上方的固定滑轮，穿过轮毂上开的小孔，绕过吊具滑轮组上到轮毂内部上方的固定滑轮，再下到吊具滑轮组反至轮毂内部上方的固定点固定；

路径IV，钢丝绳的一端固定在起升机构上，另一端经改向滑轮，小车滑轮组绕过吊具滑轮组两次，回到小车滑轮组，至改向滑轮后固定在平衡装置上和/或再经改向滑轮，小车滑轮组绕过吊具滑轮组两次至小车滑轮，经改向滑轮至固定点或到达起升机构上固定。

所述的经改向滑轮而至固定点或到达起升机构上固定，是指将钢丝绳的另一端固定于放置在地面的起升机构上，钢丝绳需经固定滑轮改向，当采用固定点时，则不需采用平衡装置。

所述的小车牵引及其防晃动装置由小车、牵引机构、牵引绳、连接点和固定滑轮组成，其中所述的牵引机构以其驱动扭矩驱动牵引绳，牵引绳绕过固定滑轮连接在小车行走方向的前后侧，形成闭合链；顺时针转动使得小车向左运行，反之亦然；牵引机构和固定滑轮均固定在钢结构上，无论小车行走与否，均受到牵引绳的约束，从而防止小车因轨道晃动而产生的随意移动。

与现有技术相比较，本发明的优点主要表现在：

1.根据不同的起重量，按照重量与倍率成正比的原理，选择了多级变倍率方式。以日常维护优先确定主要参数，兼顾偶然可能出现的最大起重量，重量与速度得到合理的匹配，能够获得最经济的使用效果。

2.利用轮毂的承载能力和有限空间，实现了机舱外叶片从机上到基础面的起重功能。

3.起重机在机舱内设置，可满足舱内各部件从机上到基础面的起重需求，维护和维修使用及时。

4.如果需要在大起重量时提高其速度，可以在机舱、地面和/或船甲板上增加一台起升驱动机构。

5.起重过程中施工人员不必出舱外即可完成作业，杜绝了高空舱外作业的安全隐患。

附图说明

本发明有附图4幅，其中：

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的左视图；

图3是本发明的差重变倍率起升绳系的结构示意图；

图4是小车牵引及防晃动装置的示意图。

在图中：1、钢结构 2、起升驱动机构 3、差重变倍率起升绳系 4、小车牵引及防晃动装置 5、专用吊具 6、电气控制系统 2.1装在机舱中的起升驱动机构 2.2装在地面的起升驱动机构 3.1钢丝绳 3.2.1～3.2.5改向滑轮组 3.3.1～3.3.7小车滑轮组 3.4.1～3.4.6吊具滑轮组3.5.1～3.5.3固定滑轮组 3.6.1～3.6.3固定点或平衡装置。

具体实施方式

如图1～4所示的一种用于大型风电设备的维修起重机包括：钢结构1，起升驱动机构2，差重变倍率起升绳系3，小车及其牵引和防晃动装置4，专用吊具5和电气控制系统6，以一个驱动单元即起升驱动机构2.1为主体，通过变换绳系的缠绕方式，即路径I，II，III和IV，使用专用吊具5.1～5.4，即可实现机舱内小型部件的正常起重功能，又可满足实施中大件大修时的起重需要，而且还能够兼顾到机舱之外的叶片的起重之需。

本发明中的小车采用双联驱动牵引装置，不仅能够牵引小车行走，有效地防止小车因机舱晃动可能产生的水平移动和跳动，而且可平衡起重小型部件时起升绳的单向张力，保证小车运行安全可靠及停位准确。

对起重机电气和控制设计，采用了变频调速驱动系统，具有起重量和起升高度显示与限制保护，能确保起重机的运行平稳，安全可靠。下面结合附图对发明的结构特征作进一步说明：

1.钢结构

在符合风电整机及机舱空间最小布置要求的前提下，钢结构1能满足起升驱动机构2，差重变倍率起升绳系3，小车及其牵引和防晃动装置4的承载与连接要求。

2.起升驱动机构

起升驱动机构2通过差重变倍率起升绳系3和连接专用吊具5，在电气控制系统6的控制下，实现重物的起升与下降的功能。并在小车及其牵引和防晃动装置4的支承和作用下，使重物在设定的范围内移动。

3.差重变倍率起升绳系

差重变倍率起升绳系3，将几种常规的起升钢丝绳缠绕方式进行了有机的结合，构成了一个新的起升绳系统。以易行的变换绳缠绕方式，使轻重不一的部件在所对应的重量档位上具有其相关的经济起升和下降速度。不仅具有机舱内设备的起重功能，而且还能够兼顾到机舱之外的叶片的起重之需。

差重变倍率起升绳系3由钢丝绳3.1，改向滑轮组3.2.1，3.2.2，3.2.3，3.2.4，3.2.5，小车滑轮组3.3.1，3.3.2，3.3.3，3.3.4，3.3.5，3.3.6，3.3.7，吊具滑轮组3.4.1，3.4.2，3.4.3，3.4.4，3.4.5，3.4.6，固定滑轮3.5.1，3.5.2，3.5.3，固定点或平衡装置3.6.1，3.6.2，3.6.3组成。见附图3差重变倍率起升绳系。

通过下列几个路径，实现风电设备维修起重机的四个起重功能。钢丝绳3.1的一端固定在起升驱动机构2.1上，另一端分别至：

路径I，改向滑轮3.2.1，3.2.2，小车滑轮组3.3.1至专用吊具5.1。适用于机舱内部设备的经常性维护，可起重如工具及加油等小部件从机舱后部的舱口出入。

路径II，改向滑轮3.2.1，小车滑轮组3.3.2，3.3.3绕过吊具滑轮组3.4.1，3.4.2两次，回到小车滑轮组3.3.4至改向滑轮3.2.3和平衡固定装置3.6.1上固定。适用于起重机舱内中等重量设备的正常性维修，可起重如发电机和变压器等从机舱后部的舱口出入。

路径III，改向滑轮3.2.1，3.2.2，安装在轮毂外部上方的固定滑轮3.5.1，穿过轮毂上开的小孔，[绕过吊具滑轮组3.4.3上到轮毂内部上方的固定滑轮3.5.2，再]下到吊具滑轮组3.4.4反至轮毂内部上方的固定点3.6.2固定。适用于起重机舱外的叶片及其变浆驱动等部件的正常性维修，可起重这些件从轮毂上安装叶片的孔出入。

路径IV，改向滑轮3.2.1，小车滑轮组3.3.2，3.3.3绕过吊具滑轮组3.4.1，3.4.2两次，回到小车滑轮组3.3.4，至改向滑轮3.2.3，固定平衡装置3.6.1上固定和/或再经改向滑轮3.2.4，小车滑轮组3.3.5，3.3.6绕过吊具滑轮组3.4.5，3.4.6两次至小车滑轮3.3.7，经改向滑轮3.2.5至固定点3.6.3，或到达起升驱动机构2.2上固定。如果起升驱动机构2.2放在地面，则需要经固定滑轮3.5.3改向。当采用3.6.3时，则不用3.6.1。适用于起重机舱内最重部件的正常性维修，可起重如增速器从机舱后部的舱口出入。

在该系统中，起升驱动机构2.1正常设置在机舱内，而起升驱动机构2.2可设置在机舱内或基础地面上。当增加起升驱动机构2.2时，可以提高起重的工作速度，也可在不改变起升驱动机构2.1卷筒尺寸的情况下，增强起重机对起升高度变化调节的适应能力。小车滑轮组3.3.1，3.3.2，3.3.3，3.3.4，3.3.5，3.3.6，3.3.7设置在小车及其牵引和防晃动装置4上。吊具5.1，5.2，5.3，5.4和吊具滑轮组3.4.1，3.4.2，3.4.3，3.4.4，3.4.5，3.4.6按需配置。固定滑轮3.5.1，3.5.2，3.5.3分别与轮毂或机舱内的钢结构1相联接。固定点或平衡装置3.6.1，3.6.2，3.6.3分别与轮毂或机舱内的钢结构1相联接。

4.小车及其牵引和防晃动装置

小车及其牵引和防晃动装置4由小车4.1，牵引机构4.2，牵引绳4.3，连接点4.4，固定滑轮4.5等组成。见附图4小车牵引及其防晃动装置。

牵引机构4.2所产生的驱动扭矩，驱动牵引绳4.3，牵引绳4.3绕过固定滑轮4.5，连接在小车行走方向的前后侧，形成闭合链。瞬时针转动使得小车向左运行，逆时针转动小车则向右运动。牵引机构4.2和固定滑轮4.5均固定在钢结构1上，无论小车行走与否，均受到牵引绳的约束，因此，可有效地防止小车受到轨道的晃动而产生的随意移动。

5.专用吊具

专用吊具5由吊钩5.1，吊环5.2，吊耳5.3，吊梁5.4组成。其中吊梁5.4又是由两个吊环5.2与连接梁组合而成的。

根据不同的起重对象和起重工艺选用不同的吊具。

6.电气控制系统

该起重机电气和控制设计，采用了变频调速驱动系统，起重量和起升高度显示与限制保护，以确保起重机的运行平稳，安全可靠。

Claims

1.一种用于大型风电设备的维修起重机，包括钢结构(1)、起升驱动机构(2)、专用吊具(5)和电控系统(6)，其中所述的钢结构(1)装在风电设备的机舱内，钢结构上装有起升驱动机构(2)和小车牵引及其防晃动装置(4)，其特征在于还包括差重变倍率起升绳系(3)，该绳系由钢丝绳(3.1)、改向滑轮组(3.2.1，3.2.2，3.2.3，3.2.4，3.2.5)、小车滑轮组(3.3.1，3.3.2，3.3.3，3.3.4，3.3.5，3.3.6，3.3.7)、吊具滑轮组(3.4.1，3.4.2，3.4.3，3.4.4，3.4.5，3.4.6)、固定滑轮组(3.5.1，3.5.2，3.5.3)和固定点或平衡装置(3.6.1，3.6.2，3.6.3)组成，钢丝绳(3.1)的一端固定在起升驱动机构(2)上，另一端则通过差重变倍率起升绳系(3)分别连接至专用吊具(5)，在电器控制系统(6)的控制下，实现重物的起升与下降。

2.根据权利要求1所述的用于大型风电设备的维修起重机，其特征在于所述的差重变倍率起升绳系具有4种不同的连接方式，形成I、II、III和IV种起重工作路径，其中：

路径I，钢丝绳(3.1)的一端固定在起升机构(2)上，另一端经改向滑轮(3.2.1，3.2.2)，小车滑轮(3.3.1)至专用吊具(5.1)；

路径II，钢丝绳(3.1)的一端固定在起升机构(2.1)上，另一端经改向滑轮(3.2.1)，小车滑轮组(3.3.2，3.3.3)绕过吊具滑轮组(3.4.1，3.4.2)两次，回到小车滑轮组(3.3.4)至改向滑轮组(3.2.3)和平衡固定装置(3.6.1)上固定；

路径III，钢丝绳(3.1)的一端固定在起升机构(2.1)上，另一端经改向滑轮(3.2.1，3.2.2)，安装于轮毂外部上方的固定滑轮(3.5.1)，穿过轮毂上开的小孔，绕过吊具滑轮组(3.4.3)上到轮毂内部上方的固定滑轮(3.5.2)，再下到吊具滑轮组(3.4.4)反至轮毂内部上方的固定点(3.6.2)固定；

路径IV，钢丝绳(3.1)的一端固定在起升机构(2.1)上，另一端经改向滑轮(3.2.1)，小车滑轮组(3.3.2，3.3.3)绕过吊具滑轮组(3.4.1，3.4.2)两次，回到小车滑轮组(3.3.4)，至改向滑轮(3.2.3)后固定在平衡装置(3.6.1)上固定和/或再经改向滑轮(3.2.4)，小车滑轮组(3.3.5，3.3.6)绕过吊具滑轮组(3.4.5，3.4.6)两次至小车滑轮(3.3.7)，经改向滑轮(3.2.5)至固定点(3.6.3)或到达起升机构(2.2)上固定。

3.根据权利要求2所述的用于大型风电设备的维修起重机，其特征在于所述的经改向滑轮(3.2.5)而至固定点(3.6.3)或到达起升机构(2.2)上固定，是指将钢丝绳(3.1)的另一端固定于放置在地面的起升机构(2.2)上，钢丝绳需经固定滑轮(3.5.3)改向，当采用固定点(3.6.3)时，则不需采用平衡装置(3.6.1)；当采用起升机构(2.2)时，平衡装置(3.6.1)可用或不用。

4.根据权利要求3所述的用于大型风电设备的维修起重机，其特征在于所述的小车牵引及其防晃动装置由小车(4.1)、牵引机构(4.2)、牵引绳(4.3)、连接点(4.4)和固定滑轮(4.5)组成，其中所述的牵引机构(4.2)以其驱动扭矩驱动牵引绳(4.3)，牵引绳(4.3)绕过固定滑轮(4.5)连接在小车行走方向的前后侧，形成闭合链；顺时针转动使得小车向左运行，逆时针转动，小车向右运行；牵引机构(4.2)和固定滑轮(4.5)均固定在钢结构(1)上，无论小车行走与否，均受到牵引绳的约束，从而防止小车因轨道晃动而产生的随意移动。