CN101287904B - 风力涡轮机叶片上的附接装置和利用这些装置检修的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于风力涡轮机的叶片，所述叶片配备有用于附接检修设备(401)、(402)的附接装置(103)，所述附接装置附接在叶片外部并可从叶片外部接触。它们在不用时可以定位在腔室内并被覆盖。因此，可以实现在这样的附接装置不会影响叶片的空气动力特性的情况下，在叶片水平定位的状态下检修和修理叶片。一种可能方案是在制造期间封闭这种腔室，但是该腔室以后可以被破坏打开。另外，本发明涉及以这种叶片为特征的风力涡轮机，以及当叶片安装在风力涡轮机上时对其进行检修的方法，其中，检修设备附接到叶片中的至少一个附接装置。还要提到，在安装叶片时可以使用所述附接装置。

Description

风力涡轮机叶片上的附接装置和利用这些装置检修的方法

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的叶片和对安装在风力涡轮机上的这种叶片进行检修的方法。

背景技术

对风力涡轮机上的叶片进行检查和修理涉及高财政成本，这一方面是由涡轮机不工作时的收益损失造成，另一方面是由检查和修理工作本身造成。一个选择是拆下受损叶片并直接安装另一个叶片，从而使涡轮机能够迅速地恢复工作。然而，这种做法所涉及的成本是相当可观的，一方面是因为新的叶片，另一方面是因为用于安装的起重机、船只或直升机，还要加上的是，更换只可能在无风天气情况下进行，这就引起了问题，尤其是在离岸涡轮机的情况下。

除非损坏很大，否则在大多数情况下可以在叶片安装在风力涡轮机上的同时进行叶片的检修和修理。这项工作通常在叶片沿塔架(tower)处于竖直位置时利用与叶片一起的各种工作平台完成。工作平台由起重机从重型车辆或船只搬运并且连接到塔架或轮轴(hub)上。可替代地，可以由从机舱沿着叶片绕绳下降的工作人员进行检查，但是，这项工作很难在足够安全的情况下完成。然而，如上所述，使用移动式起重机和带有起重机的船只会产生高成本。还需要补充的是，在竖直定位的叶片上，修理区域比较受限制，并且并非所有的修理工作都能在竖直面上适当地进行。

由WO 2004/070203可知，在叶片保持在水平位置上时将叶片安装于风力涡轮机上。为了能够提升叶片，叶片具有完全贯穿叶片壳体的一个或两个孔，起重装置安装至所述孔。所述孔在安装之后被封闭以防止水土进入，并且不会破坏叶片的空气动力特性，因此，它们在叶片的检修和日常维修的情况下不适用；它们只有正在安装叶片时有用。这种方法的另一显著缺陷在于，在孔周围很大区域内，穿过整个叶片壳体的孔不可避免地显著降低了层压结构(laminate)的强度和刚度，并因此降低了叶片的强度和刚度。因此，只有相隔较远距离的少数孔是可以勉强接受的，这意味着，这种孔在检修作业中不适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检修叶片的方法，从而有可能在更好的条件下、以更灵活的方式和利用更少的设备更好地检查叶片的较大区域。

因此，本发明涉及一种用于风力涡轮机的叶片，其包括至少一个用于附接检修设备的附接装置，所述附接装置附接在叶片外部并易于从叶片外部接触到。

因此，可以获得以下优点，即，当叶片安装在风力涡轮机上时，检修设备、工作人员的安全绳索、安全网、工作平台等可以按照简单且安全的方式附接到叶片上。因此，可以在叶片处于水平状态的情况下进行检修和修理，从而避免使用例如起重机等的昂贵起重设备。工作人员的安全性与绕绳下降相比也得到提高，这是因为他们由此能够以安全的方式锁定在叶片上。而且，与叶片处于其竖直位置的情况相比，有可能一次检修叶片的较大区域，这使得能够在无需拆卸叶片的情况下进行大规模操作或改进。利用附接装置，还有可能覆盖叶片的大部分，因此，如果有的话，可以在修理期间控制重要的参数，诸如温度和湿度。

同样，附接装置在叶片要进行运输和安装时是有利的，因为它们能够改进对叶片运动的控制。同时，与通常使用几根皮带将叶片提起的情况相比，可以在整个叶片上获得更为均匀的载荷分布。

而且，附接装置可用于固定诸如挡板或阻流板的空气动力学部件或者用于定期悬挂广告标语，等等。

一个实施例涉及如上所述的用于风力涡轮机的叶片，其中，在附接装置不使用时，附接装置定位成使叶片的表面基本平滑。因此可以确保附接装置在叶片旋转期间不影响其空气动力特性，因此也不影响风力涡轮机的产率。

根据一个实施例，当附接装置不使用时，附接装置的顶面与叶片表面齐平。

根据另一实施例，当附接装置不使用时，附接装置由挡板至少部分地覆盖。因此，可以保证叶片的空气动力特性得以保持，同时保证易于从叶片外部接触到附接装置。

本发明的一个实施例还包括如上文全部或一部分所述的风力涡轮机叶片，其中，多个附接装置沿叶片的前缘和后缘向下定位、定位于叶片两侧和/或沿叶片的主层压结构定位。因此，实现了能够从叶片的主要部分接触到附接装置，从而产生与检修和修理相关的更大程度的灵活性。

根据本发明的一个实施例，附接装置包括螺纹或孔环。因此，检修设备的绳索、棒材和其他类型的部件可以按简单、方便的方式附接到其上，同样，有可能在很大程度上使用标准设备。

根据一个实施例，叶片包括一个或多个附接装置，附接装置还包括用于光源、引导电线和/或传导雷电的装置。因此，实现的有利的方面是，装置为多功能的，因此若干个功能可以整合到同一个装置中，并且在一次操作和一个地方安装到叶片上或叶片中。

此外，本发明涉及一种风力涡轮机，其包括至少一个如上文一个或多个实施例所述的叶片。其具有与通过具有附接装置的叶片所述相关的优点。

另外，本发明涉及一种检修安装在风力涡轮机上的叶片的方法，所述方法包括将检修设备附接到叶片中的至少一个附接装置上，所述附接装置附接在叶片外部并易于从叶片外部接触到。

根据本发明的方法的一个实施例还涉及将叶片定位在基本水平位置和/或使叶片围绕其纵向轴线转动。因此，为了进行修理或其它类型的检修，可以接触到叶片的全部区域，此外，叶片可以相对于例如工作平台或覆盖帐篷的附接而进行最佳定位。使叶片围绕其纵向轴线转动或纵摇叶片还可以使叶片的前缘和后缘根据检修需要而面向上方或下方。水平工作位置还使得能够在叶片中钻孔，并且允许工作人员安全地站立在叶片内并从内部修理和检修叶片。

此外，本发明涉及对如上所述叶片进行检修的方法，其中，将工作人员的安全绳索、覆盖帐篷或工作平台附接到叶片中的至少一个附接装置上。如上所述，本发明的优点在于，叶片可以在不使用起重装置的情况下进行检修，并且有可能在良好控制的情况下修理叶片上的较大区域。

附图说明

下面将参考附图描述本发明，其中：

图1显示了根据本发明在风力涡轮机的叶片上进行检修的情况；

图2显示了附接到风力涡轮机的叶片上的覆盖帐篷；

图3显示了利用根据本发明的多种附接装置将叶片安装在风力涡轮机上的情况；

图4-6显示了利用根据本发明的附接装置将工作平台固定到风力涡轮机叶片上的各种选择方案；

图7显示了附接装置在叶片上的可能位置；

图8为叶片的横截面视图，其中显示了用于根据本发明的附接装置的各种位置；

图9显示了叶片上的附接装置的一个实施例的横截面视图；

图10显示了从上方以倾斜角度观察的叶片上的附接装置的另一实施例；

图11-13显示了根据本发明的附接装置的各种实施例；和

图14-16显示了用于覆盖根据本发明的附接装置的各种选择方案的横截面视图。

具体实施方式

图1显示了风力涡轮机101(从正面观察)，其中，预弯曲叶片102之一定位在其水平或大致水平位置，以便使得能够根据本发明进行修理或检修。往常，在修理或检查叶片时，叶片处于其竖直位置，同时工作人员104位于悬吊的工作平台中或者由吊篮和悬吊绳索(rappel)悬挂到叶片上。如图1所示，根据本发明的叶片配备有多个附接装置103，工作人员104和/或检修设备105可以附接到所述附接装置上。因此可以实现，工作人员104能够在叶片102处于其水平位置时在所述叶片102上安全地四处移动。这样，与在竖直表面上可能进行的修理相比，这还使得有可能修理更为广泛和更为复杂的叶片损坏情况，于是更加有可能避免涉及拆卸和更换受损叶片的成本。同时，这种方法具有能在不使用起重机等的情况下检查或修理叶片的优点，这一优点尤其是在涉及离岸风力涡轮机时更加突出。根据本发明，附接装置103在不用时被全部或部分地覆盖，因此，在操作时，附接装置最小程度地影响叶片的空气动力特性。可以设想，附接装置103构置为既用于附接绳索和钢丝106，又用于附接各种类型的棒材和导轨等等。图9-16显示了这类附接装置的各种实施例。

图2显示了安装在风力涡轮机(未显示)上的叶片102，覆盖帐篷201位于所述叶片上。帐篷利用叶片上的附接装置103附接到叶片上，从而一方面用于保证改善工作人员的工作条件(遮蔽和覆盖)，另一方面用于保证在较大的给定修理区域范围内提供例如比温、有限湿度等的最佳条件。同样，帐篷可以构置成使得例如通过构置于叶片下面的某些类型的外加底部来封装叶片，因此帐篷还给作业中的工作人员提供安全网。

根据本发明的附接装置103在将叶片运输和安装到风力涡轮机方面也可很有利。如图3所示，通过利用附接装置103完全或部分地提升叶片，与利用围绕叶片安装的几条皮带提升叶片的方案相比，在叶片上实现了更为均匀分布的载荷。同样，改进了对叶片运动的检查和控制。

在下面的图4-6中，显示了工作平台401或其它检修设备可附接到根据本发明的附接装置103上的各种方式。在所有这些附图中，叶片102以横截面视图的方式显示并且围绕叶片纵轴转动不同的角度。

图4概要说明了根据本发明的一个实施例的工作平台401如何定位在叶片102的下面，并因此使得能够在叶片的底面上进行检修。在所示实施例中，工作平台401附接到位于叶片顶面上的附接装置103。同样，可以设想，附接装置定位在叶片的底面上或定位在叶片的两侧上。修理或检查叶片底面的可选方案是通过允许叶片围绕其纵向轴线旋转半周和从上面对其进行检修来实现的。在图4中，工作平台描绘为由钢丝402悬挂起来，但是还可以由棒材悬挂起来或构造为脚手架等。

图5和6图解说明了叶片的后缘501和前缘601如何按照本发明的实施例进行检修。通过使叶片102围绕其纵向轴线旋转，叶片可以定位成使前缘或后缘面向下方，因此，可以构建工作平台401或机架以达到要被检查或修理的叶片区域的上面或下面。图5显示了悬挂在叶片的后缘501下面并通过位于叶片102上的多个附接装置103悬挂的工作平台。图6显示了横跨叶片601的前缘构建的工作平台或脚手架。同样地，可以想到，根据希望优先接触到的叶片区域，叶片可以围绕其纵向轴线或多或少地转动。

如上所述，叶片可以配备有多个沿着叶片的附接装置103，如图7所示，其中，所述附接装置沿着前缘501和后缘601布置成两排701。根据一个实施例，所述装置在接近叶片根部702的地方彼此靠得较近，在向外朝向叶片尖部703的地方具有较大间隔，因此，如果叶片通过附接装置提升的话将实现更为均匀的载荷分布。根据一个实施例，附接装置布置为直排以使得能够在其中安装导轨。在设备要在导轨上运输或者可选择地使能够拉动位于其后的安全绳索的工作人员滑动固定的情况下，这种轨道将是有利的。因此，还有可能使用多个用于在其间延伸的缆索的安全装置，其中保险钢丝等可以附接到所述安全装置上。附接装置还可以实现几项功能并有利地用于多个任务，例如配备有灯、用作用于雷电保护的多接收装置(multi-receptors)、用作刊登广告标语的悬挂物或者用作用于诸如阻流板或挡板的空气动力学装置的固定点。

图8是位于叶片壳体801中或其上的附接装置103的多种布置的剖视图。同样，在随后的附图中更详细地显示了附接装置。最通常地，叶片由连接前缘501和后缘601的两个或更多个叶片壳体801制成，并且具有内部支撑梁802。附接装置103安装成使工作人员能够从叶片外面接触到它们。对叶片空气动力特性重要的是，附接装置构置和定位成使它们根本不能或只能最小程度上到达叶片表面的上方。为了实现附接装置具有最大可能的强度，它们可以在叶片底面和顶面上定位在叶片壳体的主层压结构804中，即，在横跨支撑梁802的区域内，在此处所述层压结构最厚并具有最大强度和刚度。更靠近叶片的前缘501和后缘601定位的装置还可以有利地使得可以将某人或某物锁定在叶片102的较大区域上。

图9-16显示了根据本发明的附接装置的各种实施例。然而，它们仅用于举例说明示例性实施例，并且本发明决不仅局限于此。

图9是包括孔环901的附接装置的横截面视图，可以按任何其他方式勾住的绳索106等附接到所述孔环上。在这个实施例中，孔环表面902与叶片表面903齐平，从而确保具有基本连续的外观。在由纤维增强层压结构制成的叶片壳体的情况下，附接装置可有利地与层压结构整体模制而成。在这种情况下，如图所示，所述装置有利地具有位于该装置上的向外逐渐倾斜的表面905，由此实现了最佳固定在层压结构906中。而且，可以选择通过螺栓、螺钉等将附接装置附接到叶片上。

图10以从上方倾斜观察的方式描述了与图9所示类似的附接装置。附接装置钻孔埋装到叶片中，因此当装置不用时可以覆盖孔环901周围的腔室，并且叶片表面903保持平滑。通向孔环901的开口的特定构造可以呈现非常不同的形状，并且这对于本发明来说并不重要。

图11也是包括孔环901的附接装置103的横截面视图，检修设备(这里为绳索106)可以附接到所述孔环上。与图9中类似，附接装置103钻孔埋装到叶片102中，因此当装置103不用时，其表面903保持均一和大致连续。在这个实施例中，孔环901通过铰链11可转动地安装并且在装置要使用时向外翻转。使用之后，将孔环非常简单地回推至适当的位置。

同样，附接装置可以具有螺纹121，如图12和13所示。在图12中，附接装置上的螺纹121为内螺纹并且使螺栓122等能够拧紧。在图13中，附接装置包括其中安装有螺栓131的腔室132。

图14-16图解说明了完全或部分覆盖附接装置103的各种方式。在所示实施例中，附接装置全部嵌入叶片102中，以使它们的表面在覆盖状态下与叶片表面903齐平。不管附接装置是否包括孔环或螺纹等，可以选择的是，腔室132可以由一个或多个挡板141覆盖。它们可以通过如图14所示的铰链142安装并且设计为向上翻转或向内压以能够接触到附接装置。同样，挡板可以由具有弹性的材料151制成，例如橡胶或软塑性材料。这显示于图15中。图16显示了另一实施例，其中，挡板141通过弹簧161安装并且可以向下压入腔室中。

根据本发明的一个实施例，腔室在叶片模制期间用例如泡沫等材料填充并且象叶片的剩余部分一样涂覆有凝胶涂层；但是，它的位置可以用各种方式表示。当(或如果)需要接触到附接装置时，通过破坏表面可以容易地提供这种接触。在使用之后，腔室被再次填充，并且表面通过涂敷顶部涂层而变平整。

应当清楚，可以对本说明书和附图中公开的发明进行改进或变化，同时仍然包括在下列权利要求的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种用于风力涡轮机的叶片，其特征在于，包括至少一个用于附接检修设备的附接装置，所述附接装置附接在叶片外部并可从叶片外部接触到，其中，所述附接装置定位成使得在附接装置不使用时，叶片表面基本平滑。

2.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，其中，当附接装置不使用时，附接装置的顶面与叶片表面齐平。

3.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，其中，当附接装置不使用时，附接装置由挡板至少部分地覆盖。

4.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，包括多个沿叶片的前缘和后缘定位的附接装置。

5.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，包括多个位于叶片两侧的附接装置。

6.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，包括多个在主层压结构中沿叶片定位的附接装置。

7.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，其中，所述附接装置包括螺纹。

8.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，其中，所述附接装置包括孔环。

9.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，其中，所述附接装置包括光源。

10.如权利要求1所述的用于风力涡轮机的叶片，其中，所述附接装置包括雷电传导装置。

11.一种风力涡轮机，其包括至少一个如权利要求1所述的叶片。

12.一种对安装在风力涡轮机上的叶片进行检修的方法，所述方法包括将检修设备附接到叶片中的至少一个附接装置，所述附接装置附接在叶片外部并易于从叶片外部接触到，其中，所述附接装置定位成使得在附接装置不使用时，叶片表面基本平滑。

13.如权利要求12所述的检修叶片的方法，还包括将工作人员的安全绳索附接到叶片中的至少一个附接装置上。

14.如权利要求12所述的检修叶片的方法，还包括使叶片定位在基本水平位置上。

15.如权利要求12所述的检修叶片的方法，还包括使叶片围绕其纵向轴线转动。

16.如权利要求12所述的检修叶片的方法，还包括将覆盖帐篷附接到叶片中的至少一个附接装置上。

17.如权利要求12所述的检修叶片的方法，还包括将工作平台附接到叶片中的至少一个附接装置上。

Images