CN101878178B - 在站点建立风力涡轮机的方法、风力涡轮机塔的运输、风力涡轮机塔和适合运输风力涡轮机塔的船 - Google Patents

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Abstract

在站点上建立风力涡轮机(1)的方法，其中，通过连接装置将风力涡轮机风轮装置(4)的至少一部分连接到风力涡轮机塔(2)上。该方法还包括如下步骤：将包含所述风力涡轮机风轮装置的所述至少一部分的所述风力涡轮机塔定位在所述站点；将风力涡轮机机舱(3)提升到所述塔上的使用位置；以及将所述机舱与所述风力涡轮机风轮装置的所述至少一部分直接或间接地连接。本发明还涉及风力涡轮机塔的运输以及适合运输风力涡轮机塔的船(10)。

Description

在站点建立风力涡轮机的方法、风力涡轮机塔的运输、风力涡轮机塔和适合运输风力涡轮机塔的船
技术领域
本发明涉及一种在站点建立风力涡轮机的方法、风力涡轮机塔及其使用。
背景技术
现代风力涡轮机的尺寸使得风力涡轮机的竖立通常需要非常专用的起重机，这种起重机适合于将风力涡轮机部件提升到地面或海平面上的显著高度。
所述起重机的数目有限，且与起重机有关的其它方面可因此导致使用过程中的滞后和增加费用的问题。
问题的严重性产生于通过大数目的起重机来提升到很高的高度，其包括在竖立现代风力涡轮机的过程，例如起重机塔部分，随后提升舱和旋转叶片。该很高的高度还进一步使起重机操作员在处理和定位风力涡轮机组件时需要很高的要求，例如，在将风力涡轮机叶片提升到风力涡轮机机舱或轮毂的安装位置时，其中同时不能使叶片碰到风力涡轮机例如风力涡轮机塔而损坏，从而使得提升复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种简化建立现代风力涡轮机的过程的技术。
本发明涉及一种在站点上建立风力涡轮机的方法，所述方法包括如下步骤：
通过连接装置将风力涡轮机风轮装置的至少一部分连接到风力涡轮机塔上；
将包含所述风力涡轮机风轮装置的所述至少一部分的所述风力涡轮机塔定位在所述站点；
将风力涡轮机机舱提升到所述塔上的使用位置；以及
将所述机舱与所述风力涡轮机风轮装置的所述至少一部分直接或间接地连接。
由此实现了风力涡轮机的竖立过程的简化，因为通过将风力涡轮机塔和风轮装置结合在同一起重机上减少了所需起重机的数目。
该过程的进一步简化是通过在将塔定位在基座上的过程中经由连接装置在塔与风轮装置之间建立的连接实现的。该连接可确保了在定位期间风轮装置更好的保持以及更好的风轮定向，并且特别是确保了风轮装置不会损害塔。
更进一步地，该建立风力涡轮机的方法对风不敏感，其在处理不断增重的风力涡轮机叶片时具有显著的优势。
有关机舱连接的术语“直接或间接”应当理解为在现代风力涡轮机的设计中通常建立的风轮装置和机舱的直接连接或通过轮毂进行的间接连接。
在本发明的一方面，所述风力涡轮机塔定位成与基座连接，将所述风力涡轮机塔定位在预先建立在所述站点处的基座上，或者在将所述塔和其它风力涡轮机部件安装在基座上之后安装所述基座。因此可以获得在高效的集成方案和通过独立运输的更简化的方案之间进行选择的自由度。
在本发明的另一方面，在制造工厂、在塔运输过程中的某些阶段、或在风力涡轮机站点，将所述风力涡轮机风轮装置的至少一部分例如风力涡轮机叶片连接到所述风力涡轮机塔上。因此确保了在合适的位置例如当塔和风轮装置被水平定位在制造工的地平面上、在装船前的码头上、或在船上例如用于竖立海上风力发电场的自升船上时，进行风轮装置的连接。
在本发明的另一方面，在进行与所述机舱的所述直接或间接连接时，相对于所述风力涡轮机塔调节所述风力涡轮机风轮装置的所述至少一部分的竖直位置。因此在连接的风轮装置和对应的轮毂凸缘和机舱之间，可以具有一个初始的安全距离。随后，两者之间的连接可以通过在连接装置中沿竖直方向调节风轮装置的位置来建立。利用风轮装置调节的远程控制，该调节可以一直进行直到上述相互距离减少或消除且例如可以从轮毂建立螺栓连接。
在本发明的另一方面，所述风力涡轮机风轮装置是一个或更多个风轮叶片。由此可以确保该一个或更多个旋转叶片可以安全地运输且安全地在安装站点安装，并且减少了安装时间和成本。
在本发明的又一方面中，在进行与所述机舱的所述直接或间接连接之后，将所述连接装置或其部件从所述风力涡轮机风轮装置的所述至少一部分和/或所述风力涡轮机塔拆卸。因此当风力涡轮机被配置在工作位置时可以拆除该连接装置，并在建立其它风力涡轮机时可以重复使用该连接装置。
在本发明的另一方面，所述机舱与直接或间接连接的所述风力涡轮机风轮装置的其他部件一起被提升，例如，与三个叶片中的连接到所述机舱的风轮轮毂上的呈“兔耳”构造的两个叶片一起被提升。因此可以在减少起重作业次数的情况下竖立风力涡轮机，例如一次作业包括了竖立连接有一个风力涡轮机叶片的塔，随后另一次作业包括了机舱的提升，该机舱例如与安装有呈“兔耳”构造的两个叶片，而不用进行单独提升风力涡轮机叶片的作业。
在本发明的又一方面中，所述风力涡轮机建立在海上站点。因此其确保了海上站点的风力涡轮机部件的运输和安装以高效率和节省时间的方式进行。
本发明还涉及风力涡轮机塔的运输，其中将风力涡轮机风轮装置的至少一部分安装到所述塔上，所述至少一部分例如是至少一个风力涡轮机风轮叶片。因此，可以确保塔和风力涡轮机风轮或其至少一部分以连接的状态运输，并且准备就绪用于在安装站点安装，而不需要进一步的连接过程。
本发明还涉及风力涡轮机塔，其包括用于连接风力涡轮机风轮装置的至少一部分的连接装置。因此通过塔与连接的风轮装置一起竖立，可以以简便的方式建立风力涡轮机。在本发明的此方面，该风力涡轮机塔不是布置在站点，而是准备就绪运输到站点，优选的定位在竖直方向。
在本发明的一个方面，风力涡轮机风轮装置的至少一部分连接到所述塔上，以执行在站点上建立风力涡轮机的方法。因此通过采用这种建立风力涡轮机的方法实现本发明的优选实施方式。
在本发明的一个方面中，所述连接装置包括在塔和所述风力涡轮机风轮装置的根部凸缘之间的一个连接元件。因此可以在塔和风力涡轮机叶片的凸缘之间建立牢固的连接，为在正常使用下将风能传输到轮毂做好准备。
在本发明的一方面中，所述连接装置包括在塔和所述风力涡轮机风轮装置之间的另一连接元件。通过利用该另一连接元件，可以确保在运输过程中、在塔的竖立过程中和随后的将叶片安装到轮毂的过程中，保持叶片沿着塔的表面稳定。如果需要，该另一连接元件的数量也可以多于一个。
在本发明的另一方面中，所述另一连接元件环绕所述风力涡轮机风轮装置的表面部分，并且在所述塔上具有一个或更多个连接点。因此可以建立柔性连接元件，当通过第一连接元件固定在所述根部凸缘上时，其能牢固的抓住风力涡轮机叶片或更松驰地将叶片支撑就位。
在本发明的另一方面中，所述塔上的所述连接点建立有例如电磁体的磁性装置。因此可以通过控制电源例如在调节风力涡轮机叶片的位置时在塔上方便地连接、拆卸和再次连接该连接元件。在本发明的另一方面中，该连接装置永久性地固定在塔上，并在站点竖立塔之后被保持，以在随后可能拆卸风轮或连接有风轮的机舱以例如进行维护或维修时使用，因此一个或可能的两个叶片可以固定到塔上并且风轮的其他部分可以拆除，可与机舱一起被拆除。
在本发明的另一方面中，所述连接装置包括调节装置，用于相对于塔或塔和轮毂/机舱调节所述风力涡轮机风轮装置的至少一部分。因此在建立风力涡轮机的过程中和建立之后，实现了更高的连接灵活性并且简化了连接。
在本发明的一个方面中，所述连接装置准备就绪用于将所述风轮装置的一个风力涡轮机叶片在所述机舱的使用位置附近保持在例如基本上竖直的位置。因此实现了本发明的一个优选实施方式，其中在风力涡轮机运输和建立过程中风力涡轮机叶片和塔构成了一个紧凑的单元。
在本发明的另一方面中，所述连接装置被设置为用于将所述风轮装置的两个或更多个风力涡轮机叶片在所述机舱的使用位置附近保持在例如基本上水平的位置。因此可以将整个风轮连接到塔上，确保在除了连接有例如具有两个或三个叶片的风轮的机舱/轮毂的塔之外，仅需在站点提升机舱/轮毂。
本发明还涉及在海上站点建立风力涡轮机的方法的使用。海上风力涡轮机和风力发电场的建立包括在通常严酷的环境中使用起重机的挑战并且需要使用更专用得多的起重机。从而，本发明在海上位置的应用具有显著的优势，尽管本发明也能用于陆基风力涡轮机的建立。
本发明还涉及一种用于运输一个或更多个风力涡轮机塔的布置有所述塔的船，其中，每个风力涡轮机塔连接有风力涡轮机风轮装置的至少一部分。上述塔优选布置在竖直位置中。
附图说明
下面将结合以下附图详细描述本发明。
图1示出了大型现代化风力涡轮机。
图2-5示意性示出了采用根据本发明的方法竖立海上风力涡轮机的步骤。
图6示出了根据本发明的风力涡轮机的连接装置的实施方式。
图7示出了根据本发明的风力涡轮机的连接装置的另一实施方式。
具体实施方式
图1示出了风力涡轮机1，其包括风力涡轮机塔2和定位在塔2顶部的风力涡轮机机舱3。风力涡轮机风轮4包括至少一个风力涡轮机叶片，例如附图中示出的三个风力涡轮机叶片5。风轮安装在轮毂6上，轮毂6通过延伸出机舱前部的低速轴连接到机舱上。
风力涡轮机塔2竖立在地平面或海平面8处的基座7上，这取决于风力涡轮机是陆陆上类型还是海上类型。
图2-5示意性示出了采用根据本发明的方法竖立海上风力涡轮机的步骤。
图2示出了将风力涡轮机在自升式船或驳船10的甲板上运输到海上站点的初始步骤。
风力涡轮机被拆卸并且分成几个部分运输，这些部分包括完整的风力涡轮机塔2和单元9，单元9包括机舱和轮毂，其中两个风力涡轮机叶片安装成“兔耳”构造，即三个叶片中的两个叶片安装在轮毂上并在运输过程中相对于水平面指向上方。
在安装塔之前，第三个叶片也在相对于机舱在确切的位置安装到塔上。为了将该叶片安装到塔上，连接装置装配到塔上，该连接装置例如包括在叶片的根部和尖端的连接元件11a,11b（如图所示）。
需要强调的是，可以在安装塔之前，将多个叶片例如两个或三个叶片装配到塔上。根据本发明的不同实施方式，同样被运输的机舱和轮毂的配置也可能改变，即如果三个叶片安装到塔上，该机舱和轮毂可以在其没有安装任何风轮叶片的情况下运输。
相对于海床和海平面8示出建立的用于海上风力涡轮机的基座7。
图中放大的部件进一步示出了位于驳船10甲板上的单元9，即包括机舱和轮毂的单元，其中两个风力涡轮机叶片安装成“兔耳”构造。
图3示意性示出了本发明的多个实施方式，其中示出了如何将安装有叶片的塔以大致竖直的位置运输。此外，多于一个的风力涡轮机可以同时被运输。
还示出了：类似于运输多于一个塔，也可以运输多于一个前述包括机舱和轮毂的单元9。
图4示出了风力涡轮机塔2的定位，其中在起重机12的辅助下将塔提升到基座7上的适当位置。示出了塔2，其连接有第三叶片5，该第三叶片5大致竖直悬挂在塔的具有连接装置的连接元件11a,11b的一侧上。
在本发明的另一实施方式中，在到达站点之前基座已经连接到塔上。此后使用起重机将塔与风力涡轮机的第三叶片和基座一起作为一个整体定位于站点上。
图5示出了“兔耳”构造的机舱/轮毂9，其在起重机12的作用下正被提升到塔的顶部并定位在塔上的工作位置。
一旦机舱3和轮毂6降到塔2上，本实施方式中第三叶片5和轮毂中的叶片凸缘的界面可以相对于彼此适当地定位，以允许叶片可以通过螺栓连接到轮毂上。
尽管如此，该第三叶片5也可以安装在连接装置的可调节的安装元件11a,11b上，以使叶片可以相对于轮毂被调节到正确的位置。当叶片已经通过螺栓安装到轮毂上时，该连接元件11a,11b被释放，且降低到基座入口平台以在建立其他风力涡轮机时重复使用。
图6示意性示出了具有可调节且可拆卸的连接装置的实施方式，其包括两个连接元件11a,11b，用于将风力涡轮机叶片5连接到风力涡轮机塔2。
连接元件11a包括用于抓住凸缘板13的装置，例如抓臂14，其从相对两侧接合凸缘板。该凸缘板通过多个螺栓连接元件在叶片凸缘17处连接到风力涡轮机叶片上。
在站点建立风力涡轮机的过程中，包括凸缘板13的连接元件11a将风力涡轮机叶片沿塔侧保持在竖直位置。当轮毂和第三叶片的凸缘已经通过一些螺栓连接时，可以通过移除上述多个螺栓连接元件而移除该凸缘板。
用于控制连接元件安装到塔上或随后从塔上拆卸下来的装置示意性地示为螺栓－螺帽连接件16，即可以被上紧或松开的连接件。
此外，塔侧示意性地示出为具有两个平行的轨道15a,15b，这些轨道可用于通过连接装置11a,11b调节和引导风力涡轮机叶片5，例如在动力驱动装置（未示出）的辅助下竖直上升或下降。
此外，连接装置11b被示为环绕风力涡轮机叶片5的一表面部分的带18，其在一个或更多个连接点19连接到塔2上，例如在塔的相对侧上的两个连接点连接到塔上。
该带完整地环绕叶片部分（360度+）或仅环绕叶片侧部和前边缘（如图所示）。
在一个实施方式中，带的端部可包括例如电磁体的磁性连接装置，允许带与钢塔建立牢固的连接。
连接元件可以各种不同方式构建，例如，利用穿过风力涡轮机叶片的螺栓或焊接于塔侧上的板。
图7示出了根据本发明的风力涡轮机塔2的另一实施方式，其中在建立风力涡轮机的过程中，通过起重机12将风力涡轮机塔定位于基座7上。
该实施方式示出了双叶片风轮的风力涡轮机叶片5连接到一个共同的连接装置11的根部凸缘上。该单一连接装置也通过例如多个螺栓的连接装置连接到风力涡轮机塔的上部。
在塔已经连接到基座上和双叶片风轮连接到轮毂上之后，风力涡轮机的舱和轮毂被提升到塔顶部的使用位置。该连接装置随后从叶片和塔上拆下。
附图标记列表
1风力涡轮机
2风力涡轮机塔
3风力涡轮机机舱
4风力涡轮机风轮
5风力涡轮机叶片
6风力涡轮机轮毂
7风力涡轮机基座
8地面或海平面
9机舱/轮毂以及“兔耳”构造的两个叶片的单元
10用于海上风力涡轮机的自升式船
11利用一个或更多个连接元件将风力涡轮机叶片连接到塔上的连接装置
11a连接元件
11b另一连接元件
12船用起重机或单独和独立的起重机
13连接元件的凸缘板
14用于凸缘板的抓臂
15a,15b用于引导连接装置的塔导轨
16拆卸装置
17用于随后连接到对应的轮毂凸缘的风力涡轮机叶片凸缘
18另一连接元件的环绕风力涡轮机叶片的表面部分的带
19连接点

Claims (14)

1.一种在站点上建立风力涡轮机的方法，所述方法包括如下步骤：
-通过连接装置将至少一个风轮叶片连接到风力涡轮机塔上；
-将包含所述至少一个风轮叶片的所述风力涡轮机塔定位在所述站点；
-将直接或间接地连接有其它风轮叶片的风力涡轮机机舱提升到所述塔上的使用位置；以及
-将所述机舱与所述至少一个风轮叶片直接或间接地连接。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述风力涡轮机塔定位成与基座连接。
3.如权利要求1所述的方法，其中，将所述风力涡轮机塔定位在预先建立在所述站点处的基座上，或者在将所述塔和其它风力涡轮机部件安装在基座上之后安装所述基座。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在进行与所述机舱的所述直接或间接连接时，相对于所述风力涡轮机塔调节所述至少一个风轮叶片的竖直位置。
5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在进行与所述机舱的所述直接或间接连接之后，将所述连接装置或其部件从所述至少一个风轮叶片和/或所述风力涡轮机塔拆卸下来。
6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述风力涡轮机建立在海上站点。
7.一种风力涡轮机塔，其中，至少一个风轮叶片连接到所述塔上，以执行根据权利要求1-6中任一项所述的在站点上建立风力涡轮机的方法。
8.如权利要求7所述的风力涡轮机塔，其中，所述连接装置包括一个连接元件，该连接元件至少固定到所述至少一个风轮叶片的根部凸缘上。
9.如权利要求8所述的风力涡轮机塔，其中，所述连接装置还包括位于所述塔和所述至少一个风轮叶片之间的另一个连接元件。
10.如权利要求9所述的风力涡轮机塔，其中，所述另一个连接元件环绕所述至少一个风轮叶片的一表面部分，并且在所述塔上具有一个或更多个连接点。
11.如权利要求10所述的风力涡轮机塔，其中，所述塔上的所述连接点建立有磁性装置。
12.如权利要求11所述的风力涡轮机塔，其中，所述磁性装置是电磁体。
13.如权利要求8或9所述的风力涡轮机塔，其中，所述连接装置包括用于调节所述至少一个风轮叶片相对于所述塔的位置的调节装置。
14.如权利要求8或9所述的风力涡轮机塔，其中，所述连接装置被设置为用于将所述至少一个风轮叶片在所述机舱的使用位置附近保持在基本上水平的位置。
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