CN102275071A - 风电机组多功能平台及叶片拆卸方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种风电机组多功能平台及叶片拆卸方法，该多功能平台包括：平台框架，其包括具有环形中心孔的基座以及两个相互平行的支臂；卷扬机构，用来实现平台的上下平移；数个塔筒抱紧机构，环绕固定在平台框架的环形中心孔的周缘，用来防止平台框架发生转动；移动小车，在该两个支臂上滑移；两个叶片调整支座与两组叶片拉拽机构，用来拉动叶片调整到合适的高度与角度；而使用该多功能平台进行叶片拆卸的方法，是利用卷扬机构将该多功能平台提升到塔筒的合适高度，然后利用移动小车将工作人员送到叶片的各吊点位置，系好吊带，再利用起重船、风机维修吊车以及叶片拉拽机构将叶片拆卸并平稳降落到运输船上。

Description

风电机组多功能平台及叶片拆卸方法

技术领域

本发明涉及一种海上风电机组的叶片维修平台，还涉及一种海上风电机组的叶片更换方法。

背景技术

为了人类的可持续发展、保护环境，低碳经济、节能减排，清洁能源成为经济发展的重要方向。作为清洁能源的重要组成部分，风力发电发展迅速。近年来，各地风场不断增多，陆地风场不断发展的同时，离岸型风场也已经开始建设。同时，随着风电技术的发展和机组性能逐步改进和提高，风电机组越来越经济和高效，单机容量也不断增大。

然而，随着风电机组单机容量的逐渐增大，机组各部件的长度和重量也在不断增加，这样，极大地增加了风电机组的维护难度，提高了维护成本。尤其是离岸型的风电机组，受海上风浪的影响，安装和维护的难度会大很多，对于维护所需设备的要求也更高。目前国内还没有专门用于海上风电机组的吊装设备，这样，海上风电机组的维护及大部件的更换，难度更大，成本更高，并且更换和维护所耗时间也会更长。

目前，很多大型风电机组自身配备了维修吊车，可以利用自带的维修吊车进行一些部件的更换和维护。但是，在大型风电机组的部件更换中，叶片的更换是非常困难的，利用风机自带的维修吊车无法完成叶片的更换。对于陆上风机，更换叶片时能使用的办法是把风机的整个叶轮卸下来，在地面上换好叶片后再把叶轮安装回风机上。这需要大型的设备、宽阔的场地并且需要拉风绳，维护难度非常大，成本非常高昂。而对于离岸型风机，由于没有专门用于海上风电机组吊装的设备以及场地因素制约，无法将叶轮整体拆卸和安装。

这样，亟需一种设备和方法来解决大型风电机组叶片更换的问题。

发明内容

为克服风电机组维护的困难，降低维护成本，提高风场建设的经济性和安全性，本发明的目的是提供一种用于风电机组叶片更换、叶片维护、塔筒维护的风电机组多功能平台以及一种叶片拆卸的方法，利用该设备并借助风机自带的维修吊车可以在不拆卸叶轮的情况下更换风机叶片，更换叶片时不需拉风绳，这样，对于场地的要求大大降低。并且，在拆卸和安装叶片时，可以降低设备受风浪的影响，降低叶片的更换维护成本，对于海上风场效果尤其明显。并且，利用该设备可以进行风机塔筒和叶片的定期维护。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：

一种风电机组多功能平台，其特征在于，该多功能平台包括：

平台框架，其包括具有环形中心孔的基座以及从该基座一侧延伸出去的两个相互平行的支臂；

卷扬机构，其是环绕该环形中心孔分布并固定在该基座上的至少三个牵引装置，用来实现平台的上下平移；

数个塔筒抱紧机构，环绕固定在平台框架的环形中心孔的周缘，该塔筒抱紧机构均具有伸缩动作机构与抱紧盘，该伸缩动作机构能够带动所述的抱紧盘向该环形中心孔的中心方向伸出；

移动小车，其在该两个支臂上滑移；

两个叶片调整支座，分别设置在两个支臂的伸出端上；

两组叶片拉拽机构，其一端分别与一个叶片调整支座相连。

在一个较佳的技术方案中：还包括数个防碰撞机构，每个防碰撞机构具有一个带柔软外表面的滚轮，该滚轮通过一个水平设置的滚轮轴枢设在一个滚轮座上，而该防碰撞机构的滚轮座安装在平台框架的环形中心孔的内周缘上。

在一个较佳的技术方案中：该抱紧盘具有一个弧面，弧面上垫有一层橡胶软垫。

在一个较佳的技术方案中：所述的伸缩动作机构是液压缸、丝杠螺母或者气动气缸。

在一个较佳的技术方案中：所述的叶片拉拽机构是手拉葫芦或电动葫芦。

在一个较佳的技术方案中：所述的牵引装置是电动卷扬机、液压动力卷扬机或电动葫芦。

在一个较佳的技术方案中：该移动小车的两端分别与该平台框架的两个支臂之间设有一个位移控制机构，并在该基座或者该移动小车上设有动力机构，用来驱动该位移控制机构运转，以调整该移动小车的位置。

在一个较佳的技术方案中：该位移控制机构包括固定在每个支臂两端的两个链轮以及卷绕在该两个链轮之间的链条，而该移动小车的两端分别与一个支臂上的该链条固定连接，该动力机构则包括固定在该基座上的蜗轮蜗杆机构，该蜗杆的动力源是手动动力、电机驱动、气压驱动或者液压驱动，该蜗轮的轴杆与其中一个链轮动力连接，并且两个支臂上的两套链轮用联轴器相连。

在一个较佳的技术方案中：在该平台框架的外侧固定有行走平台和护栏。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：

一种叶片拆卸方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)把平台框架吊到风机塔筒的两侧，并把平台框架的两部分组装到一起，使塔筒穿过平台框架的环形中心孔；

(2)把卷扬机构上的钢丝绳挂在风机机舱的吊点上，运行该卷扬机构，把平台平稳地吊到所需的高度；

(3)推出塔筒抱紧机构前端的抱紧盘，使平台与塔筒间产生摩擦力，有效防止平台框架的转动；

(4)在拆卸叶片之前，首先利用平台框架在叶片的三个位置分别系好吊带，一号吊带系在叶片的叶根一侧，二号吊带系在叶片的叶尖一侧，三号吊带与二号吊带错开一定距离并更靠近叶尖一侧；然后，把一号吊带、二号吊带均挂好在起重船的吊钩上，而三号吊带的两端各与一套叶片拉拽机构相连；再使用风机维修吊车挂好叶片根部；

(5)起重船的吊钩先放松，而风机维修吊车及两套拉拽机构都处于绷紧状态，以保持叶片的稳定；

(6)开始拆卸叶片根部螺栓，然后利用风机维修吊车及叶片拉拽机构配合，使叶片根部离开叶轮，此时，多功能平台不动，起重船的吊钩不使劲；

(7)叶片根部离开叶轮后，起重船缓缓拉紧二号吊带，保持叶片姿态不变，再使两套叶片拉拽机构与三号吊带分离；

(8)收回平台框架上的塔筒抱紧机构，利用卷扬机构把多功能平台降落到塔筒底部；

(9)然后利用风机维修吊车与起重船配合，把叶片缓缓往下放，当下落到合适高度后，通过调整使叶片由纵向变为水平方向，此时起重船通过一号吊带、二号吊带吊住叶片，摘掉维修吊车的吊钩，利用起重船把叶片横放在运输船上，至此，完成叶片的拆卸工作。

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：

1.配合风机自身的维修吊车，可不拆卸叶轮实现叶片的更换；

2.叶片更换受地域的影响小；

3.当在海上更换风机叶片时，由于在进行叶片精确对接时不受海浪的影响，解决了国内海上无专门设备吊装风机这一难题，可实现海上风机叶片的更换并降低了更换成本；

4.可进行风机塔筒和叶片的日常维护，操作人员的安全性更高，工作环境更舒适。

附图说明

图1是本发明提供的多功能平台的整体结构立体示意图；

图1A是图1的局部放大示意图；

图2是本发明提供的多功能平台的俯视图；

图3是本发明固定在塔筒上的整体结构示意图；

图4是本发明固定在塔筒上的侧视图；

图5是本发明的防碰撞结构的结构示意图；

图6是本发明的塔筒抱紧机构的结构示意图；

图7是使用本发明拆卸风机叶片的工作方式示意图。

具体实施方式

本发明提供一种多功能平台，如图1、图1A、图2所示，该平台由以下几部分组成：

1.平台框架1：其为各功能部件的安装基础，并给操作人员提供操作平台，方便操作人员进行工作；该平台框架1采用分体结构，分为前后布置的两部分，两部分之间通过螺栓连接，以方便运输和安装；在本实施例中，该平台框架1包括具有环形中心孔10的基座11以及从该基座11一侧延伸出去的两个相互平行的支臂12；

2.卷扬机构2：用来实现平台的上下平移，该卷扬机构2包括环绕该环形中心孔10分布并固定在该基座11上的至少三个电动卷扬机21；本实施例中，电动卷扬机21的数目为四个；当然，也可用液压动力卷扬机或者电动葫芦等多种牵引装置来替换上述电动卷扬机21；

3.防碰撞机构3：请参阅图5所示，其具有一个带柔软外表面的滚轮31，该滚轮31通过一个水平设置的滚轮轴32枢设在一个滚轮座33上；从图1中可以看到，该防碰撞机构3的滚轮座33安装在平台框架1的环形中心孔10的内周缘上，当平台框架1在塔筒上作上下滑动时，带柔软外表面的滚轮31可以缓冲平台框架1与塔筒9之间的撞击；

4.塔筒抱紧机构4：请参阅图6所示，其包括抱紧支座41、液压缸42、抱紧盘43与橡胶软垫44，该抱紧支座41固定在平台框架1的环形中心孔10的周缘，该液压缸42的缸体固定在该抱紧支座41上，该液压缸42的活塞杆则向该环形中心孔10的中心延伸，该活塞杆的端部固定有所述的抱紧盘43，该抱紧盘43具有一个弧面，弧面上垫有一层所述的橡胶软垫44；该塔筒抱紧机构4使用的时候，通过液压驱动，活塞杆推出其前端的抱紧盘43，通过该橡胶软垫44与塔筒9紧密压合，可使平台框架1与塔筒9间产生大的静摩擦力，有效防止平台框架1的左右转动，保证在工作时多功能平台的稳定性，抱紧机构4在平台不需要上下移动的时候才抱紧塔筒9，只用于限制平台框架1绕塔筒9旋转，平台框架1的升降限制仍然依靠卷扬机实现。当然，上述塔筒抱紧机构4的驱动不限于液压驱动，也可用梯形丝杠螺母、气动气缸等伸缩动作机构来替代上述液压缸42；

5.移动小车5：其两端分别与该平台框架1的两个支臂12之间设有一个位移控制机构，并在该基座11或者该移动小车5上设有动力机构，用来驱动该位移控制机构运转，以调整该移动小车5的位置；在本实施例中，该位移控制机构包括固定在每个支臂12两端的两个链轮51以及卷绕在该两个链轮51之间的链条52，而该移动小车5的两端分别与一个支臂12上的该链条52固定连接，该动力机构则包括固定在该基座11上的蜗轮蜗杆机构53，该蜗杆的动力源是手动动力，该蜗轮的轴杆与其中一个链轮51动力连接，并且两个支臂12上的两套链轮51用联轴器54相连，以保证同步旋转；

动力机构的动力源可以用电机驱动、气压驱动或者液压驱动来替换，该位移控制机构也可以采用齿轮齿条、同步带及带轮、或者丝杠螺母等来替代；当使用齿轮齿条作为位移控制机构的时候，齿条固定在该支臂12上，齿轮则安装在该移动小车5上，该动力机构也安装在该移动小车5上，为了保证同步旋转，两个齿轮也需要用联轴器54相连；

6.叶片调整支座6：设置在该支臂12的伸出端上，用来在更换叶片时，提供受力基础，依靠该支座实现叶片角度和位置的调整；在本实施例中，在两个支臂12的伸出端各设有一个叶片调整支座6；

7.行走平台和护栏7：固定在该平台框架1的外侧，方便操作人员在平台框架1上操作各个功能部件并保证操作人员的安全；

8.叶片拉拽机构8：更换叶片91时，用于调整叶片91角度和位移；本实施例中，所具有的两套叶片拉拽机构8可用手拉葫芦实现，该叶片拉拽机构8(即手拉葫芦)的一端挂在叶片91上的吊装带上，另一端挂在该叶片91调整支座6上，通过手拉葫芦的动作，实现叶片91的拉拽；当然，该叶片拉拽机构8也可用电动葫芦等其他机构来实现。

至于使用本发明更换风机叶片91，其过程如下：

1.把平台框架1吊到风机塔筒9的两侧，并把平台框架1的两部分组装到一起，使塔筒9穿过平台框架1的环形中心孔10；

2.把卷扬机构2上的钢丝绳挂在风机机舱的吊点上，运行卷扬机构2，把平台平稳地吊到所需的高度；

3.通过液压驱动，推出塔筒抱紧机构4前端的抱紧盘43，使平台与塔筒9间产生摩擦力，有效防止平台框架1的转动；

4.在拆卸叶片91之前，首先利用平台框架1在叶片91的三个位置各系好吊带，一号吊带 1、二号吊带S2分别系在叶片91重心的两侧，例如一号吊带S1系在叶根一侧，二号吊带S2系在叶尖一侧，三号吊带S3与二号吊带S2错开一定距离并更靠近叶尖一侧；

然后，把一号吊带S1、二号吊带S2均挂好在起重船(一种现有的海上起重设备)的吊钩D上，而三号吊带S3的两端各与一套叶片拉拽机构8相连；再使用风机维修吊车92(一种风机自带设备)挂好叶片91根部；

5.起重船的吊钩先放松，而风机维修吊车92及两套拉拽机构都处于绷紧状态，以保持叶片91的稳定；

6.开始拆卸叶片91根部螺栓，然后利用风机维修吊车92及叶片拉拽机构8配合，使叶片91根部离开叶轮，此时，多功能平台不动，起重船的吊钩不使劲；

7.叶片91根部离开叶轮后，起重船缓缓拉紧二号吊带S2，保持叶片91姿态不变，再使两套叶片拉拽机构8与三号吊带S3分离；

8.收回平台框架1上的塔筒抱紧机构4，利用卷扬机构2把多功能平台降落到塔筒9底部；

9.然后利用风机维修吊车92与起重船配合，把叶片91缓缓往下放，当下落到合适高度后，通过调整使叶片91由纵向变为水平方向，此时起重船通过一号吊带S1、二号吊带S2吊住叶片91，摘掉维修吊车的吊钩，利用起重船把叶片91横放在运输船上，至此，完成叶片91的拆卸工作；

10.叶片91安装与叶片91拆卸的方法基本一样，过程相反：首先在叶片91根部安装好吊梁，在叶片91的三个位置系好吊带，吊带位置与拆卸叶片91时位置相同，风机维修吊车92挂好在吊梁上，起重船吊钩吊住一号吊带S1、二号吊带S2，利用起重船和维修吊车配合，把叶片91由水平方向变为纵向并送到轮毂下，以叶根不与轮毂发生碰撞为宜，此时，保持叶片91姿态不变，把平台框架1吊到工作位置，并使其抱紧在塔筒9上保持稳定，把三号吊带S3挂好在拉拽机构上，收紧拉拽机构，放松起重船的吊带使叶片91不受起重船的拉力，利用风机维修吊车92和平台上的拉拽机构配合把叶片91送到安装面进行安装；

5.维护塔筒9时，运行卷扬机构2，按照需要使平台上下平移，当到达预定位置，运行塔筒抱紧机构4，使平台抱紧在风机塔筒9上，然后进行维护，并且，可调整液压缸42的伸出长度，以调整操作人员与塔筒9的距离；

6.维护叶片91时，与维护塔筒9基本相同，由于叶片91锥角，在不同位置，叶片91与塔筒9间的距离不同，当维护叶片91时，运行移动小车5到合适的位置，配合变桨完成叶片91的维护。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电机组多功能平台，其特征在于，该多功能平台包括：

平台框架，其包括具有环形中心孔的基座以及从该基座一侧延伸出去的两个相互平行的支臂；

卷扬机构，其是环绕该环形中心孔分布并固定在该基座上的至少三个牵引装置，用来实现平台的上下平移；

数个塔筒抱紧机构，环绕固定在平台框架的环形中心孔的周缘，该塔筒抱紧机构均具有伸缩动作机构与抱紧盘，该伸缩动作机构能够带动所述的抱紧盘向该环形中心孔的中心方向伸出；

移动小车，其在该两个支臂上滑移；

两个叶片调整支座，分别设置在两个支臂的伸出端上；

两组叶片拉拽机构，其一端分别与一个叶片调整支座相连。

2.根据权利要求1所述的风电机组多功能平台，其特征在于：还包括数个防碰撞机构，每个防碰撞机构具有一个带柔软外表面的滚轮，该滚轮通过一个水平设置的滚轮轴枢设在一个滚轮座上，而该防碰撞机构的滚轮座安装在平台框架的环形中心孔的内周缘上。

3.根据权利要求1所述的风电机组多功能平台，其特征在于：该抱紧盘具有一个弧面，弧面上垫有一层橡胶软垫。

4.根据权利要求1所述的风电机组多功能平台，其特征在于：所述的伸缩动作机构是液压缸、丝杠螺母或者气动气缸。

5.根据权利要求1所述的风电机组多功能平台，其特征在于：所述的叶片拉拽机构是手拉葫芦或电动葫芦。

6.根据权利要求1所述的风电机组多功能平台，其特征在于：所述的牵引装置是电动卷扬机、液压动力卷扬机或电动葫芦。

7.根据权利要求1所述的风电机组多功能平台，其特征在于：该移动小车的两端分别与该平台框架的两个支臂之间设有一个位移控制机构，并在该基座或者该移动小车上设有动力机构，用来驱动该位移控制机构运转，以调整该移动小车的位置。

8.根据权利要求7所述的风电机组多功能平台，其特征在于：该位移控制机构包括固定在每个支臂两端的两个链轮以及卷绕在该两个链轮之间的链条，而该移动小车的两端分别与一个支臂上的该链条固定连接，该动力机构则包括固定在该基座上的蜗轮蜗杆机构，该蜗杆的动力源是手动动力、电机驱动、气压驱动或者液压驱动，该蜗轮的轴杆与其中一个链轮动力连接，并且两个支臂上的两套链轮用联轴器相连。

9.根据权利要求1所述的风电机组多功能平台，其特征在于：在该平台框架的外侧固定有行走平台和护栏。

10.一种叶片拆卸方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)把平台框架吊到风机塔筒的两侧，并把平台框架的两部分组装到一起，使塔筒穿过平台框架的环形中心孔；

(2)把卷扬机构上的钢丝绳挂在风机机舱的吊点上，运行该卷扬机构，把平台平稳地吊到所需的高度；

(3)推出塔筒抱紧机构前端的抱紧盘，使平台与塔筒间产生摩擦力，有效防止平台框架的转动；

(4)在拆卸叶片之前，首先利用平台框架在叶片的三个位置分别系好吊带，一号吊带系在叶片的叶根一侧，二号吊带系在叶片的叶尖一侧，三号吊带与二号吊带错开一定距离并更靠近叶尖一侧；然后，把一号吊带、二号吊带均挂好在起重船的吊钩上，而三号吊带的两端各与一套叶片拉拽机构相连；再使用风机维修吊车挂好叶片根部；

(5)起重船的吊钩先放松，而风机维修吊车及两套拉拽机构都处于绷紧状态，以保持叶片的稳定；

(6)开始拆卸叶片根部螺栓，然后利用风机维修吊车及叶片拉拽机构配合，使叶片根部离开叶轮，此时，多功能平台不动，起重船的吊钩不使劲；

(7)叶片根部离开叶轮后，起重船缓缓拉紧二号吊带，保持叶片姿态不变，再使两套叶片拉拽机构与三号吊带分离；

(8)收回平台框架上的塔筒抱紧机构，利用卷扬机构把多功能平台降落到塔筒底部；

(9)然后利用风机维修吊车与起重船配合，把叶片缓缓往下放，当下落到合适高度后，通过调整使叶片由纵向变为水平方向，此时起重船通过一号吊带、二号吊带吊住叶片，摘掉维修吊车的吊钩，利用起重船把叶片横放在运输船上，至此，完成叶片的拆卸工作。

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