CN102491162B - 吊装设备和吊装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种吊装设备和吊装方法。所述吊装设备用于整体地吊装直驱风力机的组装在一起的机舱和发电机，所述吊装设备包括：T型吊梁，具有第一端以及彼此相对的第二端和第三端；第一索具组，连接到T型吊梁的第一端；第二索具组，连接到T型吊梁的第二端和第三端，其中，第一索具组连接到机舱的各个吊耳，第二索具组连接到发电机的各个吊耳。因此，所述吊装设备能够整体地吊装直驱风力机的组装在一起的机舱和发电机。

Description

吊装设备和吊装方法

技术领域

本发明涉及吊装设备领域，更具体地讲，本发明涉及一种能够整体地吊装直驱风力机的组装在一起的机舱和发电机的吊装设备和吊装方法。

背景技术

风力机是一种将风的动能转化为其他形式的能量的设备。风力机具有将风的动能转化为机械能的叶轮。经转化的机械能可以通过发电机进一步被转化为电能，或者可以直接用来驱动各种机械设备的运转。这样的包括发电机的风力机又被称为风力发电机。

风力发电机可以应用于海上风场和陆上风场。大型的海上风力发电机安装在海洋环境中，需要依靠大型吊装船和驳船等设备进行海上安装作业。对于采用直驱风力发电机(下文中，称为直驱风力机)的海上风电场项目，目前一般采取以下两种吊装方案：一是在将发电机、机舱、叶轮和塔架等风力机的各个部件在陆上组合完成之后整体地吊装到驳船上，并通过驳船运输到海上安装地点，然后利用大型浮吊设备进行整体吊装；二是将风力机的各个部件独立地运输到海上安装地点，再利用海上吊装设备分别吊装机舱和发电机等部件。吊装设备可以为海上浮吊船；或者也可以在半潜驳船上放置履带吊设备，然后利用半潜驳船进行沉底作业。浮吊船又称起重船吊，作为港务船主要用于大件货物的装卸，船上有起重设备，吊臂包括固定式吊臂和旋转式吊臂。沉底作业是一种潮间带施工方法，通过调整半潜驳船的压载水，使船舶下沉，与泥面接触，整个驳船底部作用在海底泥面。采用沉底作业的方法具有吊装过程中稳定性好、受波浪和海流的影响小等优点。

在现有的直驱风力机的机舱和发电机的两种吊装方案中，第一种吊装方案在组装所有部件之后进行整体吊装，这种方法需要使用大型起重设备，对起重设备的规模要求高，项目施工成本很高，而且大型浮吊设备很难进入沿海潮间带区域，因此这种吊装方案存在很多的局限性；第二种吊装方案将各个部件独立地运输到海上安装地点进行吊装，因此这种吊装方案需要多次吊装部件，增加了现场施工的时间和施工成本，由于海上施工的时间窗口的限制，导致这种方法不适合大规模海上风场施工作业。

因此，需要一种针对机舱和发电机的组合进行吊装的方案。

发明内容

本发明的示例性实施例的目的在于克服现有技术中的上述和其他缺点。为此，本发明的示例性实施例提供一种能够整体地吊装直驱风力机的组装在一起的机舱和发电机的吊装设备。

根据本发明的一个示例性实施例，提供了一种吊装设备。所述吊装设备可以用于整体地吊装直驱风力机的组装在一起的机舱和发电机。所述吊装设备可以包括：T型吊梁，具有第一端以及彼此相对的第二端和第三端；第一索具组，连接到T型吊梁的第一端；第二索具组，连接到T型吊梁的第二端和第三端，其中，第一索具组连接到机舱的各个吊耳，第二索具组连接到发电机的各个吊耳。

所述吊装设备还可以包括：锁定装置，安装在T型吊梁上，以将T型吊梁连接到起重设备的吊钩。

所述锁定装置可以由锁定销和连接板构成，或者所述锁定装置可以为吊带。

所述吊装设备还可以包括：配重块，安装在T型吊梁上，其中，在向T型吊梁施加悬吊力以使连接到机舱的第一索具组和连接到发电机的第二索具组张紧时，可以通过调整配重块在T型吊梁上的位置来保持T型吊梁的水平状态。

第一索具组可以包括：第一吊带，第一吊带的一端可以连接到T型吊梁的第一端，第一吊带的另一端可以通过卸扣与吊环连接；多个第二吊带，所述多个第二吊带的一端可以连接到吊环，所述多个第二吊带的另一端可以分别通过卸扣与机舱的各个吊耳连接。

所述多个第二吊带可以包括长度不同的多个吊带，例如，多个异型吊带。

第二索具组可以包括：第一吊绳，连接到T型吊梁的第二端；第二吊绳，连接到T型吊梁的第三端。

第二索具组的第一吊绳和第二吊绳可以具有相同的长度。

根据本发明的另一示例性实施例，提供了一种吊装方法。所述吊装方法可以用于整体地吊装直驱风力机的组装在一起的机舱和发电机。所述吊装方法可以包括如下步骤：将具有第一端以及彼此相对的第二端和第三端的T型吊梁连接到起重设备，并通过起重设备将T型吊梁移动到组装在一起的机舱和发电机的上方；将连接于T型吊梁的第一端的第一索具组连接到机舱的各个吊耳，并将连接于T型吊梁的第二端和第三端的第二索具组连接到发电机的各个吊耳；通过起重设备提升T型吊梁以吊起组装在一起的机舱和发电机，并将组装在一起的机舱和发电机移动到直驱风力机的塔架的上方；将悬吊在塔架的上方的机舱安装在塔架上。

在将T型吊梁连接到起重设备时，可以通过安装在T型吊梁上的锁定装置将T型吊梁挂到起重设备的吊钩。

所述锁定装置可以由锁定销和连接板构成，或者所述锁定装置可以为吊带。

所述方法还可以包括：通过起重设备向T型吊梁施加悬吊力，以使连接到机舱的第一索具组和连接到发电机的第二索具组张紧，并通过调整安装在T型吊梁上的配重块在T型吊梁上的位置来保持T型吊梁的水平状态。

所述悬吊力可以为大约20吨。

在将悬吊在塔架的上方的机舱安装在塔架的顶部时，可以采用螺栓固定。

所述吊装方法还可以包括：在将悬吊在塔架的上方的机舱安装在塔架上之后，解开第一索具组和第二索具组与机舱和发电机之间的连接。

第一索具组可以包括：第一吊带，第一吊带的一端可以连接到T型吊梁的第一端，第一吊带的另一端可以通过卸扣与吊环连接；多个第二吊带，所述多个第二吊带的一端可以连接到吊环，其中，在将第一索具组连接到机舱的各个吊耳时，可以分别通过卸扣将所述多个第二吊带的另一端连接到机舱的各个吊耳。

所述多个第二吊带可以包括长度不同的多个吊带，例如，多个异型吊带。

第二索具组可以包括：第一吊绳，第一吊绳的一端可以连接到T型吊梁的第二端；第二吊绳，第二吊绳的一端可以连接到T型吊梁的第三端，其中，在将第二索具组连接到发电机的各个吊耳时，可以将第一吊绳的另一端连接到发电机的一个吊耳，可以将第二吊绳的另一端连接到发电机的另一个吊耳。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的吊装设备结构简单，便于安装和拆卸，因此当其中的部件发生问题时可以及时更换。

使用包括吊带的第一索具组可以方便地进行现场搬运和安装。包括在第一索具组中的吊带的长短可以根据机舱吊耳到吊环的距离来确定。因为在第二索具组中的多个索具可以例如为吊绳，所以可以在吊装完成后进行方便地拆卸，且不易磨损。

根据本发明的示例性实施例的吊装设备使用年限取决于吊梁和索具的防腐的质量以及维护保养工作。

与现有技术中的单独吊装机舱和发电机的方法相比，根据本发明的示例性实施例的吊装设备及吊装方法的经济性好，产生的安装费用很低，可以降低到单独吊装方法的施工费用的2/3。此外，与现有技术中的单独吊装方法相比，根据本发明的示例性实施例的吊装设备及吊装方法可节省大量的海上吊装时间，能充分利用海上作业时间窗口，保证了海上风电场项目建设又快又好的进行。

此外，与现有技术中的在组装所有部件之后进行整体吊装的吊装方法相比，根据本发明的示例性实施例的吊装设备及吊装方法可应用于例如近海和潮间带环境，不仅适于海上风电场，也可以应用于陆上风电场。

根据本发明的示例性实施例，当进行大规模的海上和/或陆上风电场的风力机吊装作业时，通过对组装在一起的机舱和发电机进行整体吊装，使得施工人员能够在预定的时间窗口内迅速地完成吊装作业，因此保证了施工质量和安全，并降低了施工时间和施工成本。因为仅需要根据组装在一起的机舱和发电机来选择规模较小的起重设备，所以可以保证规模较小的起重设备能够顺利进出各种环境条件的风场，并进一步降低了施工时间和施工成本。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，可以更清楚地理解本发明的上面的和其他的方面、特征和其他优点，在附图中：

图1是示出了根据本发明的示例性实施例的风力机的侧视图；

图2是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的俯视图；

图3是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的主视图；

图4是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的侧视图；

图5是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的第一索具组的示意性结构图；

图6是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的第一索具组的吊环和卸扣的示意图。

具体实施方式

下文中，将参照附图来详细描述本发明的示例性实施例。然而，本发明的示例性实施例可以以许多不同的形式来实施，且不应该限于这里阐述的示例。相反，提供这些示例使得本公开将是彻底并完整的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。为了清楚起见，在附图中夸大了各个部件的尺寸和相对尺寸。在附图中，相同的标号始终表示相同的元件。

图1是示出了根据本发明的示例性实施例的风力机的侧视图。如图1中所示，根据本发明的示例性实施例的风力机可以包括机舱1、发电机2、叶轮3、塔架4和基座5。

机舱1可以安装在塔架4上。可以通过螺栓连接发电机2和塔架4。机舱1可以将发电机2和叶轮3产生的载荷传递到塔架4和基座5。机舱1中还可以布置有偏航系统、提升系统、电控系统等设备。

发电机2可以安装在机舱1前方。发电机2可以将叶轮3获得的机械能转换成电能。发电机2可以通过螺栓连接机舱1和叶轮3。

叶轮3可以直接连接到发电机2，叶轮3可以捕获风能，并将风能转换为机械能。叶轮3可以通过螺栓连接发电机2。

塔架4的主要功能是支撑风力机的机械部件、发电系统、承受叶轮的作用力。塔架4的结构可以是圆筒锥形的钢制结构、钢桁架结构或混凝土结构。塔架4可以与基座5和机舱1通过螺栓连接。

基座5可以位于塔架4下方。作为主要连接陆地(或海底)和塔架4的结构，基座5承受风力机和塔架4的静态和动态载荷，以及风浪流等环境载荷。基座5一般通过混凝土桩或钢制桩与陆地(或海底)连接。基座5可以通过螺栓与塔架4连接。基座5可以用于支撑塔架4以及安装在塔架4上的各个部件。

图2是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的俯视图。图3是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的主视图。图4是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的侧视图。图5和图6是示出了根据本发明的示例性实施例的吊装设备的第一索具组的从不同方向观看的示图。根据本发明的示例性实施例的吊装设备可以用于整体地吊装如图1中所示的直驱风力机的组装在一起的机舱1和发电机2。

如图2至图6中所示，根据本发明的示例性实施例的吊装设备可以包括T型吊梁10、第一索具组20和第二索具组30。

T型吊梁10可以具有第一端11以及彼此相对的第二端12和第三端13。例如，第一端11可以为T型吊梁10的纵梁(图2中的横向延伸的部分)的端部，第二端12和第三段13可以为T型吊梁10的横梁(图2中的竖向延伸的部分)的端部，其中，纵梁与横梁垂直相交，呈T字形。第一索具组20可以连接到T型吊梁10的第一端11。第二索具组30可以连接到T型吊梁10的第二端12和第三端13。如图所示，为了连接第一索具组20和第二索具组30，T型吊梁10的第一端11、第二端12和第三端13可以分别具有吊耳板14。

在本发明的一个示例性实施例中，T型吊梁10的纵梁和横梁的长度可以在几米数量级，即第一端11至第二端12与和第三端13的连线的垂直距离以及第二端12和第三端13之间的距离可以为几米。在此，纵梁的长度最好对应机舱和发电机组合后的长度，横梁的长度最好对应发电机的宽度。

第一索具组20可以包括多个索具。在本发明的一个示例性实施例中，第一索具组20的多个索具可以均为吊带，例如，异型吊带。在第一索具组20的多个索具21-24中，第一吊带21的一端可以连接到T型吊梁10的第一端11，第一吊带21的另一端可以通过卸扣S与吊环R连接。例如，卸扣S可以为D型卸扣，吊环R可以为长圆环。

在第一索具组20的多个索具中，多个第二吊带22-24的一端连接到吊环R，多个第二吊带22-24的另一端分别通过卸扣S与机舱1的各个吊耳连接。卸扣S可以为弓型卸扣。多个第二吊带22-24的靠近与吊环R连接的一端的部分可以分别用尼龙扎带进行捆扎。多个第二吊带的数量和长度可以根据机舱上的吊耳的分布情况加以调整，例如各个第二吊带的长度可以不相同，其数量可以与吊耳的数量对应等等。

吊带的重量相对较轻。因此使用包括吊带22-24的第一索具组20可以方便地进行现场搬运和安装。包括在第一索具组20中的吊带的长短可以根据机舱吊耳到吊环R的距离来确定。然而，本发明的示例性实施例不限于此，在本发明的其他的实施例中，也可用采用链条或吊绳或几种构造的组合来实现第一索具组20。

第二索具组30可以包括多个索具31、32，在本发明的一个示例性实施例中，第二索具组30的多个索具31、32可以均为吊绳，例如，环型吊绳。在第二索具组的多个索具31、32中，第一吊绳31可以连接在T型吊梁10的第二端12和发电机2的一个吊耳之间，第二吊绳32可以连接在T型吊梁10的第三端13和发电机2的另一个吊耳之间。例如，第一吊绳31和第二吊绳32可以为长度相等的吊绳，可以包括位于两端的重型环和连接重型环的钢丝绳。

如上所述，因为在第二索具组30中的多个索具可以为例如环形吊绳的吊绳，所以可以在吊装完成后进行方便地拆卸，且不易磨损。然而，本发明的示例性实施例不限于此，在本发明的其他的实施例中，在采用合理的防磨损措施的情况下，也可采用吊带或其它类型吊绳来实现第二索具组30。

根据本发明的其他的示例性实施例，吊装设备还可以包括锁定装置40。如图中所示，锁定装置40可以安装在T型吊梁10上，以将T型吊梁10连接到起重设备的吊钩H。例如，锁定装置40可以安装在T型吊梁10的纵梁上。在图中将锁定装置40示出为可以由锁定销和连接板构成，然而，本发明的示例性实施例不限于此。在本发明的其他的示例性实施例中，锁定装置40可以为吊带。

根据本发明的其他的示例性实施例，吊装设备还可以包括配重块50。如图中所示，配重块50可以安装在T型吊梁10上。例如，配重块50可以安装在T型吊梁10的纵梁上。当起重设备的吊钩H向T型吊梁10施加一定的悬吊力以使连接到机舱1的第一索具组20和连接到发电机2的第二索具组30张紧时，可以通过调整配重块50在T型吊梁10上的位置来保持T型吊梁10的水平状态。

在下文中，将详细描述根据本发明的示例性实施例的采用吊装设备整体地吊装直驱风力机的组装在一起的机舱和发电机的吊装方法。

首先，可以将具有第一端11以及彼此相对的第二端12和第三端13的T型吊梁10连接到起重设备，并通过起重设备将T型吊梁10移动到组装在一起的机舱1和发电机2的上方。例如，在将T型吊梁10连接到起重设备时，可以通过安装在T型吊梁10上的锁定装置40将T型吊梁10挂到起重设备的吊钩H。

接下来，将连接到T型吊梁10的第一端11的第一索具组20连接到机舱1的各个吊耳，并将分别连接到T型吊梁10的第二端12和第三端13的第二索具组30连接到发电机2的各个吊耳。

例如，在将第一索具组20分别连接到机舱的各个吊耳时，可以分别通过卸扣S将第一索具组20的多个第二吊带22-24连接到机舱1的各个吊耳。在将第二索具组30分别连接到发电机2的各个吊耳时，可以将第二索具组30的第一吊绳31连接到发电机2的一个吊耳，并将第二索具组30的第二吊绳32连接到发电机2的另一个吊耳。

在根据本发明的其他的示例性实施例的吊装方法中，可以通过起重设备向T型吊梁10施加一定的悬吊力，例如，几十吨的悬吊力，以使连接到机舱1的第一索具组20和连接到发电机2的第二索具组30张紧。此时，可以通过调整安装在T型吊梁10上的配重块50在T型吊梁10上的位置来保持T型吊梁10的水平状态。

在将第一索具组20和第二索具组30连接到组装在一起的机舱1和发电机2之后，可以通过起重设备提升T型吊梁10以吊起组装在一起的机舱1和发电机2，并将组装在一起的机舱1和发电机2移动到直驱风力机的塔架4的上方。

然后，可以将悬吊在塔架4的上方的机舱1安装在塔架4上。根据本发明的一些示例性实施例，可以通过法兰将机舱1安装在塔架4上。例如可以使用螺栓固定机舱1下方的法兰和塔架1顶部的法兰。

因此，可以完成组装在一起的机舱1和发电机2的整体吊装。

在本发明的进一步的示例性实施例中，在将悬吊在塔架4的上方的机舱1安装在塔架4上之后，可以例如在放松起重设备的吊钩的情况下断开第一索具组20和第二索具组30与机舱1和发电机3之间的连接，从而将吊装设备收回。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的吊装设备结构简单，便于安装、拆卸，当其中的部件发生问题时可以及时更换。

根据本发明的示例性实施例的吊装设备使用年限取决于吊梁和索具的防腐的质量以及维护保养工作。

与现有技术中的单独吊装机舱和发电机的方法相比，根据本发明的示例性实施例的吊装设备及吊装方法的经济性好，产生的安装费用很低，可以约为单独吊装方法的施工费用的2/3。此外，与现有技术中的单独吊装方法相比，根据本发明的示例性实施例的吊装设备及吊装方法本方案可节省大量的海上吊装时间，能充分利用海上作业时间窗口，保证了海上风电场项目建设又快又好的进行。

此外，与现有技术中的在组装所有部件之后进行整体吊装的吊装方法相比，根据本发明的示例性实施例的吊装设备及吊装方法可应用于例如近海和潮间带环境，不仅适于海上风电场，也可以应用于陆上风电场。

根据本发明的示例性实施例，当进行大规模的海上和/或陆上风电场的风力机吊装作业时，通过对组装在一起的机舱和发电机进行整体吊装，使得施工人员能够在预定的时间窗口内迅速地完成吊装作业，因此保证了施工质量和安全，并降低了施工时间和施工成本。因为仅需要根据组装在一起的机舱和发电机来选择规模较小的起重设备，所以可以保证规模较小的起重设备能够顺利进出各种环境条件的风场，并进一步降低了施工时间和施工成本。

虽然已经示出并描述了本发明的示例性实施例的示例，但是本领域技术人员应该理解的是，本发明的示例性实施例不限于此，在不脱离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对这些示例性实施例进行各种修改。

Claims (7)

1.一种吊装方法，其特征在于所述吊装方法用于整体地吊装直驱风力机的组装在一起的机舱和发电机，所述吊装方法包括如下步骤：

将具有第一端以及彼此相对的第二端和第三端的T型吊梁连接到起重设备，并通过起重设备将T型吊梁移动到组装在一起的机舱和发电机的上方；

将连接于T型吊梁的第一端的第一索具组连接到机舱的各个吊耳，并将连接于T型吊梁的第二端和第三端的第二索具组连接到发电机的各个吊耳；

通过起重设备提升T型吊梁以吊起组装在一起的机舱和发电机，并将组装在一起的机舱和发电机移动到直驱风力机的塔架的上方；

将悬吊在塔架的上方的机舱安装在塔架上。

2.如权利要求1所述的吊装方法，其特征在于在将T型吊梁连接到起重设备时，通过安装在T型吊梁上的锁定装置将T型吊梁挂到起重设备的吊钩。

3.如权利要求1所述的吊装方法，其特征在于所述方法还包括：

通过起重设备向T型吊梁施加悬吊力，以使连接到机舱的第一索具组和连接到发电机的第二索具组张紧，并通过调整安装在T型吊梁上的配重块在T型吊梁上的位置来保持T型吊梁的水平状态。

4.如权利要求1所述的吊装方法，其特征在于在将悬吊在塔架的上方的机舱安装在塔架的顶部时，采用螺栓进行固定。

5.如权利要求1所述的吊装方法，其特征在于所述吊装方法还包括：

在将悬吊在塔架的上方的机舱安装在塔架上之后，解开第一索具组与机舱的连接，并且解开第二索具组与发电机的连接。

6.如权利要求1-5中的任意一项权利要求所述的吊装方法，其特征在于第一索具组包括：

第一吊带，第一吊带的一端连接到T型吊梁的第一端，第一吊带的另一端通过卸扣与吊环连接；

多个第二吊带，所述多个第二吊带的一端连接到吊环，

其中，在将第一索具组连接到机舱的各个吊耳时，分别通过卸扣将所述多个第二吊带的另一端连接到机舱的各个吊耳。

7.如权利要求1-5中的任意一项权利要求所述的吊装方法，其特征在于第二索具组包括：

第一吊绳，第一吊绳的一端连接到T型吊梁的第二端；

第二吊绳，第二吊绳的一端连接到T型吊梁的第三端，

其中，在将第二索具组连接到发电机的各个吊耳时，将第一吊绳的另一端连接到发电机的一个吊耳，将第二吊绳的另一端连接到发电机的另一个吊耳。

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