CN103003509A - 用于装配风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架部分的装配设备以及相应的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于装配风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架部分的装配设备，该装配设备包括：平台组件，其包括竖直取向的桅杆以及一个或多个大致水平取向的臂，该臂连接到竖直取向的桅杆并包括平台或人员吊篮；径向段支撑组件，其包括竖直取向的桅杆以及一个或多个大致水平取向的臂，该臂连接到竖直取向的桅杆并在其远端包括段保持装置；以及表面，尤其是地面支撑臂，该表面是用于支撑所述平台组件和所述径向段支撑组件并且使它们保持水平。

Description

用于装配风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架部分的装配设备以及相应的方法
技术领域
本发明涉及一种用于装配风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架部段的装配设备。
背景技术
从WO 2004/083633Al中了解到一种分部分式的风力涡轮机塔架。为了运输大尺寸的风车塔架，用于风车的钢塔架包括一些柱形或锥形的塔架部分，这些塔架部分被部分地再分成两个或更多的细长壳体段。借助于用螺栓连接的竖直法兰，将这些壳体段组合成完整的塔架部分。分部分的主要目的是为了获得在运输和举起时易于控制的塔架单元。
在EP 2006471Al中提出把各部分进一步分割成塔架段。把各塔架部分分成塔架段，在安装期间将借助于拼接板连接来组装这些塔架段。此竖直分段的一个优点是在存放和运输期间可以将各段分级（staged），因此无需如管状分段塔架那么大的空间。通常，这些塔架段具有多边形的横截面。
在WO 2009/097858Al中公开了一种用于风力发电厂的塔架的塔架元件，其中把若干个具有外表面和内表面的塔架元件安装在彼此的顶部。塔架元件的外周由一些段所组成，在这些段的纵向侧设置有面朝内的法兰，这些法兰连接到在侧向布置段上的相应法兰。这些单独的段具有在横向接头中的外表面上的重叠以及在面朝内法兰处的对接接头。
近年来，风力涡轮机塔架的尺寸已有显著增加，这要求使用一种装配设备以便可以把风力涡轮机塔架快速安全地装配在安装地点。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于更快更容易地装配风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架部分的装配设备。
根据本发明，通过上述装配设备而实现此目的，该装配设备包括：平台组件，该平台组件包括竖直取向的桅杆以及一个或多个大致水平取向的臂（boom），该臂连接到包括平台或人员吊篮的竖直取向桅杆；径向段支撑组件，该组件包括竖直取向的桅杆以及一个或多个大致水平取向的臂，该臂连接到竖直取向的桅杆，该桅杆在其远端包括部分保持装置；以及，表面，尤其是地面支撑臂，该表面是用于支撑所述平台组件和所述径向段支撑组件并且使它们保持水平。
本发明装配设备的主要概念包括三个主要部件，即，第一部件是中心平台组件，该组件是用于把例如工作人员保持并正确地定位在风力涡轮机塔架的圆周内部以便工作人员将能够在塔架内部完成装配工作，例如在相邻的塔架部分之间安装螺栓连接。第二部件是径向段支撑组件，该组件是用于接收、保持并正确地定位被装配的塔架或塔架部分的第一塔架段，并且用于部分地保持包括两个或更多塔架段的被装配的塔架或塔架部分。第三部件是地面支撑臂，该臂是用于支撑所述平台组件、所述径向段支撑组件以及正在装配的塔架或塔架部分并且使它们保持水平。
根据本发明装配设备的另一方面，所述平台组件的至少一个臂可以沿其纵向轴线移动并加以固定并且也可以沿桅杆的纵向轴线移动并加以固定。优选地，所述臂可以沿其纵向轴线(即在大致水平的方向上)移动并固定到各种位置和任意位置。此调整允许在风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架部分的任意期望位置实施作业。
在本发明的装配设备中，可以设想把工业机器人设置在平台组件的平台上。这种工业机器人可用于自动地执行装配步骤。自动装配步骤的例子是风力涡轮机塔架部分或其它子部件的焊接、螺钉固定或铆接。
在本发明的装配设备中，可以用手动或电动的方式尤其是通过使用一部或多部电动机来调整至少一个臂的位置。电动机的使用使手工作业最小化，因此可以使臂到达任意期望的位置。可以连续地定位臂或者将臂定位在非连续的预定点。
为了便于至少一个臂的调整，可以设想可以从地面支撑臂中或者从地面高度控制该调整。另一种可能性是把遥控装置用于臂的调整。
本发明装配设备的臂可以是可伸缩的，因而复数个可伸缩段可以相互滑动到彼此之中。
就大的和/或重的风力涡轮机塔架部分或其它部件而言，径向段支撑组件可包括用于举起塔架段的起重装置。利用该起重装置可以把塔架段从地面高度举起到风力涡轮机塔架的顶部。
在本发明的装配设备中，径向段支撑组件可包括一个或多个大致水平取向的臂，该臂连接到包括中心平台组件的竖直取向桅杆。在本实施例中，将径向段支撑组件与中心平台组件加以组合，因此只需一个桅杆。
根据本发明的另一方面，地面支撑臂组件可包括多个径向延伸的支腿。地面支撑臂起平台组件和径向段支撑组件的支架的作用，此外地面支撑臂能够使本发明装配设备的其它部件保持水平。
优选地，用于调整高度的多个千斤顶可以支撑地面支撑臂组件。通过使用千斤顶可以使高度适应于任何地面。
在本发明的装配设备中，支腿可包括段保持装置，该装置是用于把塔架部分定位并保持在合适位置。因此，利用地面支撑臂组件的段保持装置将所有塔架部分加以固定。
也在本发明范围内的是，所述表面是载重拖车。当把载重拖车用作表面时可以更快更容易地实施安装。
本发明还涉及一种用于装配风力涡轮机塔架或者由多个纵向塔架段所组成的风力涡轮机塔架部分的方法。本发明的方法包括以下步骤：
(a)把第一塔架段置于表面上，尤其是地面支撑臂上；
(b)利用段保持装置定位并保持塔架段的下端；
(c)利用段保持装置保持并定位塔架段的上端；
(d)放置并定位邻接前面所定位塔架段的另一塔架段；以及
(e)将两个相邻的塔架段相互连接。
附图说明
基于下面对优选实施例的详细说明，将更好地理解本发明及其基本原理。
在附图中：图1示出了本发明装配设备的示意图。
图2示出了本发明装配设备的第二实施例的示意图。
图3是本发明装配设备的地面支撑臂的平面图。
图4是地面支撑臂的另一平面图。
图5示出了本发明装配设备和可移动升降机。
图6示出了其中所述表面是载重拖车的装配设备。
图7是图6的装配设备的平面图。
具体实施方式
图1是装配设备1的示意图，该装配设备1包括平台组件2、径向段支撑组件3、和采用地面支撑臂4形式的表面。平台组件2包括竖直取向的桅杆5、以及水平取向并连接到竖直取向桅杆5的臂6。臂6包括人员吊篮7。中心平台组件2是用于把工作人员保持并正确地定位在风力涡轮机塔架圆周的内部，因此工作人员将能够在塔架的内部或外部完成装配作业，例如在相邻的塔架部分之间安装螺栓连接。此外，可以从人员吊篮7中执行其它装配步骤(如焊接)。在其它实施例中，臂6可以在其远端包括工业机器人(未图示)。在图1中仅绘出了一个臂6，而在其它实施例中可以存在若干个臂6。
臂6可以沿其纵向轴线(即在大致水平方向上)移动并固定到任意位置，并且也可以沿桅杆5的纵向轴线(即在大致竖直方向上)移动并固定到任意位置。因此，无论建设中的塔架或塔架部分的直径如何，均可以把吊篮7中的工作人员置于在塔架或塔架段附近的任意期望位置。人员吊篮7中的工作人员和/或工业机器人的主要任务是在风力涡轮机塔架的相邻段之间形成螺栓连接。可以通过使用电动机来调整臂6。平台组件2还包括用于工作人员或机器人所使用工具和设备的出口。在本实施例中提供了电动、气动和液压出口。人员吊篮7包括用于工具的孔。在平台组件2中设置有安全装置，用于确保工作人员的安全。安全装置包括救生索可附接的吊钩、防护罩、和人员吊篮7表面的防滑覆盖物。可以从人员吊篮7中或者从地面位置控制人员吊篮7的位置。
此外，装配设备1包括径向段支撑组件3。径向段支撑组件3包括两个子部件，即竖直取向的桅杆8和水平取向的臂9，该臂9在桅杆的顶端连接到桅杆8。臂9还在其朝向塔架部分11中心的远端包括段保持装置10。段保持装置10构成为使其牢固地保持塔架部分11的顶部。臂9可以沿其纵向轴线(即在水平方向上)移动并固定到任意位置。该位置也取决于塔架部分11相对于竖直轴线要采用的角度。因此，可以在任意期望位置设置段保持装置10，该期望位置取决于实际的塔架或塔架部分11建成后具有的直径。当在相对靠近平台组件2的位置设置段保持装置10时，要建造的塔架或塔架部分11的直径较小，而如果在相对远离平台组件2的位置设置段保持装置10，那么要建造的塔架或塔架部分11的直径较大。
与在臂6处类似地，可以通过使用一部或多部电动机而以电动方式或以手动方式调整臂9的位置。可以从平台组件2的人员吊篮7中和/或从地面高度控制该位置。臂9的可能位置可以是在任意连续的点上或者可替代地在一些离散的预定点上。
竖直取向桅杆8的高度与要在装配设备1中装配的塔架或塔架部分11的高度匹配。臂9大致在桅杆8的顶部连接到桅杆8，而在其它实施例中该臂可以在任意的期望竖直点连接在桅杆8上，因此可以把臂9调整到要装配的塔架或塔架部分的高度。段保持装置10在顶部或在沿着纵向延伸线的某个其它点（段保持装置10可以固定到该点）处保持塔架部分11或塔架段。塔架部分11包括可以与段保持装置10相接合的装置，从而在塔架部分11和段保持装置10之间建立安全连接。
此外，装配设备1包括地面支撑臂4，该臂4是用于支撑所述平台组件2和所述径向段支撑组件3并且使它们保持水平。将参照图3和图4对地面支撑臂进行详细描述。
图2示出了装配设备12的另一个实施例，其中把包括人员吊篮7的平台组件与包括臂9的径向段支撑组件加以组合。桅杆5支撑带人员吊篮7的臂6，在桅杆5的顶部设置有包括段保持装置10的臂9。塔架部分11与塔架部分11接合。在地面支撑臂4处设置有另一个段保持装置13，该装置13是用于固定塔架部分11的下端。装配设备12的不同部件的工作方式与参照图1所述的基本上相同。
图3和图4是地面支撑臂4的平面图。如图中可见，地面支撑臂4包括从地面支撑臂4的中心径向延伸的多个支腿14。支腿14的功能是使装配设备保持实质上刚性并且支撑要安装的塔架部分的各段。尤其如图4中可见，支腿14的数量等于一个塔架或一个塔架部分中所包含塔架段的数量，因此每个支腿14支撑一个安装中的段。此外，地面支撑臂4具有支撑平台组件2和径向段支撑组件3并且使它们保持水平的功能。在图1和图2中可看见，多个千斤顶15支撑地面支撑臂14的支腿14，千斤顶15包括可以通过调整地面支撑臂4的高度而使其正确地保持水平的装置。
将平台组件2的桅杆5设置在地面支撑臂4的中心，桅杆5承载携带人员吊篮7的臂6。可以使人员吊篮7移动到塔架段16的附近，因此可以在圆周方向上装配复数个塔架段16。从人员吊篮7中用螺母和螺栓、铆钉或者通过焊接装配塔架段16。
在地面支撑臂4的上方还设置有径向段支撑组件3。大梁22支撑携带臂9的桅杆8，大梁22置于地面支撑臂4的支腿14上。在臂9远端的段保持装置10固定塔架段16。
有利的是，可以在所有的三个方向上并以正确的角度把初始的塔架段16定位并保持在准确的位置上，其它塔架段可以从该正确角度连接到此初始的塔架段16。通过第一塔架段16的正确定位，而使所有其它塔架段实现正确的位置和角度。如图3和图4中所示的装配设备为工作人员保证良好的工作环境，因为可以将人员吊篮7定位在与要完成的作业有关的最佳位置。
图5示出了一个实施例，其中包括径向段支撑组件3、地面支撑臂4、和采用独立可移动升降机17形式的平台组件。带臂9和段保持装置10的径向段支撑组件3与图1中所示的径向段支撑组件3相同。为了在被段保持装置10所固定的塔架部分11上实施作业，而把可移动升降机17用作平台组件。可移动升降机17包括铰接的两个桅杆部分18、19，因此可以到达沿塔架部分11的任意期望位置。
图6和图7示出了装配设备的另一个实施例，其中所述表面是载重拖车。图7是图6的实施例的平面图。将载重拖车20用作包括径向设置的支腿21的表面。载重拖车20承载两个平台组件2，各组件2包括桅杆5、臂6和人员吊篮7。此外，载重拖车20承载径向段支撑组件3；该组件3具有桅杆8和两个带段保持装置10的臂9。
如图6和图7中可见，在安装地点，载重拖车20的表面基本上代替地面支撑臂4，从而实现装配设备的期望的定位和水平保持（levelling）。载重拖车20总共包括三个竖直取向桅杆5、8，这些桅杆在其下端附接在载重拖车20上。径向段支撑组件3可以用于一个或多个中心平台组件2。此布置也适用于没有载重拖车的“地面安装”，类似于图1和图2的实施例。
应指出的是，可以用不同方式将不同实施例的所有技术特征、部件和零件加以组合。

Claims (15)

1.一种用于装配风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架部分(11)的装配设备(1、12)，包括：
(a)平台组件(2)，所述平台组件(2)包括竖直取向的桅杆 (5)以及一个或多个大致水平取向的臂(6)，所述臂(6)连接到所述竖直取向的桅杆(5)并包括平台或人员吊篮(7)；
(b)径向段支撑组件(3)，所述径向段支撑组件(3)包括竖直取向的桅杆(8)以及一个或多个大致水平取向的臂(9)，所述臂(9)连接到所述竖直取向的桅杆(8)并在其远端包括段保持装置(10)；以及
(c)表面，尤其是地面支撑臂(4)，用于支撑所述平台组件(2)和所述径向段支撑组件(3)并且使所述平台组件(2)和所述径向段支撑组件(3)保持水平。
2.如权利要求1所述的装配设备，其特征在于：所述平台组件(2)的所述至少一个臂(6)能够沿着其纵向轴线并且也能够沿着所述桅杆(5)的纵向轴线移动和固定。
3.如权利要求1或2所述的装配设备，其特征在于：工业机器人设置在所述平台组件(2)的平台上。
4.如前述权利要求中任一项所述的装配设备，其特征在于：所述径向段支撑组件(3)的所述至少一个臂(9)能够沿着其纵向轴线移动和固定。
5.如权利要求4所述的装配设备，其特征在于：能够用手动或电动方式尤其是通过使用一部或多部电动机来调整所述至少一个臂(9)的位置。
6.如权利要求4或5所述的装配设备，其特征在于：能够连续地定位所述臂(9)或者将所述臂(9)定位在离散的预定点。
7.如权利要求4至6中任一项所述的装配设备，其特征在于：能够从所述地面支撑臂(4)或者从地面高度控制对所述至少一个臂(9)的纵向位置的调整。
8.如前述权利要求中任一项所述的装配设备， 其特征在于：所述臂(9)是可伸缩的。
9.如前述权利要求中任一项所述的装配设备，其特征在于：所述径向段支撑组件(3)包括用于升降塔架部分(11)的起重装置。
10.如前述权利要求中任一项所述的装配设备，其特征在于：所述径向段支撑组件(3)包括一个或多个大致水平取向的臂(9)，所述臂(9)连接到包括所述平台组件(2)的所述竖直取向的桅杆(8)。
11.如前述权利要求中任一项所述的装配设备，其特征在于：所述地面支撑臂组件(4)包括多个径向延伸的支腿(14)。
12.如权利要求11所述的装配设备，其特征在于：多个用于调整高度的千斤顶(15)支撑所述地面支撑臂组件(4)。
13.如权利要求11或12所述的装配设备，其特征在于：支腿(14)包括用于将塔架部分(11)定位并保持就位的段保持装置(10、13)。
14.如前述权利要求中任一项所述的装配设备，其特征在于：所述地面支撑臂是载重拖车(20)。
15.一种用于装配由多个纵向塔架段所组成的风力涡轮机塔架或风力涡轮机塔架部分(11)的方法，包括以下步骤：
(a)把第一塔架段放置在表面上，尤其是放置在地面支撑臂(4)上；
(b)利用段保持装置(10、13)定位并保持所述塔架段的下端；
(c)利用段保持装置(10、13)保持并定位所述塔架段的上端；
(d)将另一塔架段放置并定位成与之前所定位的塔架段相邻；以及
(e)将两个相邻的塔架段相互连接。
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