CN103071995B - 用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备及方法。本发明提供的海上风力发电机组的叶轮拼装设备，包括回转支承、圆筒形支撑体和驱动单元，回转支承的外圈固定在安装平台上，圆筒形支撑体连接在回转支承的内圈上，能够与内圈一起转动，圆筒形支撑体的上部法兰上形成用于安装叶轮轮毂的孔，驱动单元设置在圆筒形支撑体的主体外侧，能够与圆筒形支撑体一起转动，该驱动单元用于驱动与回转支承的外齿圈相啮合的小齿轮转动。据此，可以解除在海上拼装叶轮时叶片可能掉落至海中的隐患。

Description

用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备及方法

技术领域

本发明涉及风力发电机组，尤其涉及一种用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备及方法。

背景技术

根据安装地点的不同，风力发电机组可以分为陆上风力发电机组和海上风力发电机组。陆上风电场开发时间比较长，且开发风场较多，相关安装方法和技术设备都已比较成熟。海上风电场近几年才进入实际项目开发阶段，大多安装方法和使用的技术设备都是模仿陆上机组。

陆上风电机组拼装叶轮时，是将轮毂和叶片运到施工地点后，再将叶片（例如，双叶片、三叶片或更多叶片）依次安装在轮毂上。一般陆上安装作业面积较大，施工方便，操作失误少，叶片不易从吊带中滑落，即使滑落，因叶片起吊高度不高，一般也不会对叶片造成大的损害。

现有海上机组叶轮的拼装也是延续了陆上机组的做法，通常是，先用运输船将叶轮的组件（叶片、轮毂等）运至海上风力发电机组的安装平台（通常为安装船的甲板）上，再在安装平台上用吊机依次将各叶片吊起，并安装于轮毂上，然后将由轮毂和叶片拼装而成的叶轮吊装到高空中的指定安装位置。

在拼装叶轮时，轮毂安装在固定于甲板上的工装上，不能旋转。而且，进行拼装作业的船舶作业甲板面积小，导致叶片悬在船舶的甲板之外。例如要拼装三叶片叶轮时，三叶片夹角互成120°，至少有一只叶片在组装过程中，其长度2/3以上悬在甲板以外，伸到海面上，如图1所示。对于伸到海面上的叶片，一般是利用吊机吊臂回转半径较长的特点，吊起叶片并安装在轮毂上。此时，由于船舶作业甲板面积小，施工不便，操作失误较多，叶片易从吊带中滑落。

如果叶片滑落，会直接落入海水中，海水会对叶片表面防护膜造成极大损害，并且海水可能会进入叶片内部空腔，对叶片内部造成腐蚀。此外，从海水中打捞叶片也非常困难。

如上所述，用现有海上风力发电机组叶轮拼装方法和设备，存在叶片滑落至海水中的危险。因此，需要一种方便可靠的海上风力发电机组叶轮拼装方法和设备，使得叶片不会滑落至海水中被海水腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备及方法，以解除在海上拼装叶轮时叶片可能掉落至海中的隐患。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，包括回转支承、圆筒形支撑体和驱动单元，回转支承的外圈固定在安装平台上，圆筒形支撑体连接在回转支承的内圈上，能够与内圈一起转动，圆筒形支撑体的上部法兰上形成用于安装叶轮轮毂的孔，驱动单元设置在圆筒形支撑体的主体外侧，能够与圆筒形支撑体一起转动，该驱动单元用于驱动与回转支承的外齿圈相啮合的小齿轮转动。

可选地，该设备还包括支撑底座，该支撑底座固定在安装平台上，所述回转支承的外圈连接在支撑底座上。

其中，所述安装平台可以为船舶的甲板。

可选地，圆筒形支撑体通过下部法兰连接在回转支承的内圈上。

可选地，从下部法兰向外延伸出至少一个凸台，在每个凸台上分别设置一个所述驱动单元，小齿轮设置在凸台下方，小齿轮结合在贯穿凸台的转轴的外周面，驱动单元用于驱动该转轴。

可选地，驱动单元包括驱动电机，所述转轴为驱动电机的输出轴。

可选地，驱动单元包括驱动电机和减速机，驱动电机的输出轴和减速机的输入轴连接在一起，所述转轴为减速机的输出轴。

可选地，减速机具有下部法兰，减速机通过下部法兰固定在所述凸台上。

一种用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，包括回转支承、圆筒形支撑体和驱动单元，回转支承的内圈固定在安装平台上，圆筒形支撑体连接在回转支承的外圈上，能够与外圈一起转动，圆筒形支撑体的上部法兰上形成用于安装叶轮轮毂的孔，驱动单元设置在圆筒形支撑体的主体内侧，能够与圆筒形支撑体一起转动，该驱动单元用于驱动与回转支承的内齿圈相啮合的小齿轮转动。

可选地，该设备还包括支撑底座，该支撑底座固定在安装平台上，所述回转支承的内圈连接在支撑底座上。

其中，所述安装平台可以为船舶的甲板。

可选地，圆筒形支撑体通过下部法兰连接在回转支承的外圈上。

可选地，从下部法兰向内延伸出至少一个凸台，在每个凸台上分别设置一个所述驱动单元，小齿轮设置在凸台下方，小齿轮结合在贯穿凸台的转轴的外周面，驱动单元用于驱动该转轴。

可选地，驱动单元包括驱动电机，所述转轴为驱动电机的输出轴。

可选地，驱动单元包括驱动电机和减速机，驱动电机的输出轴和减速机的输入轴连接在一起，所述转轴为减速机的输出轴。

可选地，减速机具有下部法兰，减速机通过下部法兰固定在所述凸台上。

一种使用前述的设备拼装海上风力发电机组叶轮的方法，包括如下步骤：

（1）将轮毂安装在圆筒形支撑体上；

（2）在甲板上将一个叶片安装到轮毂上之后，控制驱动单元，使圆筒形支撑体转动，使安装好的叶片转向大海，再在甲板上将下一个叶片安装到轮毂上，直到将所有叶片安装到轮毂上。

一种使用前述的设备拼装海上风力发电机组三叶片叶轮的方法，包括如下步骤：

（1）将轮毂安装在圆筒形支撑体上；

（2）在甲板上将第一叶片安装到轮毂上；

（3）控制驱动单元，使圆筒形支撑体转动，使安装好的第一叶片转向大海；

（4）在甲板上再安装第二叶片到轮毂上；

（5）控制驱动单元，使圆筒形支撑体转动，使安装好的第二叶片转向大海；

（6）在甲板上再安装第三叶片到轮毂上。

根据本发明，可以取得但不限于以下的有益效果：

(1)对于正在安装的叶片，不会出现叶片大部分悬于甲板外的问题，叶片不会滑落至海中；

(2)通用性强，可适用于大部分海上风机叶轮拼装；

(3)可靠性高，易于操作。

附图说明

图1为现有海上风力发电机组叶轮拼装方法的示意图；

图2为根据本发明实施例的叶轮拼装设备的示意图；

图3为根据本发明实施例的叶轮拼装设备中圆筒形支撑体与驱动单元的安装示意图；

图4至图6为用于说明根据本发明实施例的叶轮拼装方法的示意图。

符号说明：

1：叶轮拼装设备

2：支撑底座

3：回转支承

4：驱动电机

5：减速机

6：圆筒形支撑体

7：小齿轮

40：驱动单元

61：上部法兰

611：孔

62：主体

63：下部法兰

64：凸台

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

如图2和图3所示，本发明实施例提供的叶轮拼装设备1包括支撑底座2、回转支承3、驱动电机4、减速机5和圆筒形支撑体6。

支撑底座2固定于甲板上，起支撑稳定作用。回转支承3的外圈固定安装在支撑底座2上。可以通过使该回转支承3的外圈与支撑底座2的连接法兰连接在一起而安装该回转支承3。回转支承3的内圈与圆筒形支撑体6的下部法兰63连接在一起。在圆筒形支撑体6的主体62外侧设置有一个或两个以上驱动电机4。驱动电机4的输出轴和减速机5的输入轴连接在一起，用螺栓将减速机5的下部法兰53固定在从圆筒形支撑体6的下部法兰63伸出的凸台64上。减速机5输出轴中的延伸到凸台64下方部分的外周面结合有小齿轮7，该小齿轮7被设置为与回转支承3外圈外缘的齿部分（以下，称外齿圈）啮合。即，回转支承3的外圈可视为一个外齿轮。圆筒形支撑体6的上部法兰61为用于连接轮毂的法兰，其上形成用于安装轮毂的孔611，上部法兰61大致呈水平状态。

由此，在将轮毂安装到圆筒形支撑体6的上部法兰61上的状态下，若启动驱动电机4，则驱动电机4的驱动力矩输入到减速机5，由此减速机5输出轴外周面的小齿轮7随之旋转，通过小齿轮7与回转支承3外齿圈的啮合，带动轮毂与圆筒形支撑体6、驱动电机4、减速机5、回转支承3的内圈一起转动。

在此，驱动电机4和减速机5构成驱动单元40。驱动单元40的个数不限于图2和图3所示的三个，其个数和设置位置可以根据实际使用时的需要适当选择。而且，由驱动电机4和减速机5构成驱动单元40仅是一种优选实施方式，根据其变形方式，可以仅由驱动电机4构成驱动单元40，此时，可用螺栓将驱动电机4的下部法兰固定在从圆筒形支撑体6下部法兰63伸出的凸台64上，并将小齿轮7设置在驱动电机4输出轴中的延伸到凸台64下方部分的外周面。而且，也不限于上述的由驱动电机4直接驱动小齿轮7旋转的方式，可以将驱动电机偏心设置，将小齿轮7设置在与驱动电机的输出轴平行的转轴上，并通过带传动、链传动、齿轮传动等方式将驱动电机的动力传递给小齿轮。即，只要能够实现位于凸台64下方的小齿轮7与回转支承3外齿圈之间的齿轮传动，则可以根据实际使用时的需要适当选择驱动单元的构成方式。

在此，可通过有线或无线控制器控制驱动单元40的动作。例如当驱动单元40包括驱动电机时，可通过有线或无线控制器控制驱动电机4的转动方向和转速。

另外，支撑底座2的形状和结构不限于图2所示出的情形，在不妨碍圆筒形支撑体6的转动和整个叶轮拼装设备1的稳定的前提下，可以根据实际使用时的需要适当设计。又或者，可省略支撑底座2，将回转支承3的外圈直接固定在甲板上，使回转支承3同时起到支撑稳定的作用。此时，回转支承3的大小和与甲板的连接结构可以根据实际使用时的需要适当设计，只要不妨碍圆筒形支撑体6的转动和整个叶轮拼装设备1的稳定即可。

另一方面，可以变形为回转支承3的外圈相对内圈转动。此时，回转支承3的内圈固定安装在支撑底座2上。可以通过使该回转支承3的内圈与支撑底座2的连接法兰连接在一起而安装该回转支承3。回转支承3的外圈与圆筒形支撑体6的下部法兰63连接在一起。此时，驱动单元40将位于圆筒形支撑体6的主体62内侧，可安装在从圆筒形支撑体6下部法兰63向内伸出的凸台64上。驱动单元40的输出轴中的延伸到凸台64下方部分的外周面结合有小齿轮7，该小齿轮7被设置为与回转支承3内圈内缘的齿部分（以下，称内齿圈）啮合。即，回转支承3的内圈可视为一个内齿轮。圆筒形支撑体6的上部法兰61上形成用于安装轮毂的孔611，上部法兰61大致呈水平状态。

由此，在将轮毂安装到圆筒形支撑体6的上部法兰61上的状态下，若启动驱动单元40，则小齿轮7旋转，通过小齿轮7与回转支承3内齿圈的啮合，带动轮毂与圆筒形支撑体6、驱动单元40、回转支承3的外圈一起转动。

以下，参照图4至图6对利用本发明实施例提供的叶轮拼装设备进行叶轮拼装的方法进行说明。

本发明实施例提供的叶轮拼装方法的要点在于通过专用设备，在施工船甲板上方安装叶片，然后将安装好的叶片转向大海，在甲板上安装下一个叶片。以三叶片叶轮为例，具体安装过程如下：

(1)将轮毂L安装在圆筒形支撑体6上；

(2)在甲板上将第一叶片A安装到轮毂L上，如图4所示；

(3)用有线或无线的控制器控制驱动单元40，通过小齿轮与回转支承外齿圈或内齿圈的啮合，带动圆筒形支撑体转动，使安装好的第一叶片A转向大海，在甲板上再安装第二叶片B到轮毂L上，如图5所示；

(4)用有线或无线的控制器控制驱动单元40，通过小齿轮与回转支承外齿圈或内齿圈的啮合，带动圆筒形支撑体转动，使安装好的第二叶片B转向大海，在甲板上再安装叶片C到轮毂L上，如图6所示；

(5)将所有叶片连接螺栓拧紧，叶轮拼装完毕。

对于双叶片叶轮，经历上述（1）～（3）步骤即可。而对于叶片数目多于三个的叶轮，再进行多次将安装好的叶片转向大海，在甲板上安装下一个叶片的步骤即可。

图4至图6中，未说明符号S表示吊机站位。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，包括回转支承、圆筒形支撑体和驱动单元，回转支承的外圈固定在安装平台上，圆筒形支撑体连接在回转支承的内圈上，能够与内圈一起转动，圆筒形支撑体的上部法兰上形成用于安装叶轮轮毂的孔，驱动单元设置在圆筒形支撑体的主体外侧，能够与圆筒形支撑体一起转动，该驱动单元用于驱动与回转支承的外齿圈相啮合的小齿轮转动，其中，圆筒形支撑体的上部法兰大致呈水平状态。

2.根据权利要求1所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，还包括支撑底座，该支撑底座固定在安装平台上，所述回转支承的外圈连接在支撑底座上。

3.根据权利要求1或2所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，所述安装平台为船舶的甲板。

4.根据权利要求1或2所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，圆筒形支撑体通过下部法兰连接在回转支承的内圈上。

5.根据权利要求4所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，从下部法兰向外延伸出至少一个凸台，在每个凸台上分别设置一个所述驱动单元，小齿轮设置在凸台下方，小齿轮结合在贯穿凸台的转轴的外周面，驱动单元用于驱动该转轴。

6.根据权利要求5所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，驱动单元包括驱动电机，所述转轴为驱动电机的输出轴。

7.根据权利要求5所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，驱动单元包括驱动电机和减速机，驱动电机的输出轴和减速机的输入轴连接在一起，所述转轴为减速机的输出轴。

8.根据权利要求7所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，减速机具有下部法兰，减速机通过下部法兰固定在所述凸台上。

9.一种用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，包括回转支承、圆筒形支撑体和驱动单元，回转支承的内圈固定在安装平台上，圆筒形支撑体连接在回转支承的外圈上，能够与外圈一起转动，圆筒形支撑体的上部法兰上形成用于安装叶轮轮毂的孔，驱动单元设置在圆筒形支撑体的主体内侧，能够与圆筒形支撑体一起转动，该驱动单元用于驱动与回转支承的内齿圈相啮合的小齿轮转动，其中，圆筒形支撑体的上部法兰大致呈水平状态。

10.根据权利要求9所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，还包括支撑底座，该支撑底座固定在安装平台上，所述回转支承的内圈连接在支撑底座上。

11.根据权利要求9或10所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，所述安装平台为船舶的甲板。

12.根据权利要求9或10所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，圆筒形支撑体通过下部法兰连接在回转支承的外圈上。

13.根据权利要求12所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，从下部法兰向内延伸出至少一个凸台，在每个凸台上分别设置一个所述驱动单元，小齿轮设置在凸台下方，小齿轮结合在贯穿凸台的转轴的外周面，驱动单元用于驱动该转轴。

14.根据权利要求13所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，驱动单元包括驱动电机，所述转轴为驱动电机的输出轴。

15.根据权利要求13所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，驱动单元包括驱动电机和减速机，驱动电机的输出轴和减速机的输入轴连接在一起，所述转轴为减速机的输出轴。

16.根据权利要求15所述的用于海上风力发电机组叶轮拼装的设备，其特征在于，减速机具有下部法兰，减速机通过下部法兰固定在所述凸台上。

17.一种使用权利要求1至16中任意一项所述的设备拼装海上风力发电机组叶轮的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将轮毂安装在圆筒形支撑体上；

在甲板上将一个叶片安装到轮毂上之后，控制驱动单元，使圆筒形支撑体转动，使安装好的叶片转向大海，再在甲板上将下一个叶片安装到轮毂上，直到将所有叶片安装到轮毂上。

18.一种使用权利要求1至16中任意一项所述的设备拼装海上风力发电机组三叶片叶轮的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将轮毂安装在圆筒形支撑体上；

在甲板上将第一叶片安装到轮毂上；

控制驱动单元，使圆筒形支撑体转动，使安装好的第一叶片转向大海；

在甲板上再安装第二叶片到轮毂上；

控制驱动单元，使圆筒形支撑体转动，使安装好的第二叶片转向大海；

在甲板上再安装第三叶片到轮毂上。