CN103477005A - 接近风力涡轮机塔的外表面的方法以及使用这种方法的装置 - Google Patents

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Abstract

用于接近风力涡轮机塔的外表面的方法包括如下步骤：将外围轨道连接到塔的外表面上；在所述轨道上方开孔；在塔的基座上布置工作平台；在孔中插入线缆盘；通过驱动线缆盘而提升平台直到其接近外围轨道；悬挂和水平移动装置设置在水平轨道上；将平台连接到所述悬挂和水平移动装置并且根据需要移动平台。

Description

接近风力涡轮机塔的外表面的方法以及使用这种方法的装置
技术领域
本发明涉及一种用于接近风力涡轮机塔的外表面的方法以及使用这种方法的装置。
背景技术
风力涡轮机是公知的用于从风流中获取电能的结构。它们包括风力涡轮组件，为了简化起见，将其称之为吊篮或机舱（其包括将风流的机械能转换成电能，并且为了最大化能量转换效率而使其自身与所述风流一致排列的全部必需的装置），该吊篮或机舱由垂直结构（公知地，例如是塔）来实现支撑。
为了使风力涡轮机有效利用风流，这些支撑塔必须非常高，当前的高度为80到100米或者更高。
此外，必须避免户外的工作条件，老化或污垢对风力涡轮机产生的损害。为此，有时为了执行维护工作还必须接近支撑塔的外表面。
然而，这些结构的较大的高度和体积在接近它们外部结构的特定位置时产生了很多问题，尤其是现在该行业趋向于通过增加塔的高度来提高涡轮机的效率。
根据现有技术的状况，为了接近风力涡轮机塔的外表面，必须采用费力的方法和/或使用相对昂贵并且精密的装置。
根据现有技术的这些方法中的一种，每次必须接近风力涡轮机塔的外表面时，大型的吊车必须被运送到塔的位置，在吊车桅杆的顶端设置有吊篮。接着必须接近外表面的工人进入吊车吊篮中，吊篮被移动到塔必须被接近的位置。
显而易见，使用大型吊车的花费很高。此外，有时很难找到足够大并且还能够满足安全性需要的吊车。
根据现有技术的另一种方法，每次风力发电机的外表面必须被接近时，必须在塔的底座上同心地组装一个大体上呈环形的脚手架，接着将其升高到工作位置。
组装构成脚手架的部件是一个长时间且繁重的过程，通常需要花费几天的时间。此外，脚手架的直径必须大于支撑塔的基座的直径，以使得两者能够同心布置，并且因此结构上必然非常大，这显著地增加了费用。
现有技术的第三种方法包括通过由线缆连接到吊车的工作平台而接近塔的外表面。吊车持久地连接到机舱的外表面，并且使工作平台向上或向下移动。
尽管这种吊车能够使工作平台垂直移动，但是平台通过其自身还不能够水平移动。根据这种方法，为了产生水平位移，其必须使风力涡轮机的整个机舱旋转，由此还要转动吊车（因为它连接到机舱上）以及平台（因为它通过线缆连接到吊车）。
由于需要旋转整个机舱因而降低了这种接近方法的效率。此外，吊车的成本以及将其安装在机舱的顶上也是很重要的。另一个缺点是机舱必须由专业的工人转动，这些工人通常并不是希望接近塔的外表面的工作团队的一部分。
现有技术的第四种方法使用垂挂在位于机舱内部的卷轴或升降机上的工作平台，其连接到框架的底部。这首先需要在机舱壳的底部开窗以使线缆通过，并且允许工作平台围绕塔移动，还需要旋转机舱。
发明内容
本发明的第一个目标是提出一种方法，其包括某些固定部件仅安装一次，并且在风力涡轮机的塔中开孔，接着在相继的时刻中能够在大约2小时的短时间内仅仅采用移动可重复使用的，简单以及相对地便宜的装置而接近塔的外表面。
这些固定部件为外部外围轨道和设置有锚固装置的加强件，后者布置成围绕开设在风力涡轮机壁上的孔，孔的尺寸足够小以避免损坏风力涡轮机塔的结构整体性。根据本发明在本方法中使用的其余部件是可移动的，以使得它们能够恢复并且在后面的使用本发明的方法的场合中可以继续使用。
根据本发明的方法不需要旋转机舱以及在风力涡轮机的外表面永久安装吊车，卷盘或电机，使它们暴露在环境天气里。
更具体地，本方法包括如下步骤：
A)将外部外围轨道连接到风力涡轮机塔上；在所述轨道上方开孔并且采用设置有锚固装置的加强件修整孔；
B)在支撑塔的基座上布置工作平台，工作平台设置有：
-第一线缆牵引装置；
-设置有线缆的第二线缆牵引装置；以及
-用于至少部分地接触支撑塔的表面的支撑装置；
C)在平台上装载某些用于悬挂和水平移动的装置；
D)将工作平台运送到接近孔的高度的线缆盘组件，其设置有：
-在其上缠绕有线缆的线缆盘，用于缠绕和解开所述线缆，以及
-臂，其横截面允许其能穿过所述孔并且还允许所述线缆在所述臂的表面上滑动；
E)将线缆盘组件插入孔中，并且使用锚固装置将其锚固到孔中；
F)线缆盘的线缆的端部穿过臂伸出到外部，并且下降到支撑塔的基座，工作平台位于基座上；
G)将线缆盘的线缆连接到第一线缆牵引装置，并且驱动所述第一线缆牵引装置将平台升高到接近外围轨道的位置；
H)将悬挂和水平移动装置连接到所述外围轨道；
I)将第二线缆牵引装置的线缆的自由端锚固到悬挂和水平移动装置的悬挂装置；
J)将线缆盘组件的线缆从第一线缆牵引装置得以释放；
K)至少部分地，将支撑装置连接到风力涡轮机塔的壁；
L)驱动所述第二线缆牵引装置来垂直地移动工作平台，或者可选择地，多次驱动水平移动装置来水平地移动平台，直到所述工作平台设置在风力涡轮机塔上期望的位置；
M)接近塔的外表面的步骤完成之后，拆卸全部的移动部件；
N)根据需要重复步骤B至M。
显而易见，仅在第一次应用本发明的方法时，或者甚至在塔的建造过程中，在其组装之前必须执行步骤A。在随后的时间里，随着外围轨道和具有加固件的孔安装在风力涡轮机塔，其仅仅必须完成步骤B到N来执行所述方法。
另一方面，一旦前面提到的步骤已经完成，本方法的步骤L能够快速地接近塔的外表面的一个或多个位置。一旦步骤L完成，从外表面的一个位置移动到另一个位置的时间很短，大概是几分钟。
本发明的第二个目的是提供一种接近支撑塔的外表面的装置，其使用上面描述的用于接近支撑塔的方法。
所述用于接近支撑塔的外表面的装置包括：
·固定在风力涡轮机塔的外表面上的外部外围轨道；
·略微高于所述外围轨道而设的孔；
·设置有布置成围绕所述孔的锚固装置的加强件；
·工作平台设置有：
-用于沿着垂直方向移动线缆的第一线缆牵引装置；
-设置有线缆的第二线缆牵引装置，用于沿垂直方法移动工作平台；以及
-用于使工作平台在塔表面上移动的支撑装置；
·用于连接到外围轨道的悬挂和水平移动装置，并且其水平移动沿着所述外围轨道进行；
·线缆盘组件设置有：
-根据需要，用于缠绕和解开所述线缆的线缆盘，以及
-臂，具有能够穿过开设于风力涡轮机上的孔的横截面。
附图说明
本发明的这些和其它特征和优点将在后面对本发明的几种实施方式的描述中变得清楚，这几种参照附图的实施方式仅仅是非限制性的例子，其中：
图1示出了根据本发明的方法的步骤B，第一种实施方式的工作平台布置成接近风力涡轮机支撑塔的基座；
图2更加详细地示出图1的第一种实施方式的工作平台；
图3示出了风力涡轮机塔的顶部，其中示出了第一种实施方式的外部外围轨道和第一种实施方式的设置有线缆盘的线缆盘组件，根据本发明的方法的步骤E，将它们插入第一种实施方式的孔（图中未示出）中；
图4a和4b示出了根据本发明的方法的步骤G，第一种实施方式的线缆盘组件的线缆连接到一种实施方式的工作平台的第一线缆牵引装置；
图5a示出了在本发明的方法的步骤G的最后，工作平台凭借第一线缆牵引装置的驱动而提升到外围轨道的附近；
图5b示出了在本发明的方法的步骤J之后，连接到所述第一种实施方式的外围轨道的某些悬挂和水平移动装置的第一种实施方式，并且第一种实施方式的第二线缆牵引装置的线缆的自由端锚固到所述第一种实施方式的悬挂装置；
图6示出了根据本发明的方法的步骤L，通过一种实施方式的第二线缆牵引装置和水平移动装置的动作，第一种实施方式的工作平台在风力涡轮机塔上垂直或水平地移动；
图7为风力涡轮机塔的顶部的视图，其示出了根据本发明的方法的步骤A，第二种实施方式的外部外围轨道以及第二种实施方式的孔；
图8示出了根据本发明的方法的步骤H，部分地连接到所述第二种实施方式的外围轨道的某些悬挂和水平移动装置的第二种实施方式，而第二种实施方式的第一线缆牵引装置仍然通过线缆连接到第二种实施方式的臂上；
图9为根据本发明的方法的步骤J，第二种实施方式的悬挂和水平移动装置已经完全连接到所述第二种实施方式的外围轨道，第二线缆牵引装置的线缆的自由端已经连接到悬挂和水平移动装置的悬挂装置，并且线缆盘的线缆已经从第一线缆牵引装置得以释放；并且
图10示出了根据本发明的方法的步骤L，通过一种实施方式的第二线缆牵引装置或水平移动装置的动作，第二种实施方式的工作平台在风力涡轮机塔上移动。
具体实施方式
图1和2示出工作平台100的第一种实施方式，其布置成邻近风力涡轮机支撑塔的基底。
这个工作平台100具有基底，基底包括中心底板部分110b，左侧底板部分110a以及右侧底板部分110c。这些部分110a，110b以及110c能够在图6中更加详细地看到。
左侧部分110a和右侧部分110c相对于中心部分110b以一定角度伸出以使得平台的基底具有基本上为多边形的形状，其弯曲部接近于支撑塔的平均直径。
此外，部分110a和110c能够以固定或铰接的方式连接到部分110b，后者的结构允许更改部分之间的角度以使得平台110能够在任何时候更好地被调整到支撑塔的表面。
工作平台110沿着其整个周边设置有安全导轨120，其上连接有如下元件：
第一线缆牵引装置130，135，其包括中心升降电机130和连接装置135；
-第二线缆牵引装置140a，140c，145a和145c，包括左侧升降电机140a，右侧升降电机140c，左侧升降电机的线缆145a和右侧升降电机的线缆145c；
-支撑装置150a，150b和150c，其包括多个左侧滚轮150a，中间滚轮150b和右侧滚轮150c，这些支撑装置150a，150b和150c还设置有允许将所述滚轮150a，150b和150c的轴布置在水平和垂直方向上的机构（在图中未示出），根据所述塔的曲面不同的滚轮与支撑塔的外表面接触。
图3示出外围轨道200,210的第一种实施方式，其包括多个从风力涡轮机塔的壁向外伸出的杆210。每个杆210的一个端部锚固在风力涡轮机塔的壁上，位于塔的顶部区域中，同时杆的另一端其牢固地连接到轨道200，轨道200布置成与支撑塔的表面同轴，且位于支撑塔的外部。轨道200的横截面基本上为H形。
优选的是，将外围轨道锚固在风里涡轮机塔的顶部区域，以使得能够接近所述塔的外表面的多个位置。
此外，图3还示出线缆盘组件300,320,330,其设置有线缆盘320和臂300，在线缆盘上缠绕有线缆330（图中未示出），并且臂300的横截面允许其插入到孔310中（图中未示出），并且使用锚固装置（未示出）将臂锚固到支撑塔壁上，孔310开设在支撑塔的壁上。
孔的尺寸，通常为100mm x100mm，其足够小以使得它们不会以任何方式损坏支撑塔的结构整体性。在孔的这种实施方式中，其还可以具有方形形状。
图4a和4b示出根据本发明的方法的步骤G，如何将初始缠绕在线缆盘320上的线缆330降下，并且使其连接到工作平台100的第一线缆牵引装置130,135的连接装置135上；
图5a详细示出工作平台100如何通过第一线缆牵引装置130,135的动作而被提升到外围轨道200,210的附近。
图5b示出了悬挂和移动装置的第一种实施方式，该悬挂和移动装置具有用于悬挂的左侧机动滑架400a和用于悬挂的右侧机动滑架400c，在本发明的方法的这个步骤中悬挂和移动装置已经被连接到外围轨道200。此外，左侧电机140a的线缆145a的自由端和右侧电机140c的线缆145c的自由端同样分别锚固到用于悬挂的左侧机动滑架400a以及用于悬挂的右侧机动滑架400c上，并且线缆盘320的线缆330已经从第一线缆牵引装置130,135得以释放。
图6示出工作平台100通过第二线缆牵引装置140a,140c,145a,145c或者左侧机动滑架400a和右侧机动滑架400c的动作而在风力涡轮机上移动。
本发明的装置的第二种实施方式将在下面参照图7-10进行描述。与第一种实施方式相同的元件（参照图1到6所描述的）使用相同的数字附带符号(')来表示。
图7为风力涡轮机塔的顶部的示意图，其示出外围轨道200’和孔310’的第二种实施方式。
在该实施方式中，并不是必须使用杆，并且轨道200’通过恰当的装置，例如焊接直接连接到支撑塔的表面。此外，轨道200’的横截面基本上为T形。
图7还示出方形孔310’。如前面的实施方式，孔的尺寸通常为100mmx100mm，并且由此足够小而不会以任何方式对支撑塔的结构整体性造成损坏。在孔的边缘，设置有具有锚固装置的加固件340’。
图8示出第一线缆牵引装置130’,135’的电机130’如何动作从而凭借双线缆330’将平台100’提升到轨道200’的附近，双线缆的一端缠绕在线缆盘320’（图中未示出），并且另一端连接到连接装置135’。
图8还示出悬挂和水平移动装置400a',400b',400c'的用于悬挂的左侧机动滑架400a’和右侧机动滑架400c’如何连接到外围轨道200’并且通过横梁400b’彼此互连。
图9示出在将悬挂和水平移动装置400a',400b',400c'连接到外围轨道200’之后，线缆330’如何从第一线缆牵引装置130’的线缆盘320’得以释放。
图10示出工作平台100’通过第二线缆牵引装置的左侧电机140a’，第二线缆牵引装置的右侧电机140c’，左侧机动滑架400a’或者右侧机动滑架400c’的动作而在风力涡轮机的塔上移动。
这里描述的实施方式通过特定的例子并且以非限制性的意义而提出。本领域的技术人员能够发现如所附的权利要求所限定的其它实施方式也包括在本发明的范围之内。
因此，例如，工作平台100可选择地设置有：用于容纳物体的抽屉；具有附加线缆的防止坠落安全系统；在平台的负载超过特定的极限时阻止平台提升的过载探测器；紧急手动下降机构；限制移动的电磁制动器；线缆导引系统，其在平台的位置可以手动地调节；相互连通装置；电源插座；和/或示廓灯。
此外，所述工作平台100是可移动和/或铰接的。
另外，孔的几何形状可以与优选实施方式所描述的不同，例如是椭圆形，多边形或圆形的。尤其优选的是，椭圆形的孔中垂直方向上的轴线更长。

Claims (17)

1.接近风力涡轮机塔的外表面的方法，包括如下步骤：
A)将外部外围轨道（200,210;200’）连接到风力涡轮机塔的外表面上；在所述轨道上方开孔(310;310′)，并且采用设置有锚固装置的加强件（340’）修整孔(310;310′)；
B)在支撑塔的基座上布置工作平台(100;100′)，工作平台设置有：
-沿着垂直方向移动线缆(330;330′)的第一线缆牵引装置(130,135;130′,135′)；
-设置有线缆(145a,145c;145a′,145c′)的第二线缆牵引装置(140a,145a,140c,145c;140a′,145a′,140c′,145c′)；以及
-用于至少部分地接触支撑塔的表面的支撑装置(150a,150b,150c;150a′,150b′,150c′)；
C)在平台(100;100′)上装载多个用于悬挂和水平移动的装置(400a,400c;400a′,400b′,400c′)；
D)将工作平台运送到接近孔(310;310′)的高度的线缆盘组件(300,320,330;300′,320′,330′)，线缆盘组件设置有：
-在其上缠绕有线缆(330;330′)的线缆盘(320;320′)，用于缠绕和解开所述线缆，以及
-臂(300;300′)，其横截面允许其能穿过所述孔(310;310′)，并且还允许所述线缆(330;330′)在所述臂的表面上滑动；
E)将线缆盘组件(320;320′)的臂(300;300′)插入孔(310;310′)中，并且使用锚固装置将其锚固到孔中；
F)穿过臂(300;300′)，线缆盘(320;320′)的线缆(330;330′)的端部伸出到外部并且下降到支撑塔的基座，工作平台(100;100′)位于基座上；
G)将线缆盘的线缆(320;320′)连接到第一线缆牵引装置(130,135;130′,135′)，并且驱动所述第一线缆牵引装置(130,135;130′,135′)将平台(100;100′)提升到接近外围轨道(200,210;200′)的位置；
H)将悬挂和水平移动装置(400a,400c;400a′,400b′,400c′)连接到所述外围轨道(200,210;200′)；
I)将第二线缆牵引装置的线缆的自由端(145a,145c;145a′145c′)锚固到悬挂和水平移动装置(400a,400c;400a′,400c′)的悬挂装置；
J)将线缆盘组件(320;320′)的线缆(330;330′)从第一线缆牵引装置(130,135;130′,135′)得以释放；
K)将支撑装置(150a,150b,150c;150a′,150b′,150c′)连接到风力涡轮机塔的壁；
L)驱动所述第二线缆牵引装置(140a,145a,140c,145c;140a′,145a′;140c′,145c′)来垂直地移动工作平台(100;100′)，或者可选择地，多次驱动水平移动装置(400a,400c;400a′,400c′)来水平地移动平台，直到所述工作平台(100;100′)设置在风力涡轮机塔上期望的位置；
M)接近塔的外表面的步骤完成之后，拆卸全部的移动部件；
N)根据需要重复步骤B至M。
2.根据权利要求1所述的接近风力涡轮机塔的外表面的方法，其中外部外围轨道(200,210;200′)连接在接近风力涡轮机塔的顶部位置处。
3.用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，包括：
·外部外围轨道(200,210;200′)；
·略微高于所述外围轨道(200,210;200′)而设的孔(310,310′)；
·具有锚固装置的加强件(340′)围绕所述孔(310,310′)而设；
·工作平台(100,100′)设置有：
-用于沿着垂直方向移动线缆(330;330′)的第一线缆牵引装置(130,135;130′,135′)；
-设置有线缆(145a,145c)的第二线缆牵引装置(140a,145a,140c,145c;140a′,145a′,140c′,145c′)；
-用于至少部分地接触支撑塔的表面的支撑装置(150a,150b,150c;150a′,150b′,150c′)；
·用于连接到外围轨道的悬挂和水平移动装置(400a,400c;400a′,400b′,400c′)并且其水平移动沿着所述外围轨道(200,210;200′)进行；
·线缆盘组件(300,320,330;300′,320′,330′)设置有：
-在其上缠绕有线缆(330;330′)的线缆盘(320;320′)，用于缠绕和解开所述线缆，以及
-臂(300;300′)，其具有能穿过所述孔(310;310′)的横截面，并且还允许所述线缆(330;330′)在所述臂的表面上滑动。
4.根据权利要求3所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其中工作平台(100;100′)具有基座，基座包括中间底板部分(110b)，左侧底板部分(110a)以及右侧底板部分(110c)；左侧底板部分(110a)和右侧底板部分(110c)相对于中间部分(110b)以一定角度伸出，以使得平台的基座具有基本上呈多边形的形状，其弯曲部接近于支撑塔的平均直径。
5.根据权利要求3-4中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，工作平台(100;100′)是可移动的和/或铰接的。
6.根据权利要求3-5中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，工作平台(100;100′)包括如下组件中的至少一个：
-容纳物体的抽屉；
-设置有附加线缆的防止坠落安全系统；
-当负载超过特定的极限时阻止提升平台的过载探测器；
-紧急手动下降系统；
-用于限制移动的电磁制动器；
-在平台上可手动调节的线缆导引系统；
-相互连通装置，电源插座，和/或示廓灯。
7.根据权利要求3-6中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，工作平台(100;100′)设置有安全外围轨道(120)。
8.根据权利要求3-7中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其中：
第一线缆牵引装置(130,135;130′,135′)包括中间提升电机(130;130′)和连接装置(135;135′)；
第二线缆牵引装置(140a,140c,145a,145c;140a′,140c′,145a′,145c′)包括左侧提升电机(140a,140a′)，右侧提升电机(140c,140c′)，左侧电机的线缆(145a;145a′)和右侧电机的线缆(145c;145c′)；并且
支撑装置(150a,150b,150c;150a′,150b′和150c′)包括多个左侧滚轮(150a;150a′)，中间滚轮(150b;150b′)以及右侧滚轮(150c;150c′)，用于至少部分地接触塔的外表面，所述支撑装置(150a,150b,150c;150a′,150b′和150c′)还设置有允许在水平和垂直方向上布置所述滚轮(150a,150b和150c)的轴的机构。
9.根据权利要求3-8中任意一项所述的用于接触风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，孔(310;310′)的尺寸为100mm x100mm，并且为方形。
10.根据权利要求3-8中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，孔(310;310′)的形状为椭圆形，多边形或圆形，其中椭圆形的孔中垂直方向上的轴线较长。
11.根据权利要求3-10中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，悬挂和水平移动装置(400a,400c;400a′,400b′,400c′)包括用于悬挂的左侧机动滑架(400a;400a′)以及用于悬挂的右侧机动滑架(400c;400c′)。
12.根据权利要求3-11中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，轨道(200)的横截面基本上为H形。
13.根据权利要求3-12中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，外围轨道(200,210;200′)包括多个径向地从风力涡轮机塔的壁伸出的杆(210)；每个杆(210)的一端锚固到风力涡轮机塔的壁，并且所述杆的另一端牢固地连接到轨道(200)，轨道(200)与支撑塔的表面同轴且位于支撑塔的外部。
14.根据权利要求3-11的任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，外围轨道(200’)直接地连接到支撑塔的表面。
15.根据权利要求14所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，外围轨道(200’)的横截面基本上为T形。
16.根据权利要求3-15中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置，其特征在于，悬挂装置(400a′,400b′,400c′)包括用于悬挂的左侧机动滑架(400a;400a′)和通过横梁(400b)彼此连接的右侧机动滑架(400c;400c′)。
17.根据权利要求3-16中任意一项所述的用于接近风力涡轮机塔的外表面的装置采用权利要求1的方法。
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PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20131225