CN104066973A - 用于使风轮机的传动系部件移动的工具及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于使水平轴风轮机的机舱(53)中的传动系部件(1)移动的工具，所述机舱包括机舱结构(55、56)，所述部件(1)在风轮机运行期间连接至风轮机的转子(51)，所述工具包括：至少一个用于使所述部件相对于机舱沿平行于转子的旋转轴线的方向移动的驱动单元(407)；以及多个位置调节装置(405、406)，这些位置调节装置适于定位在所述机舱结构与所述部件之间并且分布成能够通过协同控制这些位置调节装置而提供所述部件的旋转运动。

Description

用于使风轮机的传动系部件移动的工具及方法
技术领域
本发明涉及用于使水平轴风轮机的机舱中的传动系部件移动的工具。
背景技术
已提出了例如在维修或安装时操纵风轮机齿轮箱、发电机以及其它传动系部件的若干解决方案，参见例如US6232673、EP1291521、SE428042、EP1101936、US7735808、US7644482以及US2010062888。US7944079描述了用于使齿轮箱在平行于转子旋转轴线的方向上移动的滑撬。WO2009074859描述了借助部件下方的轨使机舱中的风轮机主要部件在平行于转子旋转轴线的方向上移动的系统。该系统包括具有高度调节以及侧向调节的传送装置。
尽管公知的解决方案提供了若干在维修或安装时在匹配传动系部件时控制该传动系部件的位置的手段，但是改善此控制会是有益的。
发明内容
本发明的一个目的是当使水平轴风轮机中的传动系部件移动时改善对该传动系部件的操纵。另一目的是当使水平轴风轮机中的传动系部件移动时改善对该传动系部件的控制。
借助用于使水平轴风轮机的机舱中的传动系组件移动的工具到达这些目的，机舱包括机舱结构，所述部件在风轮机运行期间连接至风轮机的转子，该工具包括：
至少一个驱动单元，所述驱动单元用于使所述部件相对于所述机舱沿平行于所述转子的旋转轴线的方向移动；以及
多个位置调节装置，这些位置调节装置适于定位在所述机舱结构与所述部件之间并且分布成能够通过协同控制这些位置调节装置而提供所述部件的旋转运动。
对部件的旋转控制在很大程度上改善了在安装传动系部件期间用于匹配或配合部件的对准的控制，在现代的风轮机中，该传动系部件可能非常巨大沉重，例如30多吨重。旋转控制对于对这种沉重的部件的维修会非常有益，包括螺栓孔的对准及公母轴部件的对准。应注意：传动系部件可以是任一类型的诸如发电机、齿轮箱或主轴之类的风轮机传动系部件或这种部件的组件。还应注意：部件的旋转优选在例如借助驱动单元使部件与转子或其它传动系部件分开的情况下实现。
位置调节装置可以是致动器，例如液压或电子线性致动器。位置调节装置的坐标控制可采取若干不同形式的致动器组合，例如一个或多个位置调节装置进行沿一个方向的运动，而一个或多个位置调节装置进行沿另一方向的运动，并且/或者一个或多个位置调节装置保持静止而其它位置调节装置进行运动。
优选的是，至少两个位置调节装置在平行于转子的旋转轴线的方向上分布，从而可借助所述至少两个位置调节装置控制部件关于机舱的姿态。应注意：所述至少两个位置调节装置的位置不必须与转子轴线对准，反而这些位置调节装置可与转子轴线隔开不同的距离，但是在此实施方式中，这些位置调节装置在转子轴线的方向上分开。更上位的实施方式可如下所述：在由平行于转子的旋转轴线的x轴、水平且垂直于x轴的y轴以及垂直于x轴及y轴的z轴限定的空间中，为了控制部件绕平行于y轴的轴线的旋转位置，使至少两个位置调节装置分布在由所述x轴与z轴限定的子空间中。
优选的是，至少两个位置调节装置在与水平并且垂直于转子轴线的轴线平行的方向上分布，从而可借助位置调节装置控制部件关于机舱绕与转子的旋转轴线平行的轴线的旋转位置。同样应注意：所述至少两个位置调节装置的位置不必须与水平并且垂直于转子轴线的轴线对准，反而这些位置调节装置可与所述轴线隔开不同的距离，但是在此实施方式中，这些位置调节装置在所述轴线的方向上分开。更上位的实施方式可如下所述：在由平行于转子的旋转轴线的x轴、水平且垂直于x轴的y轴以及垂直于x轴及y轴的z轴限定的空间中，为了控制部件绕平行于x轴的轴线的旋转位置，至少两个位置调节装置分布在由所述y轴与z轴限定的子空间中。
位置调节装置可适于直接作用在部件或机舱结构上，或者另选地作用在诸如包括驱动单元的部分传送组件之类的中间部件上。在优选的实施方式中，位置调节装置包括多个第一位置调节装置，所述第一位置调节装置适于在相应的第一位置与相应的第二位置之间作用，所述第一位置位于所述机舱结构上或位于中间部件上，所述第二位置位于所述部件上或位于定位在所述部件与相应的所述第一位置调节装置之间的接合部上，所述第二位置高于所述第一位置。因此，与悬吊相反，部件搁置在第一位置调节装置的顶部。因此，第一位置调节装置均被布置成当承载所述部件的至少部分重量时经受压缩力。第一位置调节装置可以是线性致动器，例如液压或电子线性致动器。
在若干实施方式中，如下提供一种“偏航”调节的形式：至少两个位置调节装置是第二位置调节装置，并且在由平行于转子的旋转轴线的x轴、水平且垂直于x轴的y轴以及垂直于x轴及y轴的z轴限定的空间中，第二位置调节装置在由x轴与y轴限定的子空间中分布从而能够借助第二位置调节装置控制部件关于机舱与z轴的旋转位置。优选的是，存在至少四个第二位置调节装置，这些第二位置调节装置成对定位，沿y轴分布且位于部件的两侧，每对第二位置调节装置沿x轴分布。优选的是，第二位置调节装置均适于提供所述部件与所述机舱结构之间的作用力，该作用力平行于由所述x轴与所述y轴限定的平面或在该平面中具有分量。通过提供斜对角定位的第二位置调节装置的这样的作用力，可使部件绕z轴旋转。
优选的是，所述工具包括至少一个传送组件，该传送组件包括所述至少一个驱动单元与至少两个所述位置调节装置这之中的至少一者。这提供了用于组合部件的平移与旋转运动的简单地控制方案。优选的是，传送组件包括与所述至少一个驱动单元中至少其一连接的滑撬，该滑撬适于在机舱结构或在适于固定至所述机舱结构的部件(例如支撑单元)上滑动。优选的是，所述工具包括两个传送组件，各个传送组件均包括驱动单元，传送组件沿垂直于转子的旋转轴线的水平轴线分布并且位于部件的各侧上，两个位置调节装置位于各个传送组件上并且沿转子的旋转轴线分布。
也借助一种用于使水平轴风轮机的机舱中的传动系部件移动的方法达到所述目的，机舱包括机舱结构，所述部件在所述风轮机运行期间连接至风轮机的转子，所述方法包括：
在部件与机舱结构之间安置至少一个运输工具，例如滑撬或带轮的车；
在机舱结构与运输工具之间或者在机舱结构与部件或固定至该部件的部分之间连接驱动单元；
在运输工具与所述部件之间连接至少两个位置调节装置；
借助驱动单元使该部件沿转子的旋转轴线移动；以及
借助位置调节装置使该部件旋转。
所述目的也借助根据第十六方面所述的工具达到。
附图说明
以下将参照附图描述本发明的一个实施方式，在附图中：
图1是风轮机叶片的一部分的侧视图，某些隐藏部件用虚线示出；
图2是与传动系部件一起的根据本发明的一个实施方式的工具的立体图；
图3是从图2中的工具的一部分的下方看的立体图；
图4A至图4C示出了图2中的工具中的致动器的示意性立体图；
图5示出了图2中的工具的一部分的端视图；以及
图6A至图6C示出了图2中的工具中的致动器的示意性立体图。
具体实施方式
图1是水平轴风轮机的一部分的侧视图，该水平轴风轮机包括：具有三个叶片52的转子51；机舱53，转子被可旋转地安装至该机舱，并且该机舱则被安装在塔架54的顶部上。机舱包括：用于偏航的机舱结构，该机舱机构包括可旋转地安装在塔架上的床架55；以及连接至床架55的机舱框架56。转子被安装至主轴(未示出)，该主轴被可旋转地安装至主轴壳体57，该主轴壳体则被固定至床架55。风轮机还包括在机舱53中呈齿轮箱2与发电机3的组件形式的传动系部件1。应注意：对于本描述而言，发电机被看作是传动系部件。
图2示出了从诸如主轴(未示出)之类的其它驱动部件拆下的部件1，主轴在风轮机的运行状态下连接风轮机的齿轮箱与转子，该转子包括至少一个叶片。在运行状态中(图1)，齿轮箱2的静止壳体借助齿轮箱2上的法兰201、主轴壳体上的配合法兰以及连接法兰的螺栓连接至主轴壳体57。因为主轴壳体57安装在床架55上，所以齿轮箱2与发电机3处于从主轴壳体57悬臂式伸出的安装状态，并经由主轴壳体57连接至机舱结构55、56。如本领域中所公知的，另选的是，齿轮箱2与发电机3可分别直接连接至机舱结构55、56。
就本描述而言，如下定义机舱固定坐标系(参见图2)：x轴平行于风轮机转子的旋转轴线；y轴是水平的并且垂直于x轴；z轴垂直于x轴并且垂直于y轴。(在大部分水平轴风轮机中，转子轴线倾斜于水平平面例如10度，在这种风轮机中，如上定义的x轴也当然会是倾斜的。)
用于使机舱中的传动系部件1移动的工具4包括安装至机舱结构的相应纵向构件561的两个支撑单元401。支撑单元401是细长的，平行于x轴取向并且沿y轴分布从而在安装状态下位于部件1的两侧上。而且，在此实施方式中，支撑单元401在安装状态下位于部件的下部，并且具有从机舱结构的相应纵向构件561突出的法兰401的形状。
工具4还包括两个传送组件402，各个传送组件被布置成与相应的支撑单元401配合，从而类似地位于部件1的两侧上。每个传送组件402包括呈滑撬403的形式的运输工具、用于连接至该部件的接合部404、两个第一位置调节装置405以及两个第二位置调节装置406。每个传送组件402也包括驱动单元407。
如在图3中可见的，每个滑撬403在其面对支撑单元401的表面上具有低摩擦材料的衬垫408以便于滑撬403在支撑单元401上滑动。为了在维修或安装过程中使传送组件连接至齿轮箱，接合部404具有法兰，其用于借助穿过法兰中的孔的销连接至齿轮箱2上的配合法兰202(图2)。
在此驱动单元407被实施为液压致动器，并且其将相应的滑撬403连接至机舱结构，更具体地说是连接至机舱框架56。因此，当齿轮箱2被从主轴壳体57释放时，齿轮箱及发电机组件1可凭借滑撬403及驱动单元407而沿x轴移动。
应注意：能以不同方式实施驱动单元407。例如，取代液压致动器，该驱动单元可包括沿x轴延伸并啮合滑撬403中的母螺纹的长丝杠，可通过扭转该丝杠而移动滑撬403。
另外参照图4A至图4C。在各个传送组件402上，在此被实施为液压致动器的位置调节装置405、406沿x轴分布。如图4A中可见，部件1的高度调节(即，沿z轴的移动)可通过全部的四个第一位置调节装置405同时沿相同的方向移动而实现。各第一位置调节装置405是适于在滑撬403上的第一位置与接合部404上的第二位置之间作用的液压线性致动器，第二位置比第一位置高。应注意：位置调节装置405、406可被另选地设置成若干其它类型的致动器，例如电子线性致动器或丝杠式线性致动器。
如图4B中可见，可通过沿相同的方向同时致动部件第一侧上的第一位置调节装置405，并且使部件第二侧上的第一位置调节装置405保持静止或者以不同于部件第一侧上的第一位置调节装置405的方式被致动而控制部件关于x轴的旋转位置。例如，可沿与部件第一侧上的第一位置调节装置405的致动方向相反的方向致动部件第二侧上的第一位置调节装置405。从而，可改变部件关于x轴的旋转位置，即，如在平行于转子旋转轴线的方向上看时，部件可能倾斜。
如图4C中可见，可通过同时沿相同的方向致动x轴上的第一位置处的第一位置调节装置405，并且使x轴上的第二位置(不同于第一位置)处的第一位置调节装置405保持静止或者以不同于x轴上的第一位置处的第一位置调节装置405的方式被致动而控制部件关于y轴的旋转位置。例如，可沿与x轴上的第一位置处的第一位置调节装置405的致动方向相反的方向致动x轴上的第二位置处的第一位置调节装置405。从而，可改变部件关于y轴的旋转位置，换言之，可改变部件的姿态。
应注意：工具4可另选地包括仅一个安装在部件1下面的支撑单元401以及仅一个传送组件402，因而，第一位置调节装置405可沿x轴分布从而可改变部件的姿态。
参照图5。第二位置调节装置406均适于在部件与机舱结构之间提供作用力，该作用力平行于由x轴与y轴限定的平面。各个第二位置调节装置406包括液压致动器4061以及在铰接接头4063处可旋转地安装至滑撬403的活动臂4062。液压致动器4061适于沿y轴方向推动活动臂4062的上端，这样活动臂4062的在接头4063下方的下端接触并推靠支撑单元401，从而沿y轴(即侧向)方向驱策传送组件402及部件1。在合成运动期间，滑撬403在支撑单元401上横向滑动。
参照图6A，该图示出了第二位置调节装置406如何被用于控制部件的横向位置。通过使部件1的第一侧上的第二位置调节装置406的液压致动器4061同时延伸并且使部件1的第二侧上的第二位置调节装置406的液压致动器4061保持缩回，使该部件沿y轴移动。
参见图6B以及6C，图6B以及6C示出了第二位置调节装置406如何被用于控制部件关于z轴的旋转位置。通过使斜对角定位的第二位置调节装置406的液压致动器4061延伸并且使其余的第二位置调节装置406的液压致动器4061保持缩回而使该部件绕z轴旋转。
应注意：能够以不同方式实施位置调节装置405、406。例如，取代液压致动器，该位置调节装置可包括啮合母螺纹的丝杠从而借助扭转丝杠而引起移动。
在以上描述的实施方式中，第一位置调节装置405在传送组件402的两个其它部件(即滑撬403与接合部404)之间作用，并且第二位置调节装置406在传送组件402与支撑单元401之间作用。位置调节装置405、406布置的另选方案当然是也可行的。例如，位置调节装置405、406可在传送装置402与部件1之间、传送装置402与机舱结构56之间作用甚或直接在部件1与机舱结构56之间作用。
尽管以上实施例示出了对齿轮箱与发电机的组件的操控，当然本发明也能用于仅操纵齿轮箱、仅操纵发电机或操纵诸如主轴之类的一些其它传动系部件。

Claims (16)

1.一种用于使水平轴风轮机的机舱中的传动系部件移动的工具，所述机舱包括机舱结构，所述部件在所述风轮机运行期间连接至所述风轮机的转子，所述工具包括：
至少一个驱动单元，所述驱动单元用于使所述部件相对于所述机舱沿平行于所述转子的旋转轴线的方向移动；以及
多个位置调节装置，这些位置调节装置适于定位在所述机舱结构与所述部件之间并且分布成能够通过协同控制这些位置调节装置而提供所述部件的旋转运动。
2.根据权利要求1所述的工具，其中，在由平行于所述转子的旋转轴线的x轴、水平且垂直于x轴的y轴以及垂直于x轴及y轴的z轴限定的空间中，为了控制绕平行于所述y轴的轴线的旋转位置，所述位置调节装置中的至少两个位置调节装置分布在由所述x轴与所述z轴限定的子空间中。
3.根据前述任一项权利要求所述的工具，其中，所述位置调节装置中的至少两个位置调节装置在平行于所述转子的旋转轴线的方向上分布，从而能够借助所述至少两个位置调节装置控制所述部件相对于所述机舱的姿态。
4.根据前述任一项权利要求所述的工具，其中，在由平行于转子的旋转轴线的x轴、水平且垂直于x轴的y轴以及垂直于x轴及y轴的z轴限定的空间中，为了控制所述部件绕平行于所述x轴的轴线的旋转位置，所述位置调节装置中的至少两个位置调节装置分布在由所述y轴与所述z轴限定的子空间中。
5.根据前述任一项权利要求所述的工具，其中，所述位置调节装置中的至少两个位置调节装置在与水平且垂直于所述转子的旋转轴线的轴线平行的方向上分布，从而能够借助所述位置调节装置控制所述部件绕与所述转子的旋转轴线平行的轴线的旋转位置。
6.根据前述任一项权利要求所述的工具，其中，所述位置调节装置包括多个第一位置调节装置，所述第一位置调节装置适于在相应的第一位置与相应的第二位置之间作用，所述第一位置位于所述机舱结构上或位于中间部件上，所述第二位置位于所述部件上或位于定位在所述部件与相应的所述第一位置调节装置之间的接合部上，所述第二位置高于所述第一位置。
7.根据前述任一项权利要求所述的工具，其中，所述位置调节装置包括多个第一位置调节装置，这些第一位置调节装置均被布置成当承载所述部件的至少部分重量时经受压缩力。
8.根据权利要求6或7所述的工具，其中，所述第一位置调节装置是线性致动器。
9.根据前述任一项权利要求所述的工具，其中，所述位置调节装置中的至少两个位置调节装置是第二位置调节装置；并且其中，在由平行于转子的旋转轴线的x轴、水平且垂直于x轴的y轴以及垂直于x轴及y轴的z轴限定的空间中，所述第二位置调节装置在由所述x轴与所述y轴限定的子空间中分布，从而能够借助所述第二位置调节装置控制所述部件相对于所述机舱及所述z轴的旋转位置。
10.根据权利要求9所述的工具，其中，存在至少四个第二位置调节装置，这些第二位置调节装置成对定位，沿所述y轴分布且位于所述部件的两侧上，每对第二位置调节装置沿所述x轴分布。
11.根据权利要求10所述的工具，其中，所述第二位置调节装置均适于提供所述部件与所述机舱结构之间的作用力，该作用力平行于由所述x轴与所述y轴限定的平面或具有位于该平面中的分量。
12.根据前述任一项权利要求所述的工具，所述工具包括至少一个传送组件，该传送组件包括所述至少一个驱动单元与所述位置调节装置中的至少两个位置调节装置这之中的至少一者。
13.根据权利要求12所述的工具，其中，所述传送组件包括与所述至少一个驱动单元中的至少一个连接的滑撬，该滑撬适于在所述机舱结构上或在适于固定至所述机舱结构的部件上滑动。
14.根据前述任一项权利要求所述的工具，其中，所述工具包括两个传送组件，各个传送组件包括驱动单元，所述传送组件沿垂直于所述转子的旋转轴线的水平轴线分布并且位于所述部件的两侧上，每个传送组件上定位有两个位置调节装置并且这两个位置调节装置沿所述转子的旋转轴线分布。
15.一种用于使水平轴风轮机的机舱中的传动系部件移动的方法，所述机舱包括机舱结构，所述部件在所述风轮机运行期间连接至所述风轮机的转子，所述方法包括：
在所述部件与所述机舱结构之间安置至少一个运输工具，例如滑撬或带轮的车；
在所述机舱结构与所述运输工具之间或者在所述机舱结构与所述部件或固定至所述部件的部分之间连接驱动单元；
在所述运输工具与所述部件之间连接至少两个位置调节装置；
借助所述驱动单元使所述部件沿所述转子的旋转轴线移动；以及
借助所述位置调节装置使所述部件旋转。
16.一种用于使水平轴风轮机的机舱中的传动系部件移动的工具，所述机舱包括机舱结构，所述部件在所述风轮机运行期间连接至所述风轮机的转子，所述工具包括：多个位置调节装置，这些位置调节装置适于定位在所述机舱结构与所述部件之间并且分布成能够通过协同控制这些位置调节装置而提供所述部件的旋转运动。
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