CN104340876B - 用于风轮机组件替换的设备、系统及方法 - Google Patents

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Abstract

用于风轮机组件替换的系统、设备和方法。所述方法可以包括将吊具联结到风轮机组件，提升升降器进入机舱，提升线缆的线轴进入风轮机的机舱，将所述升降器安装到机舱的部件上，从线缆的线轴到所述升降器设定线缆的路径，以及在安置在所述升降器上的至少一个滑轮与安置在所述吊具上的至少一个滑轮之间设定线缆的路径。所述系统可以包括吊具，所述吊具适于联结到风轮机组件上，所述吊具包括至少一个纵向部件、一对横向部件和至少一个第一滑轮；以及升降器，所述升降器适于联结到机舱的部件上，所述升降器包括框架、马达和至少一个第二滑轮。

Description

用于风轮机组件替换的设备、系统及方法
背景技术
近年来，风轮机作为电力生产的手段已变得更为普及。风轮机提供了从可再生能源相对廉价地产生电力以及对周围环境具有较小影响的优点。
替换风轮机中发生故障或失效的组件可能给风轮机运营者带来巨额的费用，尤其是在安置在风轮机的机舱中的大型或重型组件的情况下。这样的组件可包括，例如，中间冷却器齿轮马达、风轮机的冷却风扇、发电机的转子轴承、中间冷却器等等。在特定情况下，比如，例如，严重的转子失效，整个发电机可能需要替换，替换失效组件所必需的工作不能在发电机安置在机舱内的情况下执行。
通常，用于风轮机的发电机能够重达大约5-7公吨，中间冷却器占有总重量中的大约700千克，而转子和定子组件占有剩下重量。部分由于组件的相当大的重量，已知的发电机替换方法通常包括去除机舱的顶部并且利用外部重型起重机将发电机和中间冷却器提升出机舱，将组件转移到下面的地面，利用起重机将替换组件提升进入机舱，以及放回机舱的顶部。然而，在陆基风轮机的情况下，利用外部起重机替换风轮机的费用通常达到发电机本身费用的七倍。对于海上风轮机，替换操作的费用可能更高。
因此，不使用外部起重机的替换风轮机组件的方法、系统和设备是所期望的。
发明内容
依照一个示例实施方式，揭示了用于风轮机组件替换的方法。所述方法可以包括将吊具联结到风轮机组件，提升升降器进入机舱，提升线缆的线轴进入风轮机的机舱，将所述升降器安装到机舱的部件上，从线缆的线轴到所述升降器设定线缆的路径，以及在安置在所述升降器上的至少一个滑轮与安置在所述吊具上的至少一个滑轮之间设定线缆的路径。
依照另一示例实施方式，揭示了用于风轮机组件替换的系统。所述系统可以包括吊具，所述吊具适于联结到风轮机组件上，所述吊具包括至少一个纵向部件、一对横向部件和至少一个第一滑轮；以及升降器，所述升降器适于联结到机舱的部件上，所述升降器包括框架、马达和至少一个第二滑轮。
附图说明
从示例实施方式的下述具体描述将使本发明实施方式的优点变得显而易见。下述具体描述应当连同附图一起考虑，其中：
图1示出了风轮机机舱和用于风轮机组件替换的系统的示例示意图。
图2示出了用于风轮机组件替换的系统的升降器的一个示例实施方式。
图3a-3b示出了用于风轮机组件替换的系统的吊具的一个示例实施方式。
图4示出了用于风轮机组件替换的系统的吊具的另一个示例实施方式。
图5a-5e图示了用于风轮机组件替换的示例方法。
具体实施方式
本发明的多方面揭示在针对本发明特定实施方式的下述描述和相关附图中。可以设计出替代的实施方式，而不脱离本发明的精神或范围。另外，本发明示例实施方式的众所周知的元件不会详细描述或将会省略，而不会使得本发明的相关细节不清楚。进一步地，为了便于对描述的理解，随后讨论在此所使用的多个术语。
如在此处所采用的，文字“示例”表示“作为例子、实例或例证”。此处所描述的实施方式不是限制性的，而仅仅是示例。应当了解，所描述的实施方式不一定被解释为优选的或者优于其它实施方式。而且，术语“本发明的实施方式”，“实施方式”或“发明”并不要求本发明的所有实施方式均包括所讨论的特征、优点或操作模式。
依照至少一个示例实施方式，用于风轮机组件替换的系统100可以被公开。该系统可包括升降器和吊具，该升降器适于与风轮机机舱的结构部件或可移动部件联结，该吊具适于与风轮机组件例如发电机、中间冷却器或任何其它期望的组件联结。
图1示出了系统100的示例实施方式，包括升降器102和吊具150。升降器102和吊具150可通过线缆192联结，线缆192来自于线轴190并且其路径通过升降器102和升降器102与吊具150之间。升降器102可安置在风轮机的机舱12内，并且可安置在机舱的一个部件的顶部。机舱的该部件可以是结构部件14或者一可移动的部件，例如能沿着机舱的纵向结构部件移动的滑车16。升降器102可包括适于驱动线缆192通过升降器102的马达104。线缆192的路径可以通过可旋转地联结到升降器102的至少一个滑轮、通过机舱12中的开口18，例如维修孔。线缆192可进一步有效地联结到(be operatively coupled to)吊具150，例如通过联结到吊具150的至少一个滑轮。吊具150和升降器102可包括任何期望数量的滑轮，例如每个具有一至三之间的数量的滑轮，从而能够适应特定情况和环境的马达、运行条件和风轮机组件。吊具150可进一步可拆卸地联结到风轮机组件20，例如，通过在吊具与风轮机组件之间延伸的多个链条、带子或其它连接部件160。因此，如下面进一步所描述的，系统100能够便于提升期望的风轮机组件进入风轮机的机舱。
图2示出了用于风轮机组件替换的系统的升降器的示例实施方式200。升降器200可以包括其尺寸和形状被设计成用来安置在机舱的部件例如机舱的可移动滑车或机舱的结构部件之上的框架202。框架202可包括至少两个纵向部件204和至少两个横向部件206，纵向部件具有限定在其两个端部的切除部208。切除部208可以被设置用来接收机舱的一部件的一部分，从而将升降器200牢固地安置在该部件之上。多个腿部210可从升降器200的框架202向下延伸，从而当升降器被安置在一表面上时，为马达和升降器200的其它组件提供间隙。附着点209可设置在框架202上从而便于在垂直方向上提升升降器200。
马达212可以安置在由纵向部件204和横向部件206限定的空间内。一水平滑轮214可以可旋转地联结到升降器200的框架202上。至少一个垂直滑轮216，例如一对垂直滑轮216，可以可旋转地联结到在框架202与至少一个支撑部件218之间延伸的轮轴上，该至少一个支撑部件218在由部件204、206所限定的空间内延伸。可为升降器200的每一个垂直滑轮216提供支撑部件218。马达212、水平滑轮214和至少一个垂直滑轮216可以为线缆192提供路径，其随后可以被装配到吊具的实施方式。
马达212可以是本领域中能够使系统100具备此处所述功能的任何已知的马达。例如，马达212可以具有大约7-8马力的额定功率。马达212可进一步在其中包括齿轮箱。在一些实施方式中，马达212可以是由Tractel集团(Tractel Group)制造的TirakTM或相似类型的马达。马达212可由操作员通过控制面板控制，控制面板可以远离马达212并且可以可操作地联结到(be operably coupled to)马达212。马达212可进一步与线缆192接合从而如期望的那样提供移动线缆所需要的力。
转到图3a，示出了用于系统100的吊具的示例实施方式300。吊具300可包括纵向部件302和可调整地联结到纵向部件的一对横向部件304。具有滑轮308的一滑轮组306大致在纵向部件的中点处联结到纵向部件上。滑轮组306与纵向部件302之间的联结可以通过围绕纵向部件302安置的大致U形的托架310促成，滑轮组306经由销312或者能够使系统100具备此处所述功能的任何其它联结器联结到托架310的开口端。
每个横向部件304可包括大致上位于其每个端部的端板314。每个端板314可包括大致上位于其底部的附着点316。吊具300到风轮机组件的联结可以通过带子、链条或其它连接部件促成，该带子、链条或其它连接部件中的每一个可以具有联结到吊具300的附着点316的一端部以及联结到风轮机组件上的附着点的第二端部。其它的附着点318可设置在纵向部件302上，例如大致上在其端部，从而便于在垂直方向上提升吊具300。
吊具300可适于不同尺寸的组件。为此，横向部件304沿着纵向部件的位置可以调整。沿着纵向部件302长度的一些部分可以设置多个孔320。销322或其它固定部件可以插入穿过孔320并通过联结到横向部件304上的托架324，从而在期望位置将横向部件联结到纵向部件上。
在一些示例实施方式中的，如图3b中所示，滑轮组330的另一个示例实施方式可以具有一对滑轮308。这能允许滑轮组330与升降器200的滑轮216之间采用三索具线缆，从而降低马达上的载荷并且降低马达212过热的可能性。此外，滑轮组330可经由可旋转联结器332，例如旋转块，可旋转地联结到吊具300。可旋转联结器332可以联结到U形托架310。这允许吊具300相对于滑轮组330旋转，从而降低线缆在上升或下降过程中变得缠绕或扭曲的可能性。
转向图4，示出了用于系统100的吊具的另一个示例实施方式400。吊具400可包括一对纵向部件402和可调整地联结到纵向部件的一对横向部件404。纵向部件402可通过大致上位于纵向部件402的中点处且位于纵向部件402之间的块406结合。块406可进一步由相对于纵向部件402横向定向的两个横向部件408限定边界。附着点410可设置在块406上，例如设置在横向部件408上，从而便于在垂直方向上提升吊具400。
可旋转安装在块406内的可以是可旋转的滑轮组组件412。滑轮组组件412可包括至少一个滑轮414、线缆联结部件416以及锁定组件418。滑轮组组件412可在块406内旋转从而降低线缆在上升或下降过程中缠绕或扭曲的可能性。锁定组件418可与四个锚420中的一个接合，从而将滑轮组组件406固定在期望位置并且禁止滑轮组组件406的旋转。例如，通过插入穿过并可拆卸地联结到设置在锚420和锁定组件418中的孔内的销或其它紧固部件，锁定组件418和锚420之间的联结可以被促成。
每个横向部件404可包括两对向下的凸出部422，每对凸出部422的尺寸被设计成用来在它们之间接收纵向部件402的一部分。此外，孔可设置在每一个向下的凸出部422上，该孔被定位成与设置在纵向部件402的一些部分上的对应孔424处于同一直线上。横向部件404沿着纵向部件402的位置因此可以被调整从而适应风轮机组件的不同尺寸。随后横向部件404可通过插入穿过孔的销或其它紧固部件固定在期望位置。
每个横向部件404可包括大致上位于其每个端部的端板426。每个端板426可以包括孔，横向部件可以通过该孔被接收。多个孔428可沿着每个横向部件404的长度的一些部分设置。销或其它的紧固部件可以插入穿过孔428并穿过联结到端板426上的托架430，从而将端板联结到横向部件的期望位置。
每个端板426可进一步包括大致上处于其底部的附着点432。吊具400到风轮机组件的联结可以通过带子、链条或其它连接部件促成，该带子、链条或其它连接部件中的每一个可以具有联结到吊具400的附着点432的一端部以及联结到风轮机组件上的附着点的第二端部。
现在参考图5a-5e，揭示了风轮机组件替换的示例方法。风轮机10的示例机舱12可包括多个结构部件14，例如桁架、梁等，其可以相对于机舱纵向地或横向地定向。机舱可进一步包括多个开口，例如可以如期望的那样打开或关闭的较大开口19和较小开口18。可移动的滑车16可以可移动地联结到一些结构部件14，使得滑车能够沿着机舱长度的一部分纵向地平移。适于提升耗材、材料以及较小组件的轻型升降器22，其具有大约800公斤的起重能力，可联结到滑车16。风轮机组件20，例如发电机、中间冷却器或风轮机的任何其它组件可以安置在机舱内。具有大约300kg的起重能力的轻型起重机24可进一步可拆卸地联结到一些结构部件14，例如，机舱的顶部安全杆，或者可以被安装用于大组件替换操作。
图5a是示出了提升吊具进入机舱12的示意图。应当认识到此处所揭示的方法可采用吊具300的示例实施方式、吊具400的示例实施方式或者能够如此处所描述的那样执行本方法的任何其它吊具装置。可利用轻型升降器22提升吊具300/400进入机舱12。有效地联结到轻型升降器22的线缆26可以例如使用挂钩联结到吊具300/400上的附着点410。这可允许吊具300/400在大致垂直方向上被提升从而允许吊具300/400通过机舱中的较小开口18。如果需要，吊具400能够以横向部件404从纵向部件402分离的拆解构造被提升，或者在吊具300的示例实施方式中，横向部件304从纵向部件302分离。
随后，如果必要的话，吊具300/400可被组装，并安置在组件20之上。随后带子、链条或任何其它适当的连接部件能够联结到吊具400的端板426的附着点432和组件20上的对应附着点。如果采用吊具300的示例实施方式，随后带子、链条或任何其它适当的连接部件能够联结到到吊具300的端板314的附着点316和组件20上的对应附着点。
图5b是示出了提升升降器200进入机舱12的示意图。包括线缆192的线轴190可以可拆卸地联结到升降器200，例如使用吊索，以用于提升操作。随后可利用轻型升降器22将升降器200和线轴192提升进入机舱12。有效地联结到轻型升降器22的线缆26可以例如使用挂钩联结到到升降器200上的附着点209。这能够允许升降器200在大致垂直方向上被提升，从而允许升降器200通过机舱的较小开口18。随后升降器200可安置在机舱12的一表面上，而线轴190可从其上分离。线轴190随后可以可旋转地联结到安置在机舱12内的一底座上。该底座可安置在允许系统100具备此处所描述功能的机舱中的任何期望位置，例如位于机舱12的后框架上，接近组件20。
随后，如图5c中所示，轻型升降器22可从滑车16分离，并且可以使用起重机24来提升轻型升降器离开滑车16。随后升降器200可以由起重机24移动到滑车16上，并联结到滑车上。此时，滑车16可沿着结构部件14平移，使得升降器200大致上安置在吊具300/400之上。
转到图5d，线缆192可以从线轴190被供给到升降器200。在供给操作过程中，可以使用任何适当的润滑剂，例如卢卡斯TM重型#2油脂(LucasTMHeavy Duty#2 Grease)，为线缆192提供润滑。线缆192可以经由通过升降器200的水平滑轮214、通过垂直滑轮216的路径并且被导向吊具400。在一些示例实施方式中，升降器200和吊具400可以是装配三索具的(triple-rigged)。线缆192可以因此经由起始于升降器200的第一垂直滑轮216、通过吊具400的可旋转滑轮组组件412的滑轮414、向后返回升降器200的第二垂直滑轮216的路径并且随后联结到滑轮组组件412的线缆联结器部件416。通过挂钩、通过线缆套管(cablethimble)和线缆压接(cable crimp)，或者通过使得系统100具备此处所述功能的任何其它已知联结器，联结可以被促成。
机舱12的地板随后可以被打开，从而形成大的开口19，通过该开口19组件20可以被接收。此外，可提供导向线缆194，每一导向线缆具有固定到组件20上的附着点的第一端部和降低到地面的第二端部。在一些实施方式中，三根导向线缆194可以由地面上的执行下降操作的人员接收。
升降器200的马达212随后可以被操作以从机舱12内组件20的位置提升组件20，并随后通过开口19并朝向地面下降组件20。可在导向线缆194中保持张紧，从而降低下降过程中组件20和吊具300/400摆动的可能性，由此促成稳定的、直接朝向地面的下降。如果需要，导向线缆194可进一步用来在发电机下降时使其旋转。一旦到达地面上，组件20可从吊具300/400分离。
类似地，使用升降器200和吊具300/400，位于地面上的替换组件20可以如上所述地附着到吊具300/400上、被提升进入机舱12内并且在机舱内被安置在位。组件上升过程可以被认为是与上述组件下降过程大致上相反。在此所描述的过程可以用来替换外部起重机通常被用于的任何风轮机组件，例如发电机、中间冷却器和任何其它期望的组件。此外，在此所描述的过程可用来替换具有超过风轮机的轻型装备(例如，维护用起重机)的承载能力的尺寸和重量的任何组件。另外，在此所描述的过程可用于海上的情况，其中可以利用船舶代替地表面。
前面的描述和附图阐释了本发明的原则、优选实施方式和操作模式。然而，本发明不应被解释为限于上面所讨论的特定实施方式。本领域技术人员可以意识到上述实施方式的其它变化。
因此，上述实施方式应该被视为示例性的而非限制的。因此，应当认识到本领域技术人员可以完成对那些实施方式的变化，而不脱离由本申请权利要求所限定的本发明范围。

Claims (15)

1.一种用于风轮机组件替换的方法，包括：
将滑车(16)可移动地联结到风轮机(10)的结构部件(14)；
将轻型升降器(22)联结到滑车(16)；
将轻型起重机(24)可拆卸地联结到风轮机(10)的结构部件(14)；
在垂直方向上将吊具(300，400)提升到风轮机(10)的机舱(12)；
将吊具(300，400)联结到风轮机组件(20)；
由轻型升降器(22)在大致垂直方向上提升升降器(200)和线缆(192)的线轴(190)进入风轮机(10)的机舱(12)；
将所述升降器(200)安装到机舱(12)的部件上；
将线轴(190)可旋转地联结到安置在机舱(12)内的底座上；
使轻型升降器(22)从滑车(16)分离，由轻型起重机(24)将升降器(200)移动到滑车(16)上并且将升降器(200)联结到滑车(16)上；
从线缆(192)的线轴(190)到所述升降器(200)设定线缆(192)的路径；以及
在安置在所述升降器(200)上的至少一个滑轮(214，216)与安置在所述吊具(300，400)上的至少一个滑轮(414)之间设定线缆的路径。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述升降器(200)在垂直方向上被提升通过机舱(12)中的开口(18，19)进入机舱(12)内。
3.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在垂直方向上提升吊具(300，400)通过机舱(12)中的开口(18，19)进入机舱(12)内的步骤。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述升降器(200)和吊具(300，400)是装配三索具的。
5.如权利要求1所述的方法，其中，安置在所述吊具(300，400)上的滑轮组(306，330，412)的滑轮(308，414)由联结到U形托架(310)的可旋转连接器(332)可旋转地联结到所述吊具(300，400)。
6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括沿着吊具(300，400)的纵向部件(302，402)调整吊具(300，400)的横向部件(304，404)的位置以适应风轮机组件(20)的尺寸的步骤。
7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括在机舱(12)的外部与机舱(12)的内部之间转移风轮机组件(20)的步骤。
8.如权利要求1所述的方法，其进一步包括将至少一个导向线缆(194)联结到风轮机组件(20)的步骤，所述至少一个导向线缆(194)的第一端部固定到风轮机组件(20)的附着点而所述至少一个导向线缆(194)的第二端部降低到地面。
9.一种用于风轮机组件替换的系统，包括：
吊具(300，400)，所述吊具(300，400)包括一对横向部件(304，404)和可调整联结的至少一个纵向部件(302，402)以便吊具(300，400)适于联结到任何风轮机组件(20)上，所述吊具(300，400)包括可旋转联结到吊具(300，400)的滑轮组(306，330，412)的至少一个第一滑轮(308，414)；以及
升降器(200)，所述升降器适于联结到机舱的部件上，所述升降器包括其尺寸和形状被设计成用来安置在机舱(12)的部件上的框架(202)、马达(212)和至少一个滑轮(214，216)。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述升降器(200)的框架(202)包括至少两个纵向部件(204)和至少两个横向部件(206)，纵向部件(204)具有切除部(208)以将升降器(200)牢固地安置在机舱(12)的结构部件(14)或可移动的滑车(16)上，一些腿部(210)可从框架(202)向下延伸。
11.如权利要求9所述的系统，其中，所述升降器(200)的马达(212)安置在由升降器(200)的纵向部件204和横向部件206限定的空间内。
12.如权利要求9所述的系统，其中，所述升降器(200)包括可旋转地联结到升降器(200)的框架(202)上的水平滑轮(214)和可旋转地联结到在框架(202)与至少一个支撑部件(218)之间延伸的轮轴上的至少一个垂直滑轮(216)。
13.如权利要求9所述的系统，其中，马达(212)、水平滑轮(214)和至少一个垂直滑轮(216)为被装配到吊具(300，400)的线缆(192)提供路径。
14.如权利要求9所述的系统，其中，所述马达(212)、吊具(300，400)包括位于纵向部件(302，402)上的附着点(318，410)以在垂直方向上被提升进入机舱(12)内。
15.如权利要求9所述的系统，其中，所述升降器(200)的框架(202)包括附着点(209)以在垂直方向上被提升进入机舱内。
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