CN105110206A - 风力发电机组的起重系统以及部件吊装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风力发电机组的起重系统以及部件吊装方法，起重系统包括设置于风力发电机组的机舱上的主吊机和副吊机，副吊机用于吊装主吊机的部件，主吊机和副吊机为可拆分结构，主吊机固定在机舱的底座上，并从机舱罩的顶部伸出。本发明具有如下技术效果：机舱的底座是机舱与塔筒的连接部分，其本身结构较为牢固，并且位置上大致位于塔筒的覆盖范围内，因此，将主吊机直接固定在机舱的底座上，能够降低起重系统对风机塔筒以及机舱产生的扭矩，并且，这样的设置位置更加便于对叶轮以及轮毂进行吊装。此外，通过在机舱上设置副吊机，不需要再额外配置吊车等装置就能够完成主吊机的安装，从而方便吊装作业。

Description

风力发电机组的起重系统以及部件吊装方法

技术领域

本发明涉及一种风力发电机组的起重系统以及部件吊装方法，属于风力发电技术领域。

背景技术

风力发电机组(以下简称风机)的发电机、叶片等大部件通常设置在风机塔筒的顶端，当发电机、叶片等大部件发生故障并且在风机塔筒顶端无法维修或者需要更换时，就需要将故障部件(上述发电机、叶片等大部件)拆卸。目前，陆地上的大兆瓦风机塔筒的高度一般在80米以上，有些山地风电场的大兆瓦风机塔筒的高度高达120米，大兆瓦风机的发电机、叶轮系统的重量一般为70吨以上，大兆瓦风机的更换通常需要使用超大型履带吊车，超大型履带吊车的数量非常少，使用成本非常高。对于海上风力发电机组大部件的更换，通常需要使用大型海上起重机，大型海上起重机的成本较高。

现有技术中存在以下技术方案：

方案一：在风机机舱的底部设置底架，吊臂的一端与底架铰接，吊臂的另一端设置有起重机，吊臂可以带动起重机围绕风机机舱上下旋转，实现被吊物体沿着机舱的纵向和直立方向移动。其缺点在于：(1)该方案的结构(例如底架)尺寸超过大部件运输尺寸要求，在陆地公路运输受到限制。(2)该方案的装置固定在机舱底部，机舱主平台整体上可以视为悬臂结构，该方案的装置及其被吊物件对机舱主平台产生非常大的弯矩，由于机舱设计受到运输尺寸及内部结构布置的限制，故机舱主平台的设计难度非常大。

方案二：将起重机系统安装在操作平台上，操作平台通过抱塔结构固定在塔筒上。其缺点在于：(1)起重系统通过抱塔结构固定在塔筒上，容易破坏塔筒的防腐层，吊装后必须对塔筒的防腐层进行修复，修复塔筒防腐层需要其他吊装系统，工作量大。(2)塔筒的强度和刚度有限，使得此装置不能吊装叶轮系统等重量较大的部件。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种风力发电机组的起重系统及其使用方法，以降低起重系统对风机塔筒以及机舱产生的扭矩，且吊装过程不需辅助配备吊车装置。

为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种风力发电机组的起重系统，包括设置于所述风力发电机组的机舱上的主吊机和副吊机，所述副吊机用于吊装所述主吊机的部件，所述主吊机和所述副吊机为可拆分结构，所述主吊机固定在所述机舱的底座上，并从机舱罩的顶部伸出。

进一步地，所述主吊机和所述副吊机并排设置在所述机舱上，所述副吊机设置在所述主吊机的后方。

进一步地，所述主吊机和所述副吊机沿着风力发电机主轴的轴向并排设置。

进一步地，所述主吊机的固定位置位于塔筒的中心线上。

进一步地，所述副吊机固定在所述机舱内部的平台上，并从所述机舱罩的顶部伸出，或者固定在机舱罩的顶部。

进一步地，所述主吊机和所述副吊机为克令吊。

进一步地，所述主吊机和所述副吊机包括可转动的回转支撑基座，所述回转支撑基座包括底座和设置在所述底座上并可相对所述底座转动的支撑柱，所述主吊机和所述副吊机还包括吊臂、变幅卷扬系统和升降卷扬系统。

进一步地，在所述机舱罩的顶部，环绕所述副吊机设置有护栏，所述护栏上设置有动滑轮提升装置。

此外，本发明的实施例还提供了一种风力发电机组的部件吊装方法，该部件吊装方法应用如上任一所述的风力发电机组的起重系统，该方法包括：

利用风力发电机组的机舱自带的吊装系统将所述副吊机的部件提升到机舱内部，在所述机舱内部的平台上或者在机舱罩的顶部安装所述副吊机；利用所述副吊机将所述主吊机的部件提升到所述机舱罩的顶部，并在所述机舱的底座上安装所述主吊机；利用所述主吊机进行风力发电机组的大部件吊装作业。

进一步地，该方法还包括：拆卸所述主吊机，并利用所述副吊机将所述主吊机的部件移动到地面；拆卸所述副吊机，并利用所述机舱自带的吊装系统将所述副吊机的部件移动到地面。

本发明实施例的风力发电机组的起重系统具有如下技术效果：

1)机舱的底座是机舱与塔筒的连接部分，其本身结构较为牢固，因此，将主吊机直接固定在机舱的底座上，能够降低起重系统对风机塔筒以及机舱产生的扭矩，并且，这样的设置位置更加便于对叶轮以及轮毂进行吊装。

2)通过在机舱上设置副吊机，可以在不需要再额外配置吊车等装置的情况下就能够完成主吊机的安装，从而方便吊装作业。

3)主吊机和副吊机设计为可拆分结构，便于主吊机和副吊机自身的安装和运输。

本发明实施例的风力发电机组的部件吊装方法具有如下技术效果：

1)能够通过机舱自带的吊装系统配合副吊机就能够完成主吊机的安装和拆卸，整个过程不需要辅助配备吊车装置，使得主吊机的拆装更加方便。

2)由于主吊机被安装在了机舱的底座上，更加便于对叶轮以及轮毂进行吊装。

附图说明

图1为本发明实施例的起重系统的结构示意图。

附图标号说明：

1-主吊机；11-主吊机回转支撑基座；111-主吊机底座；112-主吊机支撑柱；12-主吊机吊臂；121-主吊机转轴；13-主吊机变幅卷扬系统；14-主吊机升降卷扬系统；2-副吊机；21-副吊机回转支撑基座；211-副吊机底座；212-副吊机支撑柱；22-副吊机吊臂；221-副吊机转轴；23-副吊机变幅卷扬系统；24-副吊机升降卷扬系统；3-机舱；31-机舱罩；4-叶片；5-发电机；6-塔筒；7-护栏；8-机舱顶盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

实施例一

本发明实施例的风力发电机组的起重系统，如图1所示，其为本发明实施例的起重系统的结构示意图，其包括设置于风力发电机组的机舱3上的主吊机1和副吊机2，副吊机2用于吊装主吊机1的部件，副吊机2的尺寸小于主吊机1的尺寸，主吊机1和副吊机2为可拆分结构，主吊机1固定在机舱3的底座上，并从机舱罩31的顶部伸出。其中，机舱3包括包覆在外部的机舱罩31、底座、内部设置的平台以及各种风电设备等，在机舱罩31的顶部设置有维护孔，维护孔上覆盖有机舱顶盖8，当需要对风机部件进行吊装时，打开机舱顶盖8，主吊机1固定在机舱3的底座上，并通过机舱罩31顶部的维护孔伸出，从而使主吊机1能够对风机部件进行吊装作业。

上述起重系统，可以根据吊装的需要，随时安装到机舱3上。在实际使用过程中，先通过机舱3自带的吊装系统吊装副吊机2的部件并进行副吊机2的安装，然后再通过副吊机2吊装主吊机1的部件并进行主吊机1的安装，主吊机1安装好后就可以进行风机部件的吊装作业，例如对轮毂和叶片4等。起重系统的拆卸过程与安装过程正好相反。

在上述起重系统中，主吊机1被安装到了机舱3的底座上，而机舱3的底座是机舱3与塔筒6的连接部分，其本身结构较为牢固，并且位置上大致位于塔筒6的覆盖范围内，因此，能够降低起重系统对风机塔筒6以及机舱3产生的扭矩。此外，主吊机1的安装位置更加靠近轮毂和叶片4的上方，因此也便于对叶片4以及轮毂进行吊装。另外，由于配置了副吊机2，因此，整个起重系统的安装过程，不用再额外配置吊装设备(例如小吨位汽车吊、履带吊等)就能够完成主吊机1的安装。此外，主吊机1和副吊机2设计为可拆分结构，也便于主吊机1和副吊机2自身的安装和运输。

上述结构中，主吊机1和副吊机2可以并排设置在机舱3上，副吊机2可以设置在主吊机1的后方，副吊机2也可以设置在主吊机1的两侧，总之，只要是能够实现副吊机对主吊机进行吊装作业并且能够实现主吊机可以对风机部件进行吊装作业即可。如图1所示，主吊机1和副吊机2优选地沿着风力发电机主轴的轴向并排设置，主吊机1靠近风力发电机的叶轮一侧，这样更加便于主吊机1对叶片4或者发电机5等大部件的吊装，而副吊机2位于主吊机1的后方，便于主吊机1的吊装作业。

主吊机1的固定位置优选地位于塔筒6的中心线上。与现有技术中的悬臂结构相比，这样的设计能够使主吊机1的重量由塔筒6的筒壁相对均匀的承载，从而使主吊机1对风机的塔筒6以及机舱3所产生的附加扭矩相对较小，进一步提高了主吊机1的稳定性。此外，在机舱3的内部通常设置有用于维护机舱部件的平台，副吊机2可以固定在机舱3内部的平台上，并通过机舱罩31顶部的维护孔伸出。其中，平台正对维护孔的位置。作为可替换的方案，副吊机2也可以固定在机舱罩31顶部(维护孔周围的机舱罩顶板上)。

上述主吊机1和副吊机2一般可以采用克令吊，即具有伸出的吊臂和卷扬系统的吊机。克令吊的重量较轻，使得起重系统的重量小于被吊部件的重量，降低了机舱3和塔筒6的载荷，并且克令吊所占的空间较小，更加适用于风力发电机的吊装环境。

为了实现本发明实施例的起重系统能在机舱3的任意位置(如前、后、左、右等)提升或者下放被吊部件，主吊机1可以包括可转动的主吊机回转支撑基座11，使得主吊机1可以绕着主吊机回转支撑基座11为轴线旋转。主吊机回转支撑基座11可以位于塔筒6的中心线附近。其中，主吊机回转支撑基座11可以与塔筒6同轴设置。主吊机回转支撑基座11可以为圆柱体，也可以为长方体，以实现对主吊机1的回转支撑。相应地，副吊机2也可以包括可转动的副吊机回转支撑基座21，使得副吊机2可以绕着副吊机回转支撑基座21为轴线旋转。副吊机回转支撑基座21可以位于机舱3内部的平台上或位于机舱罩31顶部。副吊机回转支撑基座21可以为圆柱体，也可以为长方体，以实现对副吊机2的回转支撑。

上述主吊机回转支撑基座11可以进一步包括主吊机底座111和设置在主吊机底座111上并可相对主吊机底座111转动的主吊机支撑柱112，主吊机支撑柱112可以通过法兰和主吊机底座111连接。主吊机1还可以包括主吊机吊臂12、主吊机变幅卷扬系统13和主吊机升降卷扬系统14，主吊机吊臂12的一端通过主吊机转轴121设置在主吊机支撑柱112上，主吊机变幅卷扬系统13的一端设置在主吊机支撑柱112上，主吊机变幅卷扬系统13的另一端设置在主吊机吊臂12的另一端，主吊机升降卷扬系统14连接在主吊机变幅卷扬系统13的另一端。相应地，副吊机回转支撑基座21可以包括副吊机底座211和设置在副吊机底座211上并可相对副吊机底座211转动的副吊机支撑柱212，副吊机支撑柱212通过法兰和副吊机底座211连接。副吊机2还可以包括副吊机吊臂22、副吊机变幅卷扬系统23和副吊机升降卷扬系统24，副吊机吊臂22的一端通过副吊机转轴221设置在副吊机支撑柱212上，副吊机变幅卷扬系统23的一端设置在副吊机支撑柱212上，副吊机变幅卷扬系统23的另一端设置在副吊机吊臂22的另一端，副吊机升降卷扬系统24连接在副吊机变幅卷扬系统23的另一端。

在上述结构中，主吊机1和副吊机2均能够进行360度回转和变幅卷扬的操作，因此，其具有较强的吊装灵活性，能够对风机上几乎任意位置处的部件进行吊装作业，充分满足风机的各种吊装作业需求。

为了便于副吊机2的吊装，在机舱罩31的顶部，环绕副吊机2设置有护栏7，护栏7上设置有动滑轮提升装置。护栏7由8根圆柱体搭建而成。其中，护栏7为可拆分结构。护栏7设置在机舱罩的顶部，在护栏7上设置有动滑轮提升装置，用于将副吊机2的部件从机舱3的内部提升到机舱3的内部平台上或者提升到机舱罩31的顶部。

本实施例的风力发电机组的起重系统具有如下技术效果：

1)机舱3的底座是机舱3与塔筒6的连接部分，其本身结构较为牢固，并且位置上大致位于塔筒6的覆盖范围内，因此，将主吊机1直接固定在机舱3的底座上，能够降低起重系统对风机塔筒6以及机舱3产生的扭矩，并且，这样的设置位置更加便于对叶片4以及轮毂进行吊装。

2)通过在机舱3上设置副吊机2，可以在不需要再额外配置吊车等装置的情况下就能够完成主吊机1的安装，从而方便吊装作业。

3)主吊机1和副吊机2设计为可拆分结构，便于主吊机1和副吊机2自身的安装和运输。

4)将主吊机1设置在塔筒6的中心线上，能够使得主吊机1的重量由塔筒6的筒壁均匀承载，从而使主吊机1对风机的塔筒6以及机舱3所产生的附加扭矩为最小，进一步提高了主吊机1的稳定性。

实施例二

本实施例涉及一种风力发电机组的部件吊装方法，该部件吊装方法应用上述实施例一的起重系统。其中，被吊装的部件可以是叶片4、发电机以及轮毂等。

本实施例的部件吊装方法包括如下步骤：

步骤1：利用风力发电机组的机舱3自带的吊装系统将副吊机2的部件提升到机舱3内部，在机舱3内部的平台上或者在机舱罩31的顶部安装副吊机2。在机舱3内部的平台上安装副吊机2的情况下，可以先在机舱罩31的顶部设置护栏7，然后借助上述的护栏7完成副吊机2各部件的安装并最终固定。具体地，工作人员移动机舱顶盖8，利用机舱3自带的吊装系统将副吊机2的部件和护栏7的部件由塔筒6底部提升至机舱3内部，将护栏7的部件由机舱3的内部提升到机舱罩31的顶部，在机舱3内部的平台上选择副吊机2的安装位置，在机舱罩31的顶部(维护孔周围的机舱罩顶板上)围绕上述安装位置搭建护栏7，使得护栏7固定在机舱罩31的顶部，通过动滑轮提升装置将副吊机2的部件提升至机舱3的内部平台上，将副吊机2安装并最终固定在机舱3内部的平台上，并使副吊机2从机舱罩31顶部的维护孔伸出。作为可替换的方案，也可以通过动滑轮提升装置将副吊机2的部件提升至机舱罩的顶部，将副吊机2安装并最终固定在机舱罩31顶部。

步骤2：利用副吊机2将主吊机1的部件提升到机舱罩31的顶部，并在机舱3的底座上安装主吊机1。

步骤3：利用主吊机1进行风力发电机组的大部件吊装作业。其中，风力发电机组的部件可以为叶片4、发电机5、轮毂等大部件。

以上完成了起重系统的组装以及部件的吊装作业，在此之后，还可以包括起重系统的拆卸作业，具体步骤如下：

步骤4：拆卸主吊机1，并利用副吊机2将主吊机1的部件移动到地面。

步骤5：拆卸副吊机2，并利用机舱3自带的吊装系统将副吊机2的部件移动到地面。

综上所述，本实施例的风力发电机组的部件吊装方法具有如下技术效果：

1)能够通过机舱3自带的吊装系统配合副吊机2就能够完成主吊机1的安装和拆卸，整个过程不需要辅助配备吊车装置，使得主吊机1的拆装更加方便。

2)由于主吊机1被安装在了机舱3的底座上，更加便于对叶片4以及轮毂进行吊装。

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 (10)

1.一种风力发电机组的起重系统，其特征在于，包括设置于所述风力发电机组的机舱(3)上的主吊机(1)和副吊机(2)，所述副吊机(2)用于吊装所述主吊机(1)的部件，所述主吊机(1)和所述副吊机(2)为可拆分结构，所述主吊机(1)固定在所述机舱(3)的底座上，并从机舱罩(31)的顶部伸出。

2.根据权利要求1所述的风力发电机组的起重系统，其特征在于，所述主吊机(1)和所述副吊机(2)并排设置在所述机舱(3)上，所述副吊机(2)设置在所述主吊机(1)的后方。

3.根据权利要求2所述的风力发电机组的起重系统，其特征在于，所述主吊机(1)和所述副吊机(2)沿着风力发电机主轴的轴向并排设置。

4.根据权利要求3所述的风力发电机组的起重系统，其特征在于，所述主吊机(1)的固定位置位于塔筒(6)的中心线上。

5.根据权利要求4所述的风力发电机组的起重系统，其特征在于，所述副吊机(2)固定在所述机舱(3)内部的平台上，并从所述机舱罩(31)的顶部伸出，或者固定在所述机舱罩(31)的顶部。

6.根据权利要求1至5任一所述的风力发电机组的起重系统，其特征在于，所述主吊机(1)和所述副吊机(2)为克令吊。

7.根据权利要求6所述的风力发电机组的起重系统，其特征在于，所述主吊机(1)和所述副吊机(2)包括可转动的回转支撑基座，所述回转支撑基座包括底座和设置在所述底座上并可相对所述底座转动的支撑柱，所述主吊机和所述副吊机还包括吊臂、变幅卷扬系统和升降卷扬系统。

8.根据权利要求1所述的风力发电机组的起重系统，其特征在于，在所述机舱罩(31)的顶部，环绕所述副吊机(2)设置有护栏(7)，所述护栏(7)上设置有动滑轮提升装置。

9.一种风力发电机组的部件吊装方法，其特征在于，该部件吊装方法应用如权利要求1至8任一所述的风力发电机组的起重系统，该方法包括：

利用风力发电机组的机舱(3)自带的吊装系统将所述副吊机(2)的部件提升到机舱(3)内部，在所述机舱(3)内部的平台上或者在机舱罩(31)的顶部安装所述副吊机(2)；

利用所述副吊机(2)将所述主吊机(1)的部件提升到所述机舱罩(31)的顶部，并在所述机舱(3)的底座上安装所述主吊机(1)；

利用所述主吊机(1)进行风力发电机组的大部件吊装作业。

10.根据权利要求9所述的风力发电机组的部件吊装方法，其特征在于，还包括：

拆卸所述主吊机(1)，并利用所述副吊机(2)将所述主吊机(1)的部件移动到地面；

拆卸所述副吊机(2)，并利用所述机舱(3)自带的吊装系统将所述副吊机(2)的部件移动到地面。