CN105971828A - 一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置 - Google Patents

Abstract

一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，包括用于承载发电叶片根部的运输机构Ⅰ和用于承载发电叶片尖部的运输机构Ⅱ，运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ均包括底盘机构、安装在底盘机构底部的车轮和控制车轮转向的转向机构，运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ上还设有翻转机构，位于运输机构Ⅰ上的翻转机构包括固定在底盘机构上的支撑架、安装在支撑架上的托辊以及用于对托辊提供动力的第一旋转电机，位于运输机构Ⅱ上的翻转机构包括金属转环、第二旋转电机和固定安装在金属转环上的夹持机构，金属转环通过固定支架固定在运输机构Ⅱ的底盘机构上；本发明效解决了传统圈车翻转大叶片易造成损伤及叶片运输不方便、效率低和安全性差的问题。

Description

一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术设备设施领域，具体的说是涉及一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置。

背景技术

风能作为一种清洁高效的可再生能源正日益受到各国的重视，截止到2014年底，我国风电装机累积总量已超过1亿千瓦。风电叶片是风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的20%左右。随着各国对风能开发力度的加大，风机大型化成为风能利用的一种趋势，开发的重点也从陆上风电逐渐转向海上风电。目前风机单机容量逐渐增加，最大已达到8MW，风电叶片的尺寸不断加长，一些海上风电叶片长度超过80米，这就对风电装备制造技术及叶片制作工艺提出了更高的要求。

风电叶片的制作包含多个工序，在叶片后处理生产过程中，叶片需要多次翻转来满足切边加强、打磨修型、涂层等工序要求，另外，根据厂房布局的不同，成型叶片需要在各个工位之间运输进行加工，全部工序进行完毕后，还需从车间转运至室外堆放场地。现有技术中叶片翻转依靠根、尖部整套圈车，其中根部圈车提供主动力，由电机带着托辊旋转从而带动叶片旋转，尖部圈车利用金属转环通过定位托辊支撑叶片被动旋转。此种方式对于翻转尺寸较小的叶片可以实现，但对于长度超过70m的叶片，仅依靠根部圈车提供翻转动力，极易导致叶片在传动过程中因扭力过大使叶片尖部出现各种损伤。现有技术中叶片厂内运输通常依靠叉车叉起上述根部圈车，同时人工辅助调整尖部圈车轮子方向，由叉车带动叶片行进。这种方式不仅耗费人力、移动效率低，而且由于叉车司机视线受阻，导致叶片转运时存在较大的安全隐患。也有个别技术方案采用根部动力车配合尖部平板车或尖部支撑小车的方式进行叶片运输，但在叶片转向方面仍存在较大困难。另外，上述技术方案都没有将叶片翻转和运输结合起来，导致叶片在生产过程中需要来回切换设备。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，该装置有效解决了传统圈车翻转大叶片易造成损伤及叶片运输不方便、效率低和安全性差的问题。

本发明为了解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，包括用于承载发电叶片根部的运输机构Ⅰ和用于承载发电叶片尖部的运输机构Ⅱ，所述运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ均包括底盘机构、安装在底盘机构底部的车轮和控制车轮转向的转向机构，所述运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ上还设有翻转机构，其中，位于运输机构Ⅰ上的翻转机构包括固定在底盘机构上的支撑架、安装在支撑架上的托辊以及用于对托辊提供动力的第一旋转电机，位于运输机构Ⅱ上的翻转机构包括带有开口的金属转环、带动金属转环旋转的第二旋转电机和固定安装在金属转环上的用于夹持风电叶片尖部的夹持机构，所述金属转环通过固定支架固定在运输机构Ⅱ的底盘机构上。

所述夹持机构包括安装在金属转环上的多个伸缩机构以及分别与伸缩机构的活动端连接的两片叶片支撑板，两片叶片支撑板在伸缩机构的带动下形成用于夹持风电叶片尖部的夹持腔。

所述底盘机构包括与车轮连接的可移动平台、对可移动平台提供动力的动力站以及安装可移动平台上的信息收发机构。

所述转向控制机构包括由转向电机带动的转向齿轮、与转向齿轮啮合的齿轮转盘以及转向控制器，所述转向控制器分别与齿轮转盘和车轮连接。

所述支撑架和固定支架均为由钢制型材焊接而成的钢架。

所述金属转环的旋转角度为0~160°，所述车轮为高强度金属轮。

所述托辊采用聚氨酯托辊。

所述叶片支撑板为玻璃钢板，与风力发电叶片相触的叶片支撑板的一面设有防磨层，该防磨层为厚度5mm的羊毛毡或橡胶垫。

所述动力站采用柴油机或者充电电瓶。

翻转、运输一体装置还包括遥控器，位于运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ上的信息收发机构通过接收遥控信号进行联动行进或翻转。

本发明的有益效果：本发明可以大大减少叶片工序流转过程中在各工位的设备切换时间，单支风电叶片平均减少2小时；装置前后同步翻转降低了叶片传动过程中的扭力，避免了叶片在翻转过程中出现损伤；摈弃传统的叉车方式，采用遥控方式控制装置自由行进来运输叶片，大大提高了操作便捷性、安全性和叶片转运效率。同时该装置提升了生产流程自动化程度，在大型风电叶片的制造中具有明显优势。

附图说明

图1为本发明中运输机构Ⅰ的结构示意图；

图2为本发明中运输机构Ⅱ的结构示意图；

图3为采用本发明的翻转、运输一体装置进行叶片转运的示意图；

图4为风电叶片实际制造过程中使用本发明的翻转、运输一体装置在车间内外的转运示意图；

图中标记：1、运输机构Ⅰ，2、运输机构Ⅱ，3、发电叶片，4、可移动平台，5、动力站，6、车轮，7、翻转机构，8、支撑架，9、托辊，10、第一旋转电机，11、固定支架，12、金属转环，13、第二旋转电机，14、液压油缸，15、叶片支撑板，16、转向电机，17、转向控制机构，18、转向控制器， 19、底盘机构，20、信息收发机构，21、控制箱，400、叶片成型车间，500、车轮转向区域，600、叶片后处理车间Ⅰ，700、叶片后处理车间Ⅱ。

具体实施方式

如图所示，一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，包括用于承载发电叶片3根部的运输机构Ⅰ1和用于承载发电叶片3尖部的运输机构Ⅱ2，所述运输机构Ⅰ1和运输机构Ⅱ2均包括底盘机构19、安装在底盘机构19底部的车轮6和控制车轮转向的转向机构17，所述运输机构Ⅰ1和运输机构Ⅱ2上还设有翻转机构7，其中，位于运输机构Ⅰ1上的翻转机构包括固定在底盘机构上的支撑架8、安装在支撑架8上的托辊9以及用于对托辊9提供动力的第一旋转电机10，位于运输机构Ⅱ2上的翻转机构包括带有开口的金属转环12、带动金属转环12旋转的第二旋转电机13和固定安装在金属转环12上的用于夹持风电叶片尖部的夹持机构，所述金属转环12通过固定支架11固定在运输机构Ⅱ2的底盘机构19上。

进一步，所述夹持机构包括安装在金属转环12上的多个伸缩机构14以及分别与伸缩机构14的活动端连接的两片叶片支撑板15，两片叶片支撑板15在伸缩机构14的带动下形成用于夹持风电叶片尖部的夹持腔，该伸缩机构可采用液压油缸。

再进一步，所述底盘机构19包括与车轮6连接的可移动平台4、对可移动平台4提供动力的动力站5以及安装在可移动平台4上的信息收发机构20。

再进一步，所述转向控制机构17包括由转向电机16带动的转向齿轮、与转向齿轮啮合的齿轮转盘以及转向控制器18，所述转向控制器分别与齿轮转盘和车轮6连接。

更进一步，所述支撑架16和固定支架11均为由钢制型材焊接而成的钢架，从而保证支撑架和固定支架的强度、刚度，对运输机构Ⅰ的托辊和运输机构Ⅱ的转环起保护作用。

本发明中，叶片支撑板15为玻璃钢板，与风力发电叶片相触的叶片支撑板15的一面设有防磨层，该防磨层为厚度5mm的羊毛毡或橡胶垫，所述金属转环12的旋转角度为0~160°。

所述翻转、运输一体装置还包括遥控器，位于运输机构Ⅰ1和运输机构Ⅱ2上的信息收发机构20通过接收遥控信号进行联动行进或翻转。

本发明中运输机构Ⅰ的主要部件均装配在可移动平台上。其中动力站设置在运输机构Ⅰ两端，优选柴油机或充电电瓶的形式，为运输机构Ⅰ的行进和转向提供动力。运输机构Ⅰ采用旋转电机、减速机，托辊带动叶片旋转，由固定工位的外部电源供电，所述托辊支撑风电叶片根部部分，优选聚氨酯托辊。同时托辊位置可前后上下活动调节，以适应不同的叶根直径并且保证和叶片表面贴合紧密。行进机构在车轮确定的方向上驱动车轮向前或向后旋转以实现运输机构Ⅰ前进或后退，四个轮子中两个为主动轮，另外两个为从动轮。运输机构Ⅰ可单独行进，也可与运输机构Ⅱ联动行进。运输机构Ⅰ可以在放置叶片的情况下实现原地转向，运输机构Ⅰ转向由车轮转向电机控制转向控制机构实现，其中转向控制机构包括转向齿轮、齿轮转盘和转向控制器，转向齿轮和齿轮转盘图中未示出。车轮的转向电机带动转向齿轮旋转，转向齿轮与齿轮转盘啮合，从而带动齿轮转盘旋转，齿轮转盘带动转向控制器连同车轮一起转向。另外运输机构Ⅰ配置控制箱21和信息收发机构，所述信息收发机构由控制器和接收器组成，以便于人工控制相关参数和程序，并实现遥控功能。

具体的，运输机构Ⅱ的主要部件均装配在可移动平台上。其中动力站设置在运输机构Ⅱ侧边，优选柴油机或充电电瓶的形式，为运输机构Ⅱ的行进和转向提供动力。运输机构Ⅱ通过第二旋转电机链传动方式带动金属转环旋转从而带动叶片旋转，由固定工位的外部电源供电，金属转环的旋转角度范围为0~160°，为方便风电叶片放入运输机构Ⅱ，在金属转环上设置一开口，该开口的宽度大于风电叶片上被夹持部位的厚度。叶片夹持机构包括几组液压油缸和上下的叶片支撑板，通过预设液压油缸的压力和行程可以方便控制夹持区域叶片支撑板的张开和收紧，从而便于叶片放入、脱出和夹持牢靠。所述叶片支撑板优选材料为玻璃钢，为避免叶片损伤，叶片支撑板表面设置一层保护层，优选材料为5mm厚的羊毛毡或橡胶垫。运输机构Ⅱ行进、车轮转向及控制系统的实现方式与运输机构Ⅰ一致。

本发明在工作过程中，风电叶片需要在不同车间的工位上切换以满足各工序加工制作的需要。叶片在成型车间初步成型后，使用遥控器控制运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ移动至脱模叶片准备起吊放置的位置，调整运输机构Ⅱ的金属转环，使开口水平向外，同时松开运输机构Ⅱ上固定叶片的夹持机构，将叶片根部放置在运输机构Ⅰ的托辊上，叶片尖部通过转环开口穿设在叶片支撑板内，并使用液压油缸控制叶片支撑板夹紧叶片。开启运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ各自平台上的动力站，将运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ设置为联动行进模式，使用遥控器控制运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ移动，运输风电叶片出成型车间。当叶片完全移出车间后，在车轮转向区域使用遥控器控制车轮转向电机，使运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ的车轮原地转向90°，然后控制运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ同步移动，风电叶片在方向不变的情况下平移至后理车间Ⅰ门口。在后处理车间Ⅰ门口再次通过车轮转向电机控制车轮原地转向90°，继续保持运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ联动行进，遥控运输风电叶片进入后处理车间Ⅰ。当叶片到达后处理工序A的固定工位后，将各平台上的旋转电机接通外部电源，将运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ设置为同步翻转模式，根据工序要求同步缓慢翻转叶片。当工序A进行完毕后，控制运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ联动依次行进至后处理工序B、C、D的工位，期间可根据工序操作需要接通外部电源同步翻转叶片。上述工序进行完毕后，按照前述方式遥控运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ移动叶片出后处理车间Ⅰ，然后平移到达后处理车间Ⅱ门口并进入车间，依次完成后处理工序E和后处理工序F。整个后处理生产过程进行完毕后，根据生产安排，遥控运输机构Ⅰ和运输机构Ⅱ移动，运输风电叶片至临时操作位置或堆放场地。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，包括用于承载发电叶片（3）根部的运输机构Ⅰ（1）和用于承载发电叶片（3）尖部的运输机构Ⅱ（2），所述运输机构Ⅰ（1）和运输机构Ⅱ（2）均包括底盘机构（19）、安装在底盘机构（19）底部的车轮（6）和控制车轮转向的转向机构（17），其特征在于：所述运输机构Ⅰ（1）和运输机构Ⅱ（2）上还设有翻转机构（7），其中，位于运输机构Ⅰ（1）上的翻转机构包括固定在底盘机构上的支撑架（8）、安装在支撑架（8）上的托辊（9）以及用于对托辊（9）提供动力的第一旋转电机（10），位于运输机构Ⅱ（2）上的翻转机构包括带有开口的金属转环（12）、带动金属转环（12）旋转的第二旋转电机（13）和固定安装在金属转环（12）上的用于夹持风电叶片尖部的夹持机构，所述金属转环（12）通过固定支架（11）固定在运输机构Ⅱ（2）的底盘机构（19）上。

2.如权利要求1所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：所述夹持机构包括安装在金属转环（12）上的多个伸缩机构（14）以及分别与伸缩机构（14）的活动端连接的两片叶片支撑板（15），两片叶片支撑板（15）在伸缩机构（14）的带动下形成用于夹持风电叶片尖部的夹持腔。

3.如权利要求1所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：所述底盘机构（19）包括与车轮（6）连接的可移动平台（4）、对可移动平台（4）提供动力的动力站（5）以及安装在可移动平台（4）上的信息收发机构（20）。

4.如权利要求1所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：所述转向控制机构（17）包括由转向电机（16）带动的转向齿轮、与转向齿轮啮合的齿轮转盘以及转向控制器（18），所述转向控制器（18）分别与齿轮转盘和车轮（6）连接。

5.如权利要求1所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：所述支撑架（8）和固定支架（11）均为由钢制型材焊接而成的钢架。

6.如权利要求1所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：所述金属转环（12）的旋转角度为0~160°，所述车轮（6）为高强度金属轮。

7.如权利要求1所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：所述托辊（9）采用聚氨酯托辊。

8.如权利要求2所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：所述叶片支撑板（15）为玻璃钢板，与风力发电叶片相触的叶片支撑板（15）的一面设有防磨层，该防磨层为厚度5mm的羊毛毡或橡胶垫。

9.如权利要求3所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：所述动力站（5）采用柴油机或者充电电瓶。

10.如权利要求3所述的一种大型风力发电叶片翻转、运输一体装置，其特征在于：翻转、运输一体装置还包括遥控器，位于运输机构Ⅰ（1）和运输机构Ⅱ（2）上的信息收发机构（20）通过接收遥控信号进行联动行进或翻转。