CN106662075A - 用于组装风力发电机的塔的组装系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于组装由多个块体(6)构成的风力发电机的塔的系统，所述系统包括：用于提升每个所述块体(6)的提升结构(11)，以及用于支撑所述提升结构(11)的结构(12)，提升结构(11)能够相对于支撑结构(12)在块体(6)夹持位置与块体(6)保持位置之间移动，提升结构包括用于夹持每个块体(6)的主体(13)。

Description

用于组装风力发电机的塔的组装系统和方法

本发明的目的是用于组装由多个块体构成的风力发电机塔的系统。

通常，这种塔顶上装有机舱和转子，所述转子包括多个叶片，以构成风力发电机。

众所周知的用于组装的系统提供一个起重机，该起重机在把机舱和转子放到塔的最高块体上之前，将塔的块体一个堆叠在另一个顶上。

然而，使用起重机成本高，而且根据建塔地点，也许不能用上起重机。

此外，在由起重机操纵块体时，损坏块体的情况也不少见。

为了克服这些缺点，通过文件US2011/0239584已知依靠一种支撑结构，该支撑结构包括分别设置在平台上方和平台下方的上部和下部。

塔的每个块体都通过把多块面板固定在中空致动器中而安装在支撑结构下部的周围。

支撑结构包括两条线缆，所述线缆一端固定到平台上。每条线缆的另一个端固定到夹具上，所述夹具设置在围绕支撑结构安装的块体内部。

然后拉动每条线缆，以使固定到块体的末端沿着支撑结构的下部上升。

这种组装系统的缺点是用线缆固定的块体的位移需要小心处理，且有时是危险的，尤其是在大风的情况下，因为块体可能存在水平偏置，而且塔会倾斜。

所以需要在块体内部和支撑结构之间提供滑动装置，例如聚四氟乙烯板类型的滑动装置。

然而，在通过组装系统来组装滑动装置和块体时，滑动装置与块体之间的直接接触频繁导致块体损坏。

此外，这种组装系统只适合圆柱形塔，不能用于另外形状的塔，尤其是截头形的塔。

本发明的目的是至少部分地克服这些缺点。

为此目的，本发明的一个目的是用于组装由多个块体构成的风力发电机塔的一种系统，该系统包括：

-用于提升每个所述块体的提升结构，以及

-用于支撑所述提升结构的支撑结构，提升结构能够相对于支撑结构在块体夹持位置与块体保持位置之间移动，提升结构包括用于夹持每个块体的夹持主体。

由于根据本发明的系统，在提升结构位移过程中，牢固地保持住块体。

根据本发明另一个特征，夹持主体包括至少一根连杆，所述连杆能够进入每个块体的凹处内。

根据本发明另一个特征，所述至少一根连杆是可伸缩的。

就此而论，连杆的长度可适合块体的多个不同直径，例如，这样使之能够安装圆柱形塔或截头形塔。

根据本发明另一个特征，组装系统包括多根连杆，所述多根连杆大体上设置在相同平面内，两根相邻的连杆之间形成的角约为360°除以连杆的总数，最好是四根连杆，其中两根连杆之间形成约为90°的角。

根据本发明另一个特征，组装系统包括至少一个夹持臂，所述夹持臂在提升结构所固定的至少一个块体上侧向地抵靠在所述提升结构上。

根据本发明另一个特征，组装系统包括设置在块体第一端附近的多个夹持臂以及设置在块体第二端附近的多个夹持臂。

根据本发明另一个特征，组装系统包括用于在支撑结构中引导提升结构的引导装置。

根据本发明另一个特征，引导装置包括能够沿着支撑结构轨道滑动或滚动的至少一个元件。

根据本发明另一个特征，引导装置包括两对所述元件，第一对设置在提升结构支柱的第一端附近，第二对设置在所述支柱的第二端附近。

根据本发明另一个特征，支撑结构包括彼此平行设置的至少两根柱子。

根据本发明另一个特征，系统包括用于支撑结构中提升结构的电机装置。

根据本发明另一个特征，电机装置包括至少一个致动器，其具有线缆或螺纹杆或齿条装置或大行程致动器。

根据本发明另一个特征，电机装置包括四个线缆致动器，每条线缆都连接到提升结构的支柱上，并且能够相对于支撑结构滑动。

根据本发明另一个特征，系统包括用于在支撑结构中引导提升结构的引导装置。

根据本发明另一个特征，支撑结构和/或提升结构包括至少一个加劲杆。

本发明的另一个目的是用于组装由多个块体构成的风力发电机塔的一种方法，该方法利用组装系统，所述组装系统包括：

-用于提升每个所述块体的提升结构，以及

-用于支撑所述提升结构的支撑结构，提升结构能够在支撑结构中在块体夹持位置与块体保持位置之间移动，提升结构包括用于夹持每个块体的夹持主体，组装方法包括下列步骤：

-通过提升结构的夹持主体，把塔的块体夹持在夹持位置，以及

-使提升结构从夹持位置移动到块体的保持位置。

根据本发明另一个特征，在位移步骤中，通过提升结构固定块体。

根据本发明另一个特征，设置组装系统，使得引导结构的位移方向为垂直方向，而且，其中，在块体保持位置，把通过夹持主体固定的块体保持在比下一个待组装的块体高的高度处。

根据本发明另一个特征，组装方法包括在通过夹持主体固定的块体下面在组装系统中放置另一个块体的步骤。

根据本发明另一个特征，组装方法包括使提升结构从保持位置移动到在定位步骤中确定了位置的块体的步骤，直到通过夹持主体固定的块体与确定了位置的块体相接触。

根据本发明另一个特征，组装方法包括使夹持主体与在夹持步骤中通过夹持主体固定的块体分离的步骤。

根据本发明另一个特征，组装方法包括把提升结构移动到夹持位置的步骤。

根据本发明另一个特征，夹持步骤包括把一部分可伸缩连杆插入待夹牢的块体的凹处内的步骤。

根据本发明另一个特征，分离步骤在于缩回可伸缩连杆，直到把事先插入块体内的连杆部分设置在块体外面。

根据本发明另一个特征，在支撑结构中移动提升结构的每个步骤的过程中，提升结构都由引导装置引导。

阅读以下说明，可以进一步呈现本发明的其它特征和优点。以下说明纯粹是为了信息性目的，且必须结合附图阅读，在附图中：

-图1显示了一个风力发电机，该风力发电机包括按照本发明组装的塔；

-图2显示了塔的块体处于位移某一位置的组装系统的第一个实施例的一幅透视图；

-图3显示了图2的组装系统的一幅顶视图；

-图4显示了根据第二个实施例的组装系统的提升结构；

-图5是根据本发明的组装系统的图解横截面，所述组装系统包括在支撑结构中引导提升结构的引导装置；以及

-图6显示了通过根据图1的组装系统组装塔的组装方法的图解动力学。

如图1所示，风力发电机1包括顶上装有机舱3和转子4的塔2，所述转子4由多个叶片5组成。

塔2包括多个块体6，它们一个堆叠在另一个顶上，由此使塔2大体上呈延伸的形状。

关于其余说明，认为塔2在垂直方向上延伸。

塔2通过基底刚性地固定，即，所述基底在地面7上足够稳定，基底在图1中不可见。

每个块体6都是由诸如混泥土这样的材料构成。

每个块体6都大体呈截头形，如图1中可见，或者呈圆柱形，如图2至6中可见。

每个块体6包括由所谓的下端8a和上端8b限定的侧壁8，指定块体6的下端8a与设置在底下的块体6的上端8b接触。

如图2至图6所示，塔2通过组装系统10组装，组装系统包括：

-用于提升每个块体6的提升结构11，以及

-用于支撑提升结构11的支撑结构12。

提升结构11能够相对于支撑结构12在块体夹持位置6与块体保持位置6之间移动。

提升结构11包括夹持每个块体6的夹持主体13。

处于夹持位置时，夹持主体13设置在地面7附近，而处于保持位置时，夹持主体设置在较高的高度，下文将对此进行详细描述。

夹持主体在夹持位置与保持位置之间的位移方向沿着塔2延伸的方向延伸，也就是垂直地延伸。

如图2至图6中可见，夹持主体13包括至少一根连杆14，所述连杆能够进入每个块体6的凹处E内。

在图2和图3中，连杆是伸缩梁的一部分，下文将对此进行说明。

在图4中，连杆是致动器的一部分，下文将对此进行说明。

可将凹处E方便地设置在块体6的下端8a中。

如图所示，系统10包括多根连杆14，所述多根连杆大体上设置在相同平面中，最好两个相邻的连杆之间形成的角度约为360°除以连杆总数。

在所示的实施例中，夹持主体13包括大体上设置在相同平面P中的四个连杆14，并且两两形成约为90°的角。

在各图中，按照逆时针方向，把连杆标为14a、14b、14c、14d。

平面P与支撑结构中提升结构11的位移方向正交，而且在按照使塔2垂直的方式组装塔2的情况下，所述平面最好是水平的。

连杆14a至14d的这种结构使之能够在通过提升结构11移动过程中准确地稳定待夹牢的块体6，尤其是防止其因为水平地吹到组装系统10上的风而偏移。

每根连杆14可伸缩，其在平面P中连续方向上的长度L，具体按照待夹牢的块体6的直径改变。

在图2和图3所示的实施例中，每根连杆14都是伸缩梁，包括第一部分梁14-1和第二部分梁14-2。第一部分梁14-1能够插入第二部分梁14-2中。就此而论，根据待夹牢的块体的直径，第一部分连杆或多或少地穿入第二部分连杆中。于是，梁14的长度L是第二部分梁的长度以及在第二部分梁外面的第一部分梁的长度之和。例如，通过引入至少一个轴或销钉，所述轴或销钉穿过第一部分梁的一个孔的第二部分连杆的每个伸缩梁，由此来保持长度L。

可以理解，与待夹牢的块体6固定的梁14的第一端15是第一部分连杆的一个末端。梁14的另一端16与提升结构11固定，下文将对此进行详细说明。

最好，梁14的横截面具有较高数值，以便能够抵抗弯曲力、牵引力和压缩力。

在图4所示的实施例中，夹持主体13包括四个致动器，所述致动器包括能够在主体14-2中移动的活塞14-1。

在这个实施例中，连杆是活塞14-1，所述活塞的长度根据穿入致动器的主体14-2内的长度而变化。

斜筋17最好与每个致动器14相连，从而接纳大体上垂直的牵引力，并就此确保致动器仅在受压的情况下才工作。

通过活塞14-1的可移动端15固定的凸缘18把连杆14保持在块体6的凹处E之中。

对于每个实施例而言，由于可变长度L，组装系统10可适合块体6的多个不同直径，例如，这样使之能够安装圆柱形塔或截头塔。

最好，对于指定块体6而言，所有梁14的长度相同。

正如在图3和图4中具体可见，提升结构11包括夹持臂19。

在图3中，每个夹持臂19都包括一个纵向部分和一个邻接部分，所述邻接部分侧向地抵靠在通过提升结构11固定的块体6上。

最好，提升结构11包括四个夹持臂，使每个夹持臂都设置在梁14之上和在梁14附近，而且纵向部分平行于梁14延伸。

提升结构11有利地包括四个其它夹持臂，它们设置在块体6末端8b。

可能地，夹持臂抵靠在多个块体上。

作为选择，如图4所示，提升结构11包括多个致动器，例如，四对致动器，所述致动器形成块体6上提升结构的夹持臂19。

就此而论，连杆14和夹持臂19构成提升结构11与通过提升结构固定的每个块体6之间的仅有界面。

支撑结构12包括彼此平行设置的至少两根柱子21。

在图2至图5中，支撑结构12包括四根柱子21，它们沿着平行于塔2方向的方向延伸，即沿垂直方向延伸。

柱子21通过柱子21的末端22、23之中一个末端22硬性地固定到基底24，所述基底最好由混泥土制成。

基底24在建塔2现场的地面上足够稳定。

末端22相对于彼此这样进行设置，以形成矩形的或虚拟方形的四个角。

提升结构方便地包括至少四个支柱25，每根支柱都平行于一个柱子21延伸。

正如在图2至图5中可见，连杆通过其末端16与提升结构11的一个支柱25固定，使每根连杆都与一个支柱25相连。像已经描述的那样，在要组装块体6时，每根连杆14的另一端15能够设置在待夹牢的块体6内部。

就此而论，连杆14a至14d两两对齐，由此形成提升结构11的支柱的矩形或方形的两条连续的对角线。

换言之，正如在各图中可见，梁14a和14c的末端15和16是对齐的。

同样，梁14b和14d的末端15和16是对齐的。

组装系统10包括支撑结构12中提升结构11的电机装置30。

例如，电机装置包括至少一个致动器，其具有线缆或螺纹杆或齿条装置或大行程致动器。

在各图中，电机装置30包括四个线缆致动器，每条线缆31都连接到一根连杆，并且能够相对于支撑结构12在一个柱子21中或者在这些柱子21附近滑动。

控制装置32启动线缆31。

每条线缆31都锚固在提升结构上，最好锚固在部分或连杆或梁14之中的一个的一端附近。

在图中2至图5中，组装系统10包括四条线缆31，每条线缆31都引入到一个柱子21中。

每条线缆31都通过其一个末端33与连杆14固定，所述连杆14与柱子21相连，将线缆31引入所述柱子21中，或者连杆最好与支柱25相连，所述连杆14通过支柱25固定。

提升结构11包括至少一个加劲杆35，所述杆35在提升结构11的两个支柱之间延伸。

支撑结构12包括设置在两个柱子21之间的至少一个加劲杆36。

如图2至图5中可见，提升结构11包括四个加劲杆35a、35b、35c、35d，使两个相邻杆之间形成约为90°的角。

如图2至图5中可见，支撑结构10包括四个加劲杆36a、36b、36c、36d，使每个加劲杆35都平行于一个加劲杆36设置。

有利的是，提升结构11和/或支撑结构12包括附加的加劲杆，例如，对角杆，尤其是在水平面或垂直面内，从而在组装塔的方法的过程中确保组装系统的抵抗性和足够的刚性。

例如，在图3中，可见杆37构成菱形，所以每根杆的长度都大于待组装块体的最大直径。

组装系统10有利地包括支撑结构12中提升结构11的引导装置40。

在图5中非常概略地显示了该引导装置，其形式为能够沿着轨道42滑动或滚动的至少一个元件41，支撑结构12最好沿着每根柱子21设置有所述轨道42。

每个元件41都与提升结构11的一根支柱25固定。

元件41也可以是一块板，例如，不锈钢板或聚四氟乙烯板，或者润滑钢板或滚筒型板。

引导装置40使提升结构位移期间具有稳定性，尤其是因为本发明使之能够在支撑结构中笔直引导提升结构。

正如所见，引导装置40包括设置在块体6末端8a附近的第一对元件41，它们在块体6各侧上彼此相对。

引导装置40包括设置在块体6另一端8b附近的第二对元件41，它们在块体6各侧上彼此相对。

选择位于块体6同一侧上的各对两个元件之间的距离，以便形成杠杆臂。

提升结构11和支撑结构12可与两个伸缩架相似，使提升结构通过各个柱子21中连杆14的末端16滑动，通过引导装置使滑动稳定。

图6a至图6e显示了利用组装系统10组装塔2的方法，组装方法包括下列步骤：

-通过提升结构11的夹持主体13，把塔2的块体6夹持在夹持位置，以及

-使提升结构11从夹持位置移动到块体6的保持位置。

正如已经解释的那样，设置组装系统10，使得引导结构的位移方向为垂直方向。

在块体保持位置时，把通过夹持主体13固定的块体6保持在比下一个待组装的块体高的高度处。

在夹持位置时，夹持主体设置在基底24附近，下文将对此进行说明。

在所示的但非限制性的情况下，提升结构的位移方向是从底部到顶部、从夹持位置到持位置，以及从顶部到底部、从保持位置到夹持位置。

正如图6a中可见，第一个块体61设置在组装系统10中，放置在基底24上。

第一个块体61的每个凹处E设置在夹持主体每个梁14的对面，其本身处于夹持位置。

把提升架11定位在支撑架12下部，处于凹处E上的相应高度处。

每个梁14都可伸缩，使得块体61在组装系统10中不受限制。

在夹持步骤中，调整每根梁14的长度，使得一部分梁14经由凹处E穿入块体61中。然后，例如。通过在两部分之间把销钉设置在适当位置，而保持长度L固定，正如已经描述的那样。

在夹持步骤结束时，通过夹持主体13牢固地保持住块体61。

然后，与块体61固定的提升结构11在支撑结构12中滑动。

通过线缆的控制装置32来拉动每根线缆31，由此使块体61朝柱子21顶部移动。

在该位移过程中，通过引导装置使提升结构的滑动稳定。

把夹持主体移动到块体保持位置61，其高度比下一个待组装块体62的高度高，如图6b中所示。

在下一个步骤中，把块体62放入组装系统10中，在与夹持主体13固定的块体61下面，如图6c中可见。

然后，方法包括位移提升结构11的步骤，从保持位置移动到块体62，直到把与夹持主体13固定的块体61放置在块体62上，如图6d中可见。

然后，组装方法包括使夹持主体13与块体61分离的分离步骤，例如，通过使第一部分连杆从块体61外的每个梁14缩回进行分离。

然后，组装方法包括使夹持主体移动到夹持位置的步骤，使夹持主体移动到基底24，移动到夹持位置，如图6d中可见。

一旦块体61与块体62彼此接触，则方法可以包括明确分离块体的步骤，例如，通过浇筑混泥土进行分离，所述混泥土在块体61下端与块体62上端之间形成密封。

然后，在新的夹持步骤中，夹持主体夹牢与块体61固定的块体62，如图6e所示，并使其从夹持位置移动到保持位置。

把第三个块体63放在组装系统10中，放置在所保持的成组块体61和62的下面，如图6f中可见。

然后，夹持主体使所保持的成组块体61与块体62移动，直到块体62和块体63彼此接触。

使夹持主体与块体63分离，并将其移动到其夹持位置，所述夹持主体在该夹持位置夹牢事先密封的块体63，例如，通过混泥土与块体62密封。

重复不同的步骤，直到形成塔2的所有块体6都一个堆叠在另一个之上。

可以理解，组装塔的方法使之能够从顶到底安装塔，也就是说，安装的第一个块体是塔2最高的块体。

就此而论，根据本发明的组装系统和组装方法使之能够组装风力发电机的塔，不求助于起重能力高的起重机，并同时保持充分的安全水平。

特别是，组装系统与待组装块体之间的界面减少到夹持主体，甚至作为夹持臂的补充，由此确保在操纵块体过程中不会损坏块体。

此外，引导装置使得支撑结构中提升结构的笔直位移具有稳定性。

注意，在所示的实施例中，将每个凹处E设置在每个块体6下端附近；当然，本发明不仅限于这种设置。

除夹持臂外，还可以提供塔的临时保持装置50，在组装过程中，把这些临时装置设置在每根柱子21的末端23上，最好在提升结构移动到基底24之时，从保持位置移动到夹持位置时起作用。

Claims (24)

1.用于组装由多个块体(6)构成的风力发电机(1)的塔(2)的系统，包括：

-用于提升每个所述块体(6)的提升结构(11)，以及

-用于支撑所述提升结构(11)的支撑结构(12)，所述提升结构(11)能够相对于所述支撑结构(12)在块体夹持位置与块体保持位置之间移动，所述提升结构(11)包括用于夹持每个块体(6)的夹持主体(13)。

2.根据权利要求1所述的组装系统，其中，所述夹持主体(13)包括至少一根连杆(14)，所述连杆能够进入每个块体(6)的凹处(E)内。

3.根据权利要求2所述的组装系统，其中，所述至少一根连杆(14)是可伸缩的。

4.根据权利要求2或3所述的组装系统，包括多根连杆(14)，所述多根连杆大体上设置在相同平面内，两根相邻的连杆之间形成的角约为360°除以连杆的总数，最好是四根连杆，其中两根连杆之间形成约为90°的角。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括至少一个夹持臂(19)，所述夹持臂侧向地抵靠在通过所述提升结构(11)固定的至少一个块体上的所述提升结构(11)上。

6.根据权利要求5所述的系统，包括设置在块体第一端(8a)附近的多个夹持臂(19)以及设置在块体第二端(8b)附近的多个夹持臂(19)。

7.根据前述任一权利要求所述的系统，包括用于在所述支撑结构(12)中引导所述提升结构(11)的引导装置(40)。

8.根据前述权利要求所述的系统，其中，所述引导装置(40)包括能够沿着所述支撑结构的轨道滑动或滚动的至少一个元件(41)。

9.根据前述权利要求所述的系统，其中，所述引导装置(40)包括两对所述元件(41)，第一对设置在所述提升结构(11)的支柱(25)的第一端附近，第二对设置在所述提升结构(11)的所述支柱(25)的第二端附近。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述支撑结构(12)包括彼此平行设置的至少两根柱子(21)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括在所述支撑结构(12)中的所述提升结构(11)的电机装置(30)。

12.根据前述权利要求所述的系统，其中，所述电机装置(30)包括至少一个致动器，其具有线缆或螺纹杆或齿条装置或大行程致动器。

13.根据前述权利要求所述的系统，其中，所述电机装置包括四个线缆致动器，每条线缆都连接到所述提升结构的一个支柱上，并且能够相对于所述支撑结构滑动。

14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述支撑结构和/或提升结构包括至少一个加劲杆(35、36)。

15.用于组装由多个块体(6)构成的风力发电机(1)的塔(2)的组装方法，该方法利用组装系统(10)，所述组装系统包括：

-用于提升每个所述块体(6)的提升结构(11)，以及

-用于支撑所述提升结构(11)的支撑结构(12)，所述提升结构(11)能够在所述支撑结构(12)中在块体夹持位置与块体保持位置之间移动，所述提升结构(11)包括用于夹持每个块体(6)的夹持主体(13)，所述组装方法包括下列步骤：

-通过把所述提升结构(11)夹持在夹持位置的夹持主体(13)夹持塔的块体(61)，以及

-使所述提升结构(11)从夹持位置移动到所述块体的保持位置。

16.根据权利要求15所述的组装方法，其中，在位移步骤中，通过所述提升结构来固定所述块体(61)。

17.根据权利要求15或16所述的组装方法，其中，设置所述组装系统(10)，使得所述引导结构的位移方向为垂直方向，而且，其中，在所述块体保持位置，把通过所述夹持主体(13)固定的块体(61)保持在比下一个待组装的块体(62)高的高度处。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的组装方法，包括在通过所述夹持主体(13)固定的块体(61)下面，在组装系统中沉放另一个块体(62)的步骤。

19.根据权利要求18所述的组装方法，包括位移所述提升结构(11)的步骤，使其从所述保持位置移动到在定位步骤中沉放的块体，直到通过所述夹持主体固定的块体(61)放置在沉放的块体(62)上。

20.根据权利要求19所述的组装方法，包括使所述夹持主体(13)与在夹持步骤中通过夹持主体(13)固定的块体(61)分离的步骤。

21.根据权利要求20所述的组装方法，包括把所述提升结构(11)移动到所述夹持位置的步骤。

22.根据权利要求15至21中任一项所述的组装方法，所述方法利用根据权利要求3至14中一个权利要求的组装系统，其中，夹持步骤包括把一可伸缩连杆(14)插入待夹牢的块体的凹处(E)内的步骤。

23.根据权利要求15至22中任一项所述的组装方法，所述方法利用根据权利要求3至14中一个权利要求的组装系统，其中，分离步骤在于缩回可伸缩连杆(14)，直到把事先插入到块体内的连杆(14)的部分设置在所述块体外面。

24.根据权利要求15至23中任一项所述的组装方法，所述方法利用根据权利要求8至14中任一项所述的组装系统，其中，在所述支撑结构中移动提升结构的每个步骤的过程中，所述提升结构都由所述引导装置(40)引导。