CN108147267B - 叶片吊装设备和叶片吊装系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片吊装设备和叶片吊装系统。叶片吊装设备包括：承载主体；和叶片吸持装置，包括保持部件和吸附连接件，所述保持部件与所述承载主体连接，所述吸附连接件设置于所述保持部件的背离所述承载主体的一侧，所述叶片吸持装置能够通过所述吸附连接件产生的吸附力吸附待装配叶片。能够简化叶轮的组装过程，降低其组装难度以及组装成本，同时提高叶轮的组装效率。

Description

叶片吊装设备和叶片吊装系统

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种叶片吊装设备和叶片吊装系统。

背景技术

叶轮作为风力发电机组的重要组成部分，是影响风力发电机组发电量的至关重要的一个因素，在风力发电机组的安装过程中，通常是先固定安装塔架，将机舱固定在塔架顶端后，再吊装风力发电机组的叶轮。在安装叶轮时，需保证主轴法兰面与叶轮的轮毂法兰面平行正对，才能实现叶轮与主轴的对接以及各连接件的安装操作。

然而，在叶轮组装的过程中，一般在将叶轮的轮毂吊装至对准主轴的相应安装位置时，轮毂法兰面与主轴法兰面之间不可避免的存在一定的夹角。例如，风力发电机组的机舱的主轴与水平方向之间的夹角的范围在3°至5°，那么主轴法兰面与竖直方向便存在相同大小的夹角，在安装叶轮时，需使主轴法兰面与轮毂法兰面平行正对，才能实现叶轮与机舱的主轴对接以及各连接件的安装。

目前，风力发电机组的叶轮的吊装装置大致有两种，一种是用扁平吊带直接兜吊，一种是用专用吊耳吊装。

对于第一种吊装装置，在吊装叶轮时，首先将两根长度大体相同的吊带兜吊在叶轮的其中两只叶片的根部，并将每根吊带的两端悬挂在起重机的吊钩上，并在其中一只叶片上安装导向绳，该导向绳由地面的安装人员操控；再利用起重机的起吊，将叶轮吊起至合适的安装位置；通过叶轮翻转或安装人员对导向绳调节以及风力发电机组上的安装人员对叶轮上轮毂的牵引控制，使轮毂法兰面与主轴法兰面平行正对，完成叶轮的安装。

在上述安装方法中，由于吊带是直接兜吊在叶片上的，且叶轮的叶根表面较为粗糙，叶根与吊带之间的摩擦力很大，导致吊带的磨损很严重，显著降低了吊带的使用寿命；此外，在对叶轮的角度进行调节时，由于叶根与吊带之间的摩擦力较大，增大了地面安装人员的劳动量，且由于吊带的受力不均衡，整个调节操作难度较大，甚至需要将叶轮重新吊装或大量安装人员牵引轮毂以控制叶轮的倾斜，这在一定程度上降低了吊装效率和精度，还增大了安装成本。

对于第二种吊装装置，是在叶轮中，例如在轮毂或变浆轴承上，设计专用吊耳或专用吊点，再用吊带将叶轮吊在起重机上，完成叶轮的吊装。

在采用上述吊装装置的吊装方法中，需要在轮毂或变浆轴承上设计吊耳或吊点(需要另外安装吊耳)。若直接在轮毂上布设吊耳，由于轮毂需要承受整个叶轮的载荷，而吊耳与轮毂是一体浇筑而成的，所以对轮毂的结构要求较高，部分型号的轮毂没有吊耳的设置位置，因此还会缩小该吊装方法的应用范围。此外，若在变浆轴承或轮毂上布设吊点，还需设计与吊耳匹配的吊具，将增加轮毂的设计难度，并会降低轮毂的力学性能，且通用性不强。此外，上述吊装装置中，也存在使用第一种吊装装置所存在的问题，即在叶轮翻转或调整角度过程中，吊带的磨损严重，且吊装效率低。

此外，采用叶轮整体吊装的方式，由于叶轮的整体的占地面积较大，因此在船舶甲板、山地或者林木等操作现场，叶轮组装较为困难，甚至无法安装，同时，叶轮整体在空中完整吊装时，可操作的时间较短，并且组装效率较低。

因此，亟需一种新的叶片吊装设备和叶片吊装系统。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种叶片吊装设备和叶片吊装系统，能够简化叶轮的组装过程，降低其组装难度以及组装成本，同时提高叶轮的组装效率。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种叶片吊装设备，包括：承载主体；和叶片吸持装置，包括保持部件和吸附连接件，保持部件与承载主体连接，吸附连接件设置于保持部件的背离承载主体的一侧，叶片吸持装置能够通过吸附连接件产生吸附力吸附待装配的叶片。

根据本发明实施例的一个方面，保持部件的背离承载主体的一侧具有与叶片的表面轮廓的至少一部分相适应的接合面，吸附连接件设置于接合面，以通过吸附连接件产生的吸附力使叶片贴合于接合面处。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吸持装置包括两个以上的吸附连接件，两个以上的吸附连接件均匀地布置于接合面。

根据本发明实施例的一个方面，吸附连接件包括吸盘，吸盘具有与抽气装置连通的气孔，以通过抽气装置在吸盘的吸附区域内形成负压而产生吸附叶片的吸附力；或者，吸附连接件包括电磁铁，电磁铁与磁力控制单元连接，以通过磁力控制单元控制电磁铁产生吸附叶片的吸附力。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备还包括：压力传感器，能够检测吸附连接件向叶片提供的吸附力，并生成压力信号；和第一控制单元，能够接收压力传感器发送的压力信号，并根据压力信号调节吸附连接件向叶片提供的吸附力。

根据本发明实施例的一个方面，保持部件铰接于承载主体，以使保持部件能够围绕水平轴线相对于承载主体摆动。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备还包括第一角度调节装置，第一角度调节装置能够驱动保持部件相对于承载主体摆动第一预定角度。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备还包括：角度传感器，能够检测叶片的连接法兰与待装配轮毂上的叶片安装法兰沿周向是否对准，并生成第一偏差信号；和第二控制单元，能够接收角度传感器发送的第一偏差信号，并根据第一偏差信号控制第一角度调节装置调整保持部件的姿态。

根据本发明实施例的一个方面，第一角度调节装置包括液压驱动机构、齿轮驱动机构或者电动丝杆中的至少一者。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备还包括起吊连接件，起吊连接件设置于承载主体的背离叶片吸持装置的一侧并与承载主体可转动地连接，以使承载主体能够围绕竖直轴线相对于起吊连接件转动第二预定角度。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备还包括第二角度调节装置，第二角度调节装置能够驱动承载主体相对于起吊连接件旋转。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备包括两个以上的第二角度调节装置，两个以上的第二角度调节装置围绕起吊连接件的外侧布置，并能够沿同一方向推动承载主体转动。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备还包括延伸部，延伸部设置于承载主体的背离叶片吸持装置的一侧，并围绕起吊连接件的外侧布置，两个以上的第二角度调节装置对应地连接在起吊连接件和延伸部之间。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备还包括：对中装置，能够检测叶片的轴线与待装配的轮毂上的叶片安装位的轴线是否重合，并生成第二偏差信号；和第三控制单元，能够接收第二偏差信号，并根据第二偏差信号控制第二角度调节装置调整承载主体的姿态。

根据本发明实施例的一个方面，第二角度调节装置包括液压驱动机构、齿轮驱动机构或者直线电机中的至少一者。

根据本发明实施例的一个方面，叶片吊装设备具有两个以上的叶片吸持装置，两个以上的叶片吸持装置沿叶片的长度方向分布。

根据本发明实施例的另一个方面，还提供一种叶片吊装系统，包括：吊持机构，具有吊具；和上述的叶片吊装设备，叶片吊装设备连接至吊具，通过吊持机构提升叶片吊装设备。

综上，本发明实施例的叶片吊装设备和叶片吊装系统，通过设置承载主体和叶片吸持装置，在辅助叶轮组装的过程中，能够与吊装机构配合，通过叶片吸持装置将单只叶片吸起，并相对于轮毂保持于预定位置，从而实现叶轮的单叶片安装操作。因此，能够解决山地、林木等场地组装空间受限而造成的叶轮组装困难的问题，并且能够简化叶轮的组装过程，增加叶片在高空的可操作时间，从而能够减少叶轮组装过程中的吊装等待时间，因此能够提高叶轮的组装效率。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是根据本发明实施例提供的叶片吊装设备的一种视角的立体结构示意图；

图2是图1的叶片吊装设备的另一种视角的立体结构示意图。

附图标记说明：

100-叶片吊装设备；

10-承载主体；11-基础支架；111-承托台；112-横梁；113-纵梁；12-柱体；13-立柱；

20-起吊连接件；21-基部；22-吊环；23-轴承盖；

30-叶片吸持装置；31-连接臂；311-接耳；32-保持部件；321-接合面；322-接耳；33-吸附连接件；34-销轴；

41-第二角度调节装置；42-液压站；43-比例换向阀；44-对中装置；

51-第一角度调节装置；52-角度传感器；

61-抽气装置；62-储气箱；63-压力传感器。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的叶片吊装设备的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的叶片吊装设备，能够应用在风力发电机组的叶轮组装环节。在叶轮组装的过程中，能够通过叶片吊装设备使叶片相对于轮毂平稳地保持于预定位置，从而能够安全、便捷地将叶片安装至轮毂处。因此能够并简化叶轮的组装过程，同时提高叶轮的组装效率。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图2根据本发明实施例的叶片吊装设备进行说明。

图1是根据本发明实施例提供的叶片吊装设备100的一种视角的立体结构示意图；图2是图1的叶片吊装设备100的另一种视角的立体结构示意图。如图1和图2所示，根据本发明的一个实施例，提供的叶片吊装设备100包括：承载主体10和叶片吸持装置30，其中，叶片吸持装置30包括保持部件32和吸附连接件33，保持部件32与承载主体10连接，吸附连接件33设置于保持部件32的背离承载主体10的一侧，叶片吸持装置30能够通过吸附连接件33产生吸附力吸附待装配叶片(以下简称叶片)。

由此，本发明实施例提供的叶片吊装设备100中的叶片吸持装置30具有吸附功能，在辅助叶轮组装的过程中，能够与吊装机构(例如吊车或者升降机)配合，通过叶片吸持装置30将单只叶片吸起，并相对于轮毂保持于预定位置，从而实现叶轮的单叶片安装操作。因此，能够解决山地、林木等场地组装空间受限而造成的叶轮组装困难的问题，并且能够简化叶轮的组装过程，从而提高叶轮的组装效率。

示例性地，在以下的实施例中，仅以叶轮具有三只叶片，同时轮毂上具有对应的三个叶片安装位为例进行说明。在具体的叶轮组装过程中，当轮毂完成与机舱的主轴对接后，需要通过本发明实施例的叶片吊装设备100与吊持机构配合将三只叶片依次吊持至空中并安装于轮毂上的对应的叶片安装位处。需要说明的是，当将任意一只叶片安装于轮毂时，首先需要将叶片和轮毂上与该叶片对应的叶片安装位(即变桨轴承)对准，也就是说，需要使叶片的轴线和轮毂上的叶片安装位的轴线重合，同时还需要使叶片根部的连接法兰(以下简称叶片的连接法兰)和轮毂上对应的叶片安装位的连接法兰(以下简称对应的叶片安装位的连接法兰)彼此周向对正(即两者的零刻度线对正)，也即，使两个连接法兰各自上的螺纹连接孔彼此对准，以便能够将叶片的连接法兰和轮毂上对应的叶片安装位的连接法兰彼此贴合后，通过叶片根部的螺栓固定连接。

请继续参见图1和图2，以下将根据本发明实施例的具体示例对叶片吊装设备100进行说明。根据本发明的一个实施例，叶片吊装设备100包括：承载主体10、起吊连接件20和叶片吸持装置30，其中，起吊连接件20设置于承载主体10的一侧，以便通过起吊连接件20与吊装机构连接，而叶片吸持装置30设置于承载主体10的背离起吊连接件20一侧，通过产生吸附力为叶片提供吸附作用，进而可通过吊装机构将叶片吊持至预定位置，完成与轮毂的装配。

在一个实施例中，承载主体10作为整个叶片吊装设备100的基本支撑结构，优选采用金属材料制成，承载主体10包括基础支架11和设置于基础支架11上的柱体12。为了避免增加叶片吊装设备100的重量和吊装难度，基础支架11采用框架结构，即基础支架11包括彼此纵横交错连接的多根支撑梁，示例性地，本实施例中，基础支架11包括彼此连接的两根横梁112和两根纵梁113，两根纵梁113彼此分隔地连接在两根横梁112之间，使基础支架11构成大致的矩形框。另外，在基础支架11的大致中间位置还可以设置承托台111，承托台111为板状，并分别与基础支架11的两根纵梁113连接，以通过两根纵梁113为承托台111提供支撑作用。

柱体12用于与起吊连接件20配合连接，示例性地，柱体12可以是空心或者实心结构，当然为了减轻叶片吊装设备100的重量，柱体12优选为空心结构。柱体12竖立地设置在基础支架11的承托台111上，并位于基础支架11的大致中间位置(即允许一定的误差，但不可影响整体结构吊装的平衡)。本发明实施例对于柱体12的设置高度并不进行限定，可以根据实际的吊装需要对柱体12的高度进行设定。

在一个实施例中，起吊连接件20作为实现将叶片吊装设备100连接至吊装机构的结构，设置于承载主体10的背离叶片吸持装置30一侧。为了简化叶片的装配过程，提高装配效率，起吊连接件20与承载主体10可转动地连接，以便在叶轮的组装过程中能够对叶片的姿态进行实时调节。示例性地，起吊连接件20包括基部21和吊环22，其中，基部21用于实现与承载主体10连接，而吊环22用于实现与吊装机构连接，示例性地，起吊连接件20包括多个吊环22。在本实施例中，起吊连接件20采用轴承结构与承载主体10可转动地连接，基部21为轴承结构的外圈，而轴承结构的内圈则与承载主体10的柱体12固定连接。另外，为了避免在使用过程中外部杂质对轴承结构造成影响，起吊连接件20还包括轴承盖23，轴承盖23与轴承内圈固定连接，以通过轴承盖23为轴承内圈和位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体提供遮挡作用。

通过将基部21与柱体12的可转动连接，使承载主体10能够围绕竖直轴线相对于起吊连接件20转动第二预定角度，也就是说承载主体10相对于起吊连接件20能够在垂直于叶片吊装设备100的提升方向的平面转动。需要说明的是，上述的竖直轴线指的是：在叶轮的组装过程中，沿叶片吊装设备100整体的提升方向延伸的轴线，在本实施中，竖直轴线具体是指基部21的轴线；而第二预定角度则可以根据实际的叶片装配情况进行确定，以使叶片的轴线与轮毂上的叶片安装位的轴线彼此对正。另外，当外部的吊装机构具有其他的夹持结构时，叶片吊装设备100还可以不设置起吊连接件20。

根据本发明的一个可选的实施例，叶片吊装设备100还包括第二角度调节装置41，以通过第二角度调节装置41驱动承载主体10相对于起吊连接件20旋转。另外，为了通过第二角度调节装置41为承载主体10提供有效的驱动力，从而能够便捷地驱动承载主体10相对起吊连接件20转动。叶片吊装设备100包括两个以上的第二角度调节装置41，从而可以通过两个以上的第二角度调节装置41同时为承载主体10提供驱动力。为了能够与第二角度调节装置41连接，并通过第二角度调节装置41更好地驱动承载主体10转动，承载主体10还设置有延伸部，延伸部与起吊连接件20位于同一侧并围绕起吊连接件20布置，从而可以将第二角度调节装置41设置于承载主体10的延伸部与起吊连接件20之间。

示例性地，第二角度调节装置41为液压缸，在本实施例中，叶片吊装设备100中包括四个第二角度调节装置41。而承载主体10的延伸部包括四个立柱13，四个立柱13彼此分隔地设置在承托台111上，并且围绕在起吊连接件20的外侧。每个第二角度调节装置41具有活动端和固定端(即活动端可相对于固定端伸出或者缩回，当然，固定端和活动端是相对而言的，例如可以将液压缸的缸体的端部设为固定端，而将液压缸的活塞杆的端部设为活动端)。由此，每个第二角度调节装置41可以通过其固定端与和其位置相对应的立柱13的端部铰接连接；同时，通过活动端与基部21的边缘铰接连接，同理，则可以将其余的第二角度调节装置41以相同的方式安装于各自对应的立柱13和起吊连接件20之间，使得四个第二角度调节装置41能够沿同一方向推动承载主体10相对起吊连接件20转动。由此，便可以通过第二角度调节装置41的伸缩往复运动驱动承载主体10相对于起吊连接件20沿逆时针方向或者顺时针方向转动。

另外，为了便于对第二角度调节装置41进行控制，叶片吊装设备100还包括液压站42和比例换向阀43，其中，液压站42通过比例换向阀43分别连通液压缸的有杆腔和无杆腔，以向液压缸的有杆腔或者无杆腔输送油液，从而能够通过比例换向阀43控制液压缸伸长或者缩短，即可以通过比例换向阀43来控制液压缸实现改变承载主体10的转动方向的目的。

此外，本发明实施例对于第二角度调节装置41的具体类型并不进行限定，在其他的实施例中第二角度调节装置41还可以包括液压驱动机构、齿轮驱动机构或者直线电机中的至少一者，另外，还可以对应其他类型的第二角度调节装置41设置相应的驱动机构来驱动第二角度调节装置41执行伸缩动作，以通过其他类型的第二角度调节装置41实现驱动承载主体10相对起吊连接件20转动的目的。

由此，便能够在叶片的实际吊装过程中，通过第二角度调节装置41调整承载主体10的姿态，以使吸附于承载主体10的叶片的轴线能够与对应的叶片安装位的轴线重合。所以，本发明实施例的叶片吊装设备100能够根据实际情况对叶片的姿态进行实时调整，以便快速准确地将叶片安装至对应的叶片安装位，因此能够提升叶轮的组装效率。

根据本发明的一个实施例，叶片吸持装置30连接在承载主体10的背离起吊连接件20一侧，以通过叶片吸持装置30吸持叶片。示例性地，为了通过叶片吊装设备100对叶片进行稳固地吸持，叶片吊装设备100还可以包括两个叶片吸持装置30，两个叶片吸持装置30分别对应地连接在基础支架11的两个横梁112上。由于两个叶片吸持装置30与承载主体10之间的连接方式以及对叶片的吸持方式相同，所以以下仅以其中一个叶片吸持装置30与承载主体10的连接方式以及叶片吸持装置30与叶片的吸持方式进行说明。当然，叶片吊装设备100还可以只包括一个叶片吸持装置30或者包括两个以上的叶片吸持装置30，并且当叶片吊装设备100包括两个以上的叶片吸持装置30时，两个以上的叶片吸持装置30沿待装配叶片的长度方向分布。

示例性地，叶片吸持装置30包括连接臂31、保持部件32和吸附连接件33，其中保持部件32通过连接臂31连接于承载主体10，吸附连接件33设置在保持部件32的背离承载主体10一侧。并且为了通过叶片吊装设备100吸持叶片时，能够保证叶片的平稳性，叶片吸持装置30连接于横梁112，并位于横梁112的大致中间位置。连接臂31可以为空心或者实心的结构，为了减轻叶片吊装设备100的重量，优选将连接臂31设置成空心的结构。当然本发明实施例对于连接臂31的具体结构并不进行限定，可以理解的是，连接臂31可以是如图1和图2所示的柱状体，还可以是其他的板状体或者块状体。另外，在一些变形实施例中，连接臂31还可以采用一体式的方式形成于承载主体10。

在一个实施例中，保持部件32为弧形的板体，保持部件32连接于连接臂31，使保持部件32的具有弧形面的一侧背离承载主体10，并且保持部件32的弧形面与叶片的表面轮廓的至少一部分相适应，由此，该弧形面则作为与叶片接合的接合面321。

另外，在其他的实施例中，保持部件32还可以是块状体，只要是能够在保持部件32上设置与叶片的表面轮廓的至少一部分相适应的接合面321即可。此外，在一个示例性实施例中，为了保护叶片，避免叶片在与接合面321接触时受到毁损，接合面321可以为复合层状结构，即保持部件32的与连接臂31连接的一侧为金属板，而保持部件32的接合面321一侧则铺设橡胶材料。

当然，在一些变形实施例中，保持部件32还可以直接连接于承载主体10，则此时可以不设置连接臂31。

吸附连接件33设置于保持部件32的背离承载主体10一侧，也就是说，吸附连接件33设置在保持部件32的接合面321处，以在接合面321处形成能够与叶片接合的吸附力，从而将叶片吸持于保持部件32。另外，根据本发明的一个可选的实施例，保持部件32包括两个以上的吸附连接件33，并且优选将两个以上的吸附连接件33均匀地布置于接合面321。

示例性地，吸附连接件33为吸盘，如图2所示，保持部件32包括两个以上的吸盘，两个以上的吸盘均匀布置于接合面321处，例如吸盘可以嵌设于接合面321。另外，在本实施例中，叶片吊装设备100还包括抽气装置61和储气箱62，其中，抽气装置61例如可以为气泵，气泵的一端通过管路与储气箱62连通，另一端分别通过管路与多个吸盘中的每个吸盘的气孔连通，以通过气泵使吸盘的吸附区域内(接合面321的设置有吸附连接件33的区域内)形成负压而产生吸附待装配叶片的吸附力，从而可以将叶片吸持于接合面321。另外，由于接合面321与叶片的表面轮廓的至少部分相适应，所以叶片能够与接合面321紧密贴合。

当然，在其他的实施例中，叶片吊装设备100还可以不配置相应的抽气装置61和储气箱62，即抽气装置61和储气箱62可以不设置在叶片吊装设备100上，而是由吊装机构或者其他的设备提供抽气装置61和储气箱62。

根据本发明的一个可选的实施例，为了进一步对叶片进行防护，叶片吊装设备100还包括压力传感器63和第一控制单元(图中未示出)，以在采用叶片吊装设备100辅助将叶片装配至轮毂时，能够通过压力传感器63与第一控制单元配合，实现对吸附连接件33向叶片提供的吸附力进行调节的目的。

具体地，压力传感器63能够检测吸附连接件33向叶片提供的吸附力，并生成压力信号。示例性地，在本实施例中压力传感器63为气压传感器，可以设置在储气箱62，例如与储气箱62连通，则此时压力传感器63能够检测储气箱62中的气体压力大小，生成压力信号，并将压力信号发送给第一控制单元。另外，在其他的实施例中，当压力传感器63为其他类型的传感器时，还可以将压力传感器63设置在接合面321处，直接对吸附连接件33向叶片提供的吸附力大小进行检测，当然不能影响保持部件32对叶片的吸持作用。

第一控制单元能够接收压力传感器63发送的压力信号，并根据压力信号调节吸附连接件向叶片提供的吸附力。

示例性地，第一控制单元可以是任何具备运算处理功能的装置，以通过第一控制单元发送或者接收信号、指令等。在本实施例中，第一控制单元和抽气装置61以及压力传感器63连接，可以接收由压力传感器63发送的压力信号，并对压力信号进行分析处理。

例如，第一控制单元中可以预先存储叶片可承受的最大压力阈值以及能够吸持住叶片的最小压力阈值。当第一控制单元收到由压力传感器63发送的压力信号后，可以将压力信号对应地换算为吸盘的吸附区域的吸附力(即向叶片提供的吸附力)，而将吸盘的吸附区域的吸附力与预先存储的最大压力阈值以及最小压力阈值比较。

由此，当第一控制单元判断出吸盘的吸附区域的吸附力高于最大压力阈值时，则会向抽气装置61发送减小吸附力的控制指令，通过抽气装置61将储气箱62中的相应体积的气体通过吸盘的气孔输送至吸盘的吸附区域，从而减小吸盘向叶片提供的吸附力，避免叶片被破坏；而当第一控制单元判断出吸盘的吸附区域的吸附力临近最小压力阈值时，则会向抽气装置61发送增加吸附力的控制指令，通过抽气装置61经由吸盘的气孔将吸盘的吸附区域内的相应体积的气体抽回至储气箱62中，保证叶片能够被稳固地吸持于吸盘。

因此，本发明实施例的叶片吊装设备100通过提供第一控制单元、抽气装置61、储气箱62和压力传感器63能够根据叶片在装配过程中所承受的压力对吸附连接件33向叶片提供的吸附力进行控制，保证吸附连接件33为叶片提供有效吸附力的同时避免叶片被损坏。

另外，根据本发明的一个实施例，为了简化叶片的装配过程，提高装配效率，保持部件32与连接臂31铰接连接，以便在叶轮的组装过程中能够通过保持部件32对叶片的姿态进行实时调节，使叶片的连接法兰和对应的叶片安装位的连接法兰上的零刻度线对齐。示例性地，保持部件32还具有接耳322，而连接臂31还具有接耳311，连接臂31和保持部件32采用销轴34穿过接耳322与接耳311铰接连接。

通过将保持部件32与连接臂31铰接连接，使保持部件32能够围绕水平轴线相对于承载主体10摆动第一预定角度，也就是说保持部件32相对于承载主体10能够在平行于叶片吊装设备100的提升方向的平面摆动。需要说明的是，上述的水平轴线指的是：在叶轮的组装过程中，沿与叶片吊装设备100整体的提升方向垂直的方向延伸的轴线，在本实施中，水平轴线具体是指连接臂31和保持部件32的铰接轴线；而第一预定角度则可以根据实际的叶片装配情况进行确定，以使叶片的连接法兰和对应的叶片安装位的连接法兰上的零刻度线对齐，也就是使叶片的连接法兰和对应的叶片安装位的连接法兰的螺纹连接孔彼此对正。

根据本发明的一个可选的实施例，叶片吊装设备100还包括第一角度调节装置51，以通过第一角度调节装置51驱动保持部件32相对于承载主体10摆动。

示例性地，第一角度调节装置51可以为电动丝杆。第一角度调节装置51具有活动端和固定端(即活动端可相对于固定端伸出或者缩回，当然，固定端和活动端是相对而言的，例如可以将电动丝杆的丝母的端部设为固定端，而将电动丝杆的丝杠的端部设为活动端)。由此，每个第一角度调节装置51可以通过其固定端与横梁112连接(当然也可以与连接臂31连接)，而通过活动端与保持部件32的背离接合面321一侧连接。由此，便可以通过第一角度调节装置51的伸缩往复运动驱动保持部件32围绕铰接轴线相对于承载主体10沿逆时针方向或者顺时针方向摆动。

此外，本发明实施例对于第一角度调节装置51的具体类型并不进行限定，在其他的实施例中第一角度调节装置51还可以包括液压驱动机构、齿轮驱动机构或者直线电机中的至少一者，另外，还可以对应其他类型的第一角度调节装置51设置相应的驱动机构，以驱动第一角度调节装置51执行伸缩动作，从而实现驱动保持部件32相对承载主体10摆动的目的。

由此，便能够在叶片的实际吊装过程中，通过第一角度调节装置51调整保持部件32的姿态，即调整叶片的姿态，以使叶片的连接法兰与对应的叶片安装位的连接法兰的零刻度线能够彼此对准，从而能够根据实际情况对叶片的姿态进行实时调整，以便快速准确地将叶片安装至对应的叶片安装位，因此能够提升叶轮的组装效率。

根据本发明的一个可选的实施例，为了提高叶片吊装设备100的灵活适用性，以在具体的叶轮装配过程中对叶片进行更精确的调整，叶片吊装设备100还包括角度传感器52和第二控制单元(图中未示出)，以在采用叶片吊装设备100辅助将叶片装配至轮毂时，通过角度传感器52、第二控制单元与上述的第一角度调节装置51配合，调整保持部件32的姿态，从而使吸持于叶片吸持装置30处的叶片的连接法兰和对应的叶片安装位的连接法兰的零刻度线彼此对正(即两个法兰沿周向彼此对正)。

具体地，角度传感器52能够检测叶片的连接法兰与对应的叶片安装位的法兰沿周向是否对准，并生成第一偏差信号。

示例性地，角度传感器52可以设置在横梁112上，当然在通过叶片吊装设备100吊持叶片安装至轮毂时，需要使角度传感器52面向于轮毂，以便能够实现角度传感器52的检测作用。即通过角度传感器52检测叶片的连接法兰和对应的叶片安装位的连接法兰之间沿周向形成的角度差。当然，本发明实施例对于角度传感器52的类型并不进行限定。

由此，在通过本发明实施例的叶片吊装设备100辅助叶片装配至轮毂的过程中，能够通过角度传感器52实时地检测叶片的连接法兰与对应的叶片安装位的连接法兰之间沿周向实际的偏差值，并根据检测到的结果生成第一偏差信号，当然该第一偏差信号可以是电信号也可以是数据信号，第一偏差信号的具体类型取决于角度传感器52的类型。然后，由角度传感器52将生成的第一偏差信号发送给第二控制单元。

第二控制单元能够接收第一偏差信号，并根据第一偏差信号控制第一角度调节装置51调整保持部件32的姿态。

示例性地，第二控制单元同样可以是任何具备运算处理功能的装置，以通过第二控制单元发送或者接收信号、指令等。在本实施例中，第二控制单元和第一角度调节装置51以及角度传感器52连接，可以接收由角度传感器52发送的第一偏差信号，并对第一偏差信号进行分析处理。

例如，第二控制单元接收到的由角度传感器52发来的第一偏差信号为电信号时，则需要将该电信号对应地换算为叶片的连接法兰与对应的叶片安装位的连接法兰之间的角度偏差值，而根据角度偏差值计算出保持部件32相对承载主体10需要转动的具体角度值以及转动方向，最终根据该具体角度值以及转动方向生成驱动指令。

由此，第二控制单元则可以将生成的驱动指令发送给第一角度调节装置51，第一角度调节装置51接收到驱动指令后，则会响应该驱动指令执行相应的动作。即通过第二控制单元控制第一角度调节装置51伸长或者缩短，以通过第一角度调节装置51驱动保持部件32相对于承载主体10旋转，来调整保持部件32的姿态，从而使被吸持于叶片吊装设备100的叶片的连接法兰与对应的叶片安装位的连接法兰的零刻度线彼此对齐，也就是使叶片的连接法兰与叶片安装位的连接法兰的各螺纹连接孔彼此对正，当两个连接法兰完全对正时，可将两个连接法兰彼此接合，进而将叶片螺栓直接插入对应的叶片安装位的螺纹孔内。

由此，本发明实施例的叶片吊装设备100中通过设置第一角度调节装置51，在具体的叶片装配操作中，能够根据叶片的连接法兰与对应的叶片安装位的连接法兰之间的偏差角度相应地驱动保持部件32转动来间接调整叶片的姿态，从而使两个法兰的零刻度线能够彼此对正。因此能够提升叶片吊装设备100的灵活适用性，无需使用变浆驱动装置进行调节，因此能够简化叶片的装配操作，从而提升叶轮的组装效率。

此外，根据本发明的一个可选的实施例，为了提高叶片吊装设备100的灵活适用性，以在具体的叶轮装配过程中对叶片进行更精确的调整，叶片吊装设备100还包括对中装置44以及第三控制单元(图中未示出)，以在采用叶片吊装设备100辅助将叶片装配至轮毂时，通过对中装置44、第三控制单元与上述的第二角度调节装置41配合，调整整个承载主体10的姿态，即调整吸持于保持部件32处的叶片的姿态，从而使吸持于叶片吸持装置30处的叶片的轴线和轮毂上与其对应的叶片安装位的轴线(以下简称对应的叶片安装位的轴线)重合。

具体地，对中装置44能够检测被吸持于叶片吸持装置30的叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线是否重合，并生成第二偏差信号。

示例性地，可以将对中装置44安装于基础支架11的横梁112的侧端面上，当然在通过叶片吊装设备100吊持叶片安装至轮毂时，需要使对中装置44面向于轮毂，以便能够实现对中装置44的检测作用。另外，对中装置44可以是激光对中仪，以通过激光对中仪来检测叶片叶根的连接法兰与轮毂上对应的叶片安装位的连接法兰之间的同轴度偏差和角度偏差(同叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线之间的偏差)。当然，本发明实施例对于对中装置44的类型并不进行限定，在其他的实施例中对中装置44还可以是其他能够检测两个需要同轴对接的部件的同轴度偏差或角度偏差的装置。

由此，在通过本发明实施例的叶片吊装设备100辅助叶片装配至轮毂的过程中，能够通过对中装置44实时地检测叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线之间实际的偏差值，并根据检测到的结果生成第二偏差信号，当然该第二偏差信号可以是电信号也可以是数据信号，当然，第二偏差信号的具体类型取决于对中装置44的类型。然后，由对中装置44将生成的第二偏差信号发送给第三控制单元。

第三控制单元能够接收第二偏差信号，并根据第二偏差信号控制第二角度调节装置41调整承载主体10的姿态。

示例性地，第三控制单元同样可以是任何具备运算处理功能的装置，以通过第三控制单元发送或者接收信号、指令等。在本实施例中，第三控制单元和液压站42、比例换向阀43以及对中装置44连接，可以接收由对中装置44发送的第二偏差信号，并对第二偏差信号进行分析处理。

例如，第三控制单元接收到的由对中装置44发来的第二偏差信号为电信号时，则需要将该电信号对应地换算为叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线之间的角度偏差值，而根据角度偏差值计算出承载主体10相对起吊连接件20需要转动的具体角度值以及转动方向，最终根据该具体角度值以及转动方向生成驱动指令。

由此，第三控制单元则可以将生成的驱动指令发送给液压站42和比例换向阀43，液压站42和比例换向阀43接收到驱动指令后，则会响应该驱动指令驱动第二角度调节装置41执行相应的动作。即通过液压站42和比例换向阀43控制第二角度调节装置41伸长或者缩短，以通过第二角度调节装置41驱动承载主体10相对于起吊连接件20旋转，调整承载主体10的姿态，从而使被吸持于叶片吊装设备100的叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线彼此重合，也就是使叶片的连接法兰与叶片安装位的连接法兰彼此对正(即叶片与叶片安装位对正)。

由此，本发明实施例的叶片吊装设备100中通过设置第三控制单元、第二角度调节装置41以及相应的液压站42和比例换向阀43，在具体的叶片装配操作中，能够根据叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线之间的偏差角度相应地驱动承载主体10转动来间接调整叶片的姿态，从而使叶片与叶片安装位对正。因此能够提升叶片吊装设备100的灵活适用性，简化叶片的装配操作，从而提升叶轮的组装效率。

另外，本发明实施例对于对中装置44、压力传感器63、角度传感器52以及对应的第三控制单元、第二控制单元和第一控制单元的具体设置位置并不进行限定，其可以设置在叶片吊装设备100上，也可以设置在远端控制平台处，而且，第三控制单元、第二控制单元和第一控制单元还可以集成在一起。此外，第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元还可以集成于相应的对中装置44、压力传感器63、角度传感器52中，本发明对此并不进行限定。

当然，本发明实施例对于承载主体10的具体结构并不进行限定，在其他的实施例中，承载主体10还可以是板状体或者块状体，此时同样能够通过板状体或者块状体实现对叶片吊装设备100各部件的支撑作用。

在上述实施例中，起吊连接件20包括基部21和吊环22，通过基部21与承载主体10的柱体12转动连接，但是本发明的实施例并不限于此。而承载主体10与起吊连接件20彼此连接的方式由起吊连接件20的具体结构来确定，在其他的实施例中，起吊连接件20还可以为柱状体，此时则可以将柱状体直接通过轴承结构与承载主体10可转动地连接，而吊环22同样可以设置在柱状体的顶部位置。另外，还可以通过在起吊连接件20与承载主体10的接合位置设置导轨、导槽的方式，实现两者的可移动连接，即在承载主体10和起吊连接件20中的一者上设置导槽，而对应地在承载主体10和起吊连接件20的另一者上设置能够与该导槽滑动配合的导轨。

另外，在其他的实施例中，叶片吊装设备100还可以包括一个或者更多个第二角度调节装置41，则同样能够实现对承载主体10的驱动作用。此外，上述的延伸部包括四个彼此分隔设置的立柱13，但是本发明的实施例并不限于此，在其他的实施例中，延伸部还可以是设置在承托台111上并连续地围绕在起吊连接件20外的环状体，此时，每个第二角度调节装置41则可以通过其一端与环状体铰接连接，而通过其另一端与起吊连接件20铰接连接。

在上述实施例中，吸附连接件33为吸盘，但是本发明的实施例并不限于此。在其他的实施例中，吸附连接件33还可以是电磁铁，此时，则可以在接合面321处设置两个以上的电磁铁，并且将电磁铁与磁力控制单元连接，以通过磁力控制单元控制电磁铁产生吸附待装配叶片的吸附力，但是需要说明的是，此时，需要相应地在待装配叶片中设置能够与电磁铁吸附配合的金属结构。由此，同样能够实现通过设置电磁铁的叶片吸持装置30吸持叶片的目的。另外，电磁铁也可以埋设于接合面321中，以避免对叶片表面造成毁损。

通过叶片吊装设备100辅助每只叶片安装至轮毂的大体操作过程如下：

首先，将叶片平放在船舶甲板或地面上，将吊装机构的主钩使用吊带连接基部21的吊环22，以将叶片吊装设备100整体吊至叶片的正上方。第叶片吊装设备100到达叶片的正上方后，使保持部件32靠近叶片，并使接合面321接触叶片表面，接下来抽气装置61开始工作，通过吸附连接件33将保持部件32与叶片之间的气体吸到储气箱62中，在吸附连接件33的吸附区域形成负压，叶片则被吸附在接合面321处。

然后，通过吊装机构将叶片吊装设备100和叶片吊至高空的轮毂处，并使叶片的连接法兰临近于轮毂上的叶片安装位处。此时，通过对中装置44检测叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线是否重合，若两者存在偏差，则通过第三控制单元控制液压站42和比例换向阀43按照需要的转动角度和转动方向驱动承载主体10相对于起吊连接件20旋转，直到叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线重合为止。与此同时，通过角度传感器52检测叶片的连接法兰和对应的叶片安装位的连接法兰的零刻度线是否对齐，若两者存在角度偏差，将第二控制单元控制第一角度调节装置51驱动保持部件32与叶片一起围绕销轴34旋转，直至叶片的连接法兰和对应的叶片安装位的连接法兰的零刻度线对齐为止。

其次，当叶片的轴线与对应的叶片安装位的轴线重合，并且叶片的连接法兰和对应的叶片安装位的连接法兰的零刻度线对齐时，则可以将叶片的螺栓直接插入叶片安装位的连接法兰的对应的螺纹连接孔内，从而将叶片安装于轮毂。

最后，完成叶片安装后，可利用抽气装置61释放气体，即通过抽气装置61将储气箱62中的气体输送至吸盘的吸附区域内，从而释放叶片。根据本发明的另一个实施例，还提供了一种叶片吊装系统，包括：吊持机构，具有吊具；和上述实施例中所述的叶片吊装设备100，叶片吊装设备100连接至吊具，通过吊持机构提升叶片吊装设备100。通过在叶片吊装系统中设置叶片吊装设备100，能够简化叶轮的安装操作，节省叶轮的装配时间，从而能够提升叶轮的装配效率，降低整个风力发电机组的成本。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。并且，在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。

Claims (15)

1.一种叶片吊装设备(100)，其特征在于，包括：

承载主体(10)；

叶片吸持装置(30)，包括保持部件(32)和吸附连接件(33)，所述保持部件(32)与所述承载主体(10)连接，所述吸附连接件(33)设置于所述保持部件(32)的背离所述承载主体(10)的一侧，所述叶片吸持装置(30)能够通过所述吸附连接件(33)产生吸附力吸附待装配的叶片；

第一角度调节装置(51)，所述第一角度调节装置(51)能够驱动所述保持部件(32)相对于所述承载主体(10)摆动第一预定角度；

起吊连接件(20)，所述起吊连接件(20)设置于所述承载主体(10)的背离所述叶片吸持装置(30)的一侧并与所述承载主体(10)可转动地连接，以使所述承载主体(10)能够围绕竖直轴线相对于所述起吊连接件(20)转动第二预定角度。

2.根据权利要求1所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述保持部件(32)的背离所述承载主体(10)的一侧具有与所述叶片的表面轮廓的至少一部分相适应的接合面(321)，所述吸附连接件(33)设置于所述接合面(321)，以通过所述吸附连接件(33)产生的吸附力使所述叶片贴合于所述接合面(321)处。

3.根据权利要求2所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述叶片吸持装置(30)包括两个以上的所述吸附连接件(33)，两个以上的所述吸附连接件(33)均匀地布置于所述接合面(321)。

4.根据权利要求1所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述吸附连接件(33)包括吸盘，所述吸盘具有与抽气装置(61)连通的气孔，以通过所述抽气装置(61)在所述吸盘的吸附区域内形成负压而产生吸附所述叶片的吸附力；

或者，

所述吸附连接件(33)包括电磁铁，所述电磁铁与磁力控制单元连接，以通过所述磁力控制单元控制所述电磁铁产生吸附所述叶片的吸附力。

5.根据权利要求1所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述叶片吊装设备(100)还包括：

压力传感器(63)，能够检测所述吸附连接件(33)向所述叶片提供的吸附力，并生成压力信号；和

第一控制单元，能够接收所述压力传感器(63)发送的所述压力信号，并根据所述压力信号调节所述吸附连接件(33)向所述叶片提供的吸附力。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述保持部件(32)铰接于所述承载主体(10)，以使所述保持部件(32)能够围绕水平轴线相对于所述承载主体(10)摆动。

7.根据权利要求1所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述叶片吊装设备(100)还包括：

角度传感器(52)，能够检测所述叶片的连接法兰与待装配轮毂上的叶片安装法兰沿周向是否对准，并生成第一偏差信号；和

第二控制单元，能够接收所述角度传感器(52)发送的所述第一偏差信号，并根据所述第一偏差信号控制所述第一角度调节装置(51)调整所述保持部件(32)的姿态。

8.根据权利要求1所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述第一角度调节装置(51)包括液压驱动机构、齿轮驱动机构或者电动丝杆中的至少一者。

9.根据权利要求1所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述叶片吊装设备(100)还包括第二角度调节装置(41)，所述第二角度调节装置(41)能够驱动所述承载主体(10)相对于所述起吊连接件(20)旋转。

10.根据权利要求9所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述叶片吊装设备(100)包括两个以上的所述第二角度调节装置(41)，两个以上的所述第二角度调节装置(41)围绕所述起吊连接件(20)的外侧布置，并能够沿同一方向推动所述承载主体(10)转动。

11.根据权利要求10所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述叶片吊装设备(100)还包括延伸部，所述延伸部设置于所述承载主体(10)的背离所述叶片吸持装置(30)的一侧，并围绕所述起吊连接件(20)的外侧布置，两个以上的所述第二角度调节装置(41)对应地连接在所述起吊连接件(20)和所述延伸部之间。

12.根据权利要求9所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述叶片吊装设备(100)还包括：

对中装置(44)，能够检测所述叶片的轴线与待装配的轮毂上的叶片安装位的轴线是否重合，并生成第二偏差信号；和

第三控制单元，能够接收所述第二偏差信号，并根据所述第二偏差信号控制所述第二角度调节装置(41)调整所述承载主体(10)的姿态。

13.根据权利要求9所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述第二角度调节装置(41)包括液压驱动机构、齿轮驱动机构或者直线电机中的至少一者。

14.根据权利要求1所述的叶片吊装设备(100)，其特征在于，所述叶片吊装设备(100)具有两个以上的所述叶片吸持装置(30)，两个以上的所述叶片吸持装置(30)沿所述叶片的长度方向分布。

15.一种叶片吊装系统，其特征在于，包括：

吊持机构，具有吊具；和

如权利要求1至14中任一项所述的叶片吊装设备(100)，所述叶片吊装设备(100)连接至所述吊具，通过所述吊持机构提升所述叶片吊装设备(100)。