CN108368825B - 用于将转子安装至风轮机的驱动轴的方法和系统 - Google Patents

用于将转子安装至风轮机的驱动轴的方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种用于将转子安装至风轮机的驱动轴的方法，该方法包括：将轮毂放置在一表面上；将第一、第二和第三转子叶片附装至所述轮毂，以由此原地制成转子。为了保护叶片并避免转子上的固定起吊凸耳，该方法包括如下步骤：围绕每个所述叶片缠绕吊索；将每个吊索附装至配件；吊装每个配件以由此将所述转子从所述表面抬升；以及在通过所述吊索控制所述转子的位置和取向的同时将所述转子附装至所述驱动轴。

Description

用于将转子安装至风轮机的驱动轴的方法和系统
技术领域
本发明涉及风轮机制造，具体而言，涉及一种用于将转子安装至风轮机的驱动轴的方法和系统。
背景技术
风轮机特别是水平轴风轮机包括塔架和机舱，机舱典型地可在塔架顶端处旋转并且承载驱动轴和转子。转子对驱动轴进行驱动，驱动轴又驱动发电机以产生电力。
转子包括轮毂和附装至该轮毂的多个叶片。另外，转子可以包括整流罩，该整流罩形成了在轮毂前方面向风的气动力学顶端。
近来，随着对电力和效率不断增长的需要，风轮机的尺寸已经增加。现代风轮机非常巨大，转子可能跨越一百多米。典型地，通过竖立塔架并且将没有转子的机舱起吊装至塔架顶部来现场制作风轮机。这种操作通过使用起重机执行。轮毂经常以整体方式起吊并附装至转子轴。之后将每个叶片单独地起吊并附装至轮毂。
尤其由于需要超大型起重机而使得起吊操作通常复杂且昂贵。
发明内容
本发明的实施方式的一个目的是降低风轮机制造中特别是与转子至转子轴的搬运和附装有关的复杂性。
根据该目的以及其它目的，在第一方面中，本发明提供了一种用于将转子安装至风轮机的驱动轴的方法，该方法包括：将轮毂放置在一表面上；将第一、第二和第三转子叶片附装至所述轮毂，以由此原地制成转子；围绕每个所述叶片缠绕吊索；将每个吊索附装至配件；吊装每个配件以由此将所述转子从所述表面抬升；以及在通过所述吊索控制所述转子的位置和取向的同时将所述转子附装至所述驱动轴。
在第二方面中，本发明提供了一种用于将转子安装至风轮机的驱动轴的系统，该系统包括：至少三个吊索，所述至少三个吊索均适合于围绕叶片缠绕；用于将所述吊索附装至起重机线缆的配件；和致动器，该致动器用于改变所述配件和所述吊索中的一个吊索之间的距离，以由此能够控制由围绕每个叶片的吊索起吊的转子的取向。
由于所述转子由围绕每个叶片的吊索起吊，因此能够高效且安全地起吊所述转子，而无需给所述转子装备在起吊操作之后必须移除的固定起吊凸耳和其他设备。因此，起吊操作能够简单地通过释放吊索而完成。这可以远程地进行；或者至少无需为了移除固定起吊凸耳而在转子上执行耗时或昂贵的修理工作。
由于该过程无需将转子修改成具有固定起吊凸耳，因此该过程不会在转子上留下任何视觉标记。
这里，术语“转子”用来表达附装至驱动轴并且包括轮毂、叶片以及可选的附加部件诸如叶片间距部件、导流罩、雷电防护部件等的单元。
术语“轴”表示风轮机的驱动轴，即该轴由转子驱动并且例如通过齿轮箱驱动发电机或其它部件。
本发明所涉及的风轮机可以是水平轴线或近似水平轴线风轮机，并且特别是转子包括相对于彼此在120度范围内偏移的三个叶片的类型的风轮机。本发明在大型风轮机中特别有用，例如，在具有1MW以上或甚至2或3MW以上的作用的风轮机中特别有用。
具体而言，本发明可以与其中机舱相对于塔架可旋转以由此使转子面对风的机舱构造组合地使用。在这种风轮机中，风轮机噪声发射可以根据风向而在任何方向上，并且遮蔽声音可以有效地降低特别是风轮机噪声的音调分量。
以本领域中已知的标准过程执行将转子附装至驱动轴的步骤，然而，在该过程期间，通过所述吊索控制转子的位置和取向。具体而言，该方法可以完全依靠所述吊索保持并取向所述转子，从而使得不需要采用任何其他元件。具体而言，无需将元件螺栓连接、焊接或以其它方式固定至转子就可以执行所述方法。
为了提高通过使用所述吊索重取向所述转子并且防止所述吊索和所述叶片之间发生滑移的能力，所述吊索中的至少一个吊索并且优选所有吊索都可以围绕所述转子叶片缠绕两圈或更多圈，即围绕转子叶片缠绕缠绕360度。
可以通过改变所述配件到所述转子叶片中的一个转子叶片的距离来控制所述转子的取向。在下文中将该转子叶片称为“受控转子叶片”。例如，可以在所述配件和其它叶片之间的距离的50％到150％的范围内(诸如在75％到125％的范围内)改变所述距离。
可以通过改变所述配件和围绕所述受控转子叶片缠绕的吊索之间的距离或者通过改变该吊索的长度来改变从所述配件到所述受控转子叶片的距离。在下文中，将围绕所述受控转子叶片缠绕的吊索称为“受控吊索”。
可以通过使用动力驱动致动器(例如，液压或电动线性致动器)改变所述距离。
至少一个吊索并且优选所有吊索都可以经由滑轮组附装至所述配件，从而允许所述吊索根据所述配件的取向而来回滚动。在一个实施方式中，所述滑轮组例如可以是可控制的，从而使得可以独立地阻挡每个滑轮组，以防止各个吊索相对于配件移动。
所述动力驱动致动器可以附装在所述配件和所述受控吊索的滑轮组之间，从而使得所述吊索能够通过所述滑轮组相对于所述动力驱动致动器移动。
可以通过护罩防止所述转子与所述受控吊索接触，当所述转子被安装至所述驱动轴时将所述护罩从所述转子移除。该护罩可以特别地覆盖所述轮毂的顶端的一部分，或者如果导流罩附装至所述轮毂的话，它可以覆盖导流罩的一部分。
所述护罩例如可以由金属片、复合材料或塑料材料形成。所述护罩例如可以由所述受控吊索保持在适当位置，或者它可以通过其它装置保持在适当位置，例如粘合地保持至所述轮毂或导流罩的外表面，或者通过条带等保持在适当位置。
所有吊索都可以附装至单个配件，并且所有吊索都可以特别地从单一位置起吊。举例来说，所述配件可以将所有吊索组装在单个点处，起重机线缆可以从该单个点起吊所述转子。这样，这些吊索可以相对彼此形成相对较大角度，例如大于10°的角度。
在另选实施方式中，这些吊索可以由起吊凸耳保持相距彼此一定距离。这样，这些吊索可以相对于彼此以更小角度(例如，10度以下)延伸，或者甚至彼此平行地延伸。
所有吊索都可以附装至单个配件，该单个配件同样由例如起动机线缆起吊。
所述转子通常形成有用于附装至所述驱动轴的凸缘，并由此限定转子轴线，所述转子被构造成在附装至所述驱动轴时围绕该转子轴线旋转。根据本发明的方法可以包括使用用于所述转子的支架，从而从所述表面起吊所述转子特别是所述凸缘。这不仅方便围绕这些叶片缠绕这些吊索，而且如果转子略微倾斜还防止这些叶片与所述表面或地面接触。
在第二方面中，提供了一种用于将转子安装至风轮机的驱动轴的系统。该系统包括：用于所述转子的每个叶片的吊索；用于将所述吊索附装至起动机线缆的配件；和致动器，该致动器用于改变所述配件和所述吊索中的一个吊索之间的距离，以由此能够控制由围绕每个叶片的吊索起吊的转子的取向。所述配件可以例如为起重机吊钩，并且所述致动器可以是液压致动器。
所述系统可以进一步包括护罩，该护罩可附装至所述转子或所述吊索中的一个吊索，并且该护罩适合于防止所述转子与吊索接触。所述护罩可以是用于在所述转子重取向期间接收所述吊索中的一个吊索的弯曲轨道。所述护罩特别可以是金属片、复合材料或塑料材料，并且所述弯曲轨道可以由所述护罩的形状形成。具体地说，所述轨道例如可以由所述护罩的弯曲边缘部分形成，从而在所述弯曲边缘之间将所述受控吊索保持在所述护罩上。
附图说明
现在将参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了具有塔架和机舱的风轮机；
图2示出了在地面上支架中的准备好吊装的转子；
图3示出了在从支架吊装起来时的转子；
图4示出了通过使用致动器将转子重取向的步骤，该致动器延伸从配件到受控叶片的距离；
图5示出了处于准备好附装至驱动轴的取向中的转子；以及
图6示出了受控吊索的实施方式。
具体实施方式
通过以下详细描述和具体示例，本发明的进一步应用范围将变得显而易见。然而，应当理解的是，这些详细描述和具体示例在表示本发明的优选实施方式的同时是仅以例示的方式式给出的，这是因为本领域技术人员将从该详细描述清楚本发明范围内的各种变化和修改。
图1示出了风轮机1，该风轮机1具有塔架2、机舱3和转子，该转子包括三个叶片4和覆盖有导流罩5的轮毂。
图2示出了在附装至机舱中的驱动轴之前的风轮机的转子6。该转子包括三个叶片和被导流罩5覆盖的轮毂。转子放置在地表面上的支架7中。
第一、第二和第三吊索8、9、10围绕这些叶片缠绕。这些吊索附装至一配件，在该实施方式中，该配件采取起吊钩11的形式。其中两个吊索经由绳子12、13和滑轮组14、15连接至起吊钩。在这里被称为受控吊索的最后吊索8经由致动器16和绳子17连接至该配件。
其中两个吊索9、10围绕对应叶片缠绕两圈，而受控吊索8围绕受控叶片仅缠绕一圈。
该系统包括护罩18，该护罩18防止轮毂或导流罩与吊索特别是受控吊索8之间发生直接接触。典型地，利用具有光滑气动力学外观的导流罩将轮毂覆盖。该导流罩通常直接靠着所述轮毂布置。为了保护所述导流罩或保护所述轮毂，所述护罩靠着所述轮毂或导流罩的外表面布置，并且形成为使得受控吊索由所述护罩引导并保持位于该护罩的表面上。通过护罩的弯曲边缘可以确保这种引导，从而所述护罩形成了位于两个边缘(例如，平行边缘)之间的轨道，在该轨道中，所述吊索可以在转子的重取向过程中接触所述护罩。
图3示出了转子从支架起吊起来的时候。在该视图中，取向尚未改变。
在图4中，通过动力驱动致动器16的操作来控制转子的取向，由此改变从配件到受控转子叶片4的距离。动力驱动致动器可以由控制器控制，该控制器从传感器如陀螺仪获得取向参数，并且通过该控制器能够选择期望取向。致动器16可以与转子的起吊同时操作。
当转子倾斜时，护罩对轮毂或附装至轮毂的导流罩进行保护。该护罩形成弯曲边缘19、20，所述弯曲边缘19、20保持所述吊索沿着护罩的中央轨道，因而防止受控吊索8从护罩滑走。
护罩由吊索保持在点21、22处，在点21、22处，该吊索穿过护罩中的孔。
图5示出了处于准备好附装至机舱中的驱动轴的取向的转子。
图6示出了其中受控吊索8由扩展器结构保持的实施方式。该扩展器结构包括具有滑轮组24的起吊轭23。受控吊索延伸穿过滑轮组24和位于下承载梁26处的孔眼25。该轭和下承载梁维持受控吊索的右侧27和左侧28之间的距离，并由此保护受控吊索。具体而言，导流罩和/或轮毂可以进入形成在受控吊索的右侧27和左侧28之间的敞开窗口29内。因而，不必需要防止导流罩与吊索接触的护罩。
在一个实施方式中，所述扩展器结构与防护罩组合，并且在一个实施方式中，该防护罩由吊索悬挂在窗口29内。
致动器16可以如图所示布置在轭上方；或者另选地，致动器16可以布置在轭与下承载梁之间，以由此增加或减少敞开窗口29的长度。
在该实施方式中，受控吊索8可以位于例如由两个分开的绳子或带形成的两个不同节段中，其中两个不同节段中的一个连接至起吊轭23和滑轮组24，并且可选地连接至下承载梁26，并且两个不同节段中的另一个仅连接至下承载梁。
在一个实施方式中，轭和下承载梁形成为整体，例如采取被连接而形成四边形形状的四个钢杆的框架形式。在另一个实施方式中，所述扩展器结构由环形(例如圆形)结构构成或包括该环形(例如圆形)结构，并且被布置成在所述转子的重取向期间收纳所述导流罩或轮毂。
图7和图8示出了另一个实施方式，其中受控吊索8由单个扩展器30保持。该扩展器30形成孔眼31(受控叶片承载在孔眼31中)，并且在转子旋转时允许导流罩被收纳在该孔眼内。单个扩展器30的长度可以例如至少对应于在附装叶片的横截面处导流罩的直径。因而，不再需要防止导流罩接触吊索的护罩。

Claims (16)

1.一种用于将转子(3)安装至风轮机(1)的驱动轴的方法，该方法包括：将轮毂放置在一表面上；将第一转子叶片、第二转子叶片和第三转子叶片(4)附装至所述轮毂，以由此原地制成转子；围绕每个所述叶片缠绕吊索(8，9，10)；将每个吊索附装至配件(11)；吊装每个配件以由此将所述转子从所述表面抬升；以及在通过所述吊索控制所述转子的位置和取向的同时将所述转子附装至所述驱动轴，其中，通过改变所述配件(11)到所述转子叶片中的一个转子叶片的距离来控制所述转子的取向，所述一个转子叶片由此成为受控转子叶片。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述吊索中的至少一个吊索(9，10)围绕转子叶片缠绕超过360度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过改变所述配件和围绕所述受控转子叶片缠绕的吊索之间的距离来改变从所述配件到所述受控转子叶片的距离，围绕所述受控转子叶片缠绕的吊索由此成为受控吊索(8)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，通过使用动力驱动致动器(16)改变所述距离。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，至少一个吊索经由滑轮组(14，15)附装至所述配件。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述动力驱动致动器附装在所述配件和所述吊索的滑轮组之间。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，通过护罩(18)防止所述转子与所述受控吊索接触，当所述转子被安装至所述驱动轴时将所述护罩从所述转子移除。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述护罩由所述受控吊索保持。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，将所有吊索都附装至单个配件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，将所有吊索都组装在它们被附装至所述配件的一点处。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转子形成有用于附装至所述驱动轴的凸缘，并由此限定转子轴线，所述转子被构造成在附装至所述驱动轴时围绕该转子轴线旋转，并且其中所述转子由所述表面上的支架承载，从而从所述表面起吊所述凸缘。
12.根据权利要求3所述的方法，其中，所述受控吊索围绕所述受控转子叶片缠绕一圈，并且其它吊索围绕对应叶片缠绕两圈。
13.根据权利要求3所述的方法，其中，所述受控吊索不使用滑轮组就连接至致动器，并且其它吊索经由滑轮组连接至所述配件。
14.一种用于将转子安装至风轮机的驱动轴的系统，该系统包括：至少三个吊索，所述至少三个吊索均适合于围绕叶片缠绕；用于将所述吊索附装至起重机线缆的配件；和致动器，该致动器用于改变所述配件和所述吊索中的一个吊索之间的距离，以由此能够控制由围绕每个叶片的吊索起吊的转子的取向。
15.根据权利要求14所述的系统，该系统进一步包括护罩，该护罩能附装至所述转子或所述吊索中的一个吊索，并且该护罩适合于防止所述转子与吊索接触。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述护罩形成用于在所述转子重取向期间接收所述吊索中的一个吊索的弯曲轨道。
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