CN108862050B - 更换装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种更换装置。更换装置用于更换风力发电机组机舱内的部件，更换装置包括：第一升降机构，用于控制部件的升降；揽风机构，用于在部件的升降过程中向变压器提供揽风力，以控制部件的摆动幅度；以及第二升降机构，用于根据部件的升降来控制揽风机构的升降，以使揽风力沿水平方向施加给部件。本公开可以实现布置在机舱内的部件的更换。

Description

更换装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种用于更换安装在电机机舱内的部件的装置。

背景技术

海上机组的变压器通常是布置在塔筒的底段内。变压器的更换方式为：首先采用千斤顶将变压器本体顶起，然后在变压器底部安装滚杠，同时将塔筒门拆除，将变压器本体从塔筒门内推出，整个更换过程需要6小时左右。

对于未来的大兆瓦机组，例如，对于8MW、10MW及以上的大兆瓦机组，将会把包括变压器等部件的电气柜体设置在机舱内，以减少动力电缆的长度以及机组接线的时间。变压器的重量达到15t，且存在整体更换的可能性。将变压器设置在机舱内为变压器的更换带来极大的困难。

目前尚未有大兆瓦机组的变压器的更换方法，因此，亟需开发一种大兆瓦机组变压器的更换方案。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种用于设置在机舱内部件(例如，变压器)的更换装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种更换装置，用于更换风力发电机组机舱内的部件，该更换装置包括：第一升降机构，用于控制部件的升降；揽风机构，用于在部件的升降过程中向部件提供揽风力，以控制部件的摆动幅度；以及第二升降机构，用于根据部件的升降来控制揽风机构的升降，以使揽风力沿水平方向施加给部件。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，第一升降机构可以包括第一牵引组件和吊绳，吊绳的第一端与部件连接，吊绳的第二端与第一牵引组件连接以接收第一牵引组件提供的牵引力，使得部件升降。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，第一升降机构还可以包括第一导向滑轮组，包括多个滑轮，设置机舱内并位于部件上方；吊绳的第一端绕过多个滑轮与部件连接。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，揽风机构可以包括第二牵引组件和揽风绳，揽风绳的第一端与部件的侧部连接，揽风绳的第二端与第二牵引组件连接以接收第二牵引组件提供的牵引力。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，揽风机构还可以包括第二导向滑轮组和导轨，第二导向滑轮组包括固定连接在一起的第一滑轮和第二滑轮，揽风绳的第一端绕过第一滑轮与部件连接，导轨设置在塔筒外壁上并沿塔筒的高度方向延伸，第二滑轮能够在导轨上运动。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，第二升降机构驱动第二导向滑轮组升降，在部件的升降过程中，第二升降机构控制第二导向滑轮组的高度与部件的高度一致。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，第一滑轮和第二滑轮可以通过支架固定连接在一起，第二升降机构可以包括第三牵引组件和拉绳，拉绳的第一端与支架连接，拉绳的第二端与第三牵引组件连接以接收第三牵引组件提供的牵引力，使第二导向滑轮组升降(即升高或降低)。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，第一滑轮可以包括至少两个滑轮，第二滑轮以及所述揽风绳的数量可以分别与第一滑轮的数量相同，第一滑轮和第二滑轮可以通过支架固定连接在一起，并呈矩形布置在同一水平面上，所述揽风绳可以由第一滑轮支撑，对称地对部件施加沿水平方向的揽风力。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，所述更换装置还可以包括设置在机舱内的支撑架，第一导向滑轮组和第三牵引组件设置支撑架上。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，更换装置还可以包括电动葫芦，用于将吊绳的第一端运送至机舱内。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，第一升降机构可以包括第一牵引组件和吊绳，第一牵引组件可以包括第一动力驱动单元和在第一动力驱动单元的动力驱动下卷绕吊绳的第一绞盘；吊绳的第一端与部件连接，吊绳的第二端与第一牵引组件连接以接收第一牵引组件提供的牵引力，使得部件升降；揽风机构可以包括第二牵引组件和揽风绳，第二牵引组件包括第二动力驱动单元和在第二动力驱动单元的动力驱动下卷绕揽风绳的第二绞盘；揽风绳的第一端与部件的侧部连接，揽风绳的第二端与第二牵引组件连接以接收第二牵引组件提供的牵引力；第二升降机构可以包括第三牵引组件和拉绳，第三牵引组件包括第三动力驱动单元和在第三动力驱动单元的动力驱动下卷绕拉绳的第三绞盘；拉绳的第一端与揽风机构连接，拉绳的第二端与第三牵引组件连接以接收第三牵引组件提供的牵引力，使第二导向滑轮组升降。

根据本发明的风力发电机组部件的更换装置的示例性实施例，机舱内的部件可以为电气柜体，电气柜体可以包括变压器、变流柜或主控柜。

与现有技术相比，本发明可以实现布置在机舱内的部件的更换。更换作业方便，不需要将机舱整体拆卸便可以实现机舱内的部件的更换；并且该部件在进行更换时的升降过程平稳，不与塔筒壁碰撞，整个更换过程安全性高。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是本发明示例性实施例的更换装置的示意图。

图2至图5是采用本发明示例性实施例的更换装置对变压器进行更换的示意图。

附图标记说明：

1-第一牵引组件，2-第二牵引组件，3-第二导向滑轮组，4-导轨，5-第三牵引组件，6-第一导向滑轮组，7-电动葫芦，8、9-第一绞盘，10、11-第二绞盘，12、13、16-横梁，14-连接梁(竖梁)，15-支架，17-第一开口，18-机舱内的部件(例如，变压器)，19-基础平台，20-塔筒，21-机舱，22、23-第三绞盘，24-第二开口，25-第三开口。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的风力发电机组变压器的更换装置及方法。

在下文中，将参照附图描述发明的示例性实施例。

将理解的是，术语第一、第二等的使用可以不指示顺序或者重要性，而是可以使用术语第一、第二等来将一个部件与另一个部件区分开。

另外，为叙述方便，下文中所称的“左”“右”“上”“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。

图1是本发明示例性实施例的更换装置的示意图。图2至图5是采用本发明示例性实施例的更换装置对变压器进行更换的示意图。下面将部件直接标注为变压器18，但部件不限于变压器，还可以是变流柜或主控柜等其他放置在风力发电机组机舱21内的大部件。

如图1所示，根据本发明示例性实施例的更换装置包括第一升降机构、揽风机构(缆风机构)和第二升降机构。其中，第一升降机构用于控制变压器18的升降。揽风机构用于向变压器18提供揽风力，以控制变压器18在升降过程中的摆动幅度。第二升降机构，用于控制揽风机构随着变压器一起升降，以对变压器施加水平方向的揽风力，从而取得更好的揽风效果。

第一升降机构可以包括第一牵引组件1和吊绳。吊绳的第一端与变压器18连接，吊绳的第二端与第一牵引组件1连接以接收第一牵引组件提供的牵引力，使得变压器18升降。第一牵引组件1可以包括第一动力驱动单元和在第一动力驱动单元的动力驱动下卷绕吊绳的第一绞盘8、9。通过第一牵引组件1释放吊绳或收紧吊绳，能够使变压器18提升或降落。

在实施例中，第一牵引组件1设置在风力发电机组的基础平台19上。但本发明不限于此，第一牵引组件1还可以设置在机舱21的二层平台或地面上上。

为了在吊装过程通过吊绳支撑变压器18的重量，第一升降机构还可以包括起固定支撑和导向作用的第一导向滑轮组6。第一导向滑轮组6设置机舱21内并位于变压器18上方，例如，参照图1，机舱21内设置有用于安装第一导向滑轮组6的支撑架，吊绳的第一端穿过设置在机舱21侧壁上的第一开口17，然后绕过第一导向滑轮组6与变压器18连接。但本发明不限于此，还可以在变压器18的上方直接设置电动葫芦，使用电动葫芦的链条式传动来实现变压器的升降。

优选地，在本实施例中，吊绳的数量为两根，与之对应的，用于卷绕吊绳的第一绞盘的数量为两个，即第一绞盘8和第一绞盘9。同时，用于安装第一导向滑轮组6的支撑架由两根平行的横梁12、13和位于横梁12、13之间且与横梁12、13垂直的竖梁14构成。第一导向滑轮组6的滑轮数量为四个，分为两组，分别与两根吊绳对应，其中两个滑轮6a和6b(参见图5)设置在横梁12上，另外两个滑轮6c和6d(参见图5)设置在横梁13上的与设置在横梁12上的两个滑轮6a和6b位置相对应的位置，也就是说，四个滑轮6a、6b、6c和6d的安装在矩形的四个角上。两根吊绳中的一根穿过横梁12上的两个滑轮6a和6b并与变压器18的顶面的一边的中点连接，两个吊绳中的另一根穿过横梁13上的两个滑轮6c和6d并与变压器18的顶面的与所述一边平行的另一边的中点连接，两个吊绳对变压器18对称施力，能够更容易确保变压器18吊装过程中的稳定性。但本发明不限于此，吊绳的数量可以为一根或者两根以上，相应的，第二绞盘和第三绞盘的数量也可以分别设置为一个或者两个以上，第一导向滑轮组6的滑轮数量也可以根据需要调整。吊绳与变压器18的连接还可以采用例如作用在变压器18的顶面的中心位置或者捆绑等方式。

揽风机构可以包括第二牵引组件2和揽风绳，揽风绳的第一端与变压器18的侧部连接，第二端与第二牵引组件2连接以接收第二牵引组件2提供的牵引力。第二牵引组件2包括第二动力驱动单元和在第二动力驱动单元的动力驱动下卷绕揽风绳的第二绞盘10、11。第二牵引组件2作用在两根揽风绳的张紧力可以进行无线遥控控制，且根据现场风的大小，调节揽风力的大小。

在实施例中，第二牵引组件2设置在风力发电机组的基础平台19上。但本发明不限于此，第二牵引组件2还可以设置在机舱21的二层平台上和地面上等。

为了便于将揽风绳的一端与变压器18连接，第二牵引组件2还可以设置有起导向作用的第二导向滑轮组3。但本发明不限于此，还可以在变压器的一侧直接设置电动葫芦，使用电动葫芦的链条式传动为变压器18提供揽风力。在工作过程中，第二导向滑轮组3位于塔筒20与变压器18之间。

揽风机构还可以包括导轨4，导轨4设置在塔筒20外壁上并沿塔筒20的高度方向延伸，第二导向滑轮组3能够在导轨4上运动，从而随着变压器18的升降而沿着导轨4上下移动。

第二升降机构可以包括第三牵引组件5和拉绳。拉绳的第一端与揽风机构连接以支承第二导向滑轮组3的重量并控制第二导向滑轮组3的升降。拉绳的第二端与第三牵引组件5连接以接收第三牵引组件5提供的牵引力。第三牵引组件5包括第三动力驱动单元和在第三动力驱动单元的动力驱动下卷绕拉绳的第三绞盘22、23。第三牵引组件5设置支撑架的竖梁14上。通过使拉绳释放或收起，来控制第二导向滑轮组3的高度。

第二导向滑轮组3可包括：第一滑轮3a、3b和第二滑轮3c、3d，第一滑轮3a、3b和第二滑轮3c、3d固定连接在一起，揽风绳的第一端绕过第一滑轮3a、3b与变压器18的侧部连接。导轨4，设置在塔筒20外壁上并沿塔筒20的高度方向延伸，第二滑轮能够在导轨4上运动。

在实施例中，设置了两个平行的导轨4，并且第一滑轮为两个，包括滑轮3a和3b，第二滑轮也为两个，包括滑轮3c和3d。四个滑轮3a、3b、3c和3d的布置在同一水平面上，呈矩形布置，分别布置在矩形的四个角上，四个滑轮3a、3b、3c和3d通过支架15固定连接，且保持稳定的矩形形状。参照图1和图5，其中第一滑轮3a和3b为揽风绳提供支撑和导向作用，两根揽风绳的第一端分别绕过第一滑轮3a和3b后与变压器18的左侧壁连接，两根揽风绳的第二端分别与第二绞盘10、11连接。第二滑轮3c和3d用于作用在导轨4上以沿着导轨4上下运动。两根拉绳的第一端与支架15连接，两根拉绳的第二端分别卷绕在第三绞盘22、23上。通过第三绞盘22、23使拉绳释放或收起，可以控制第二导向滑轮组3的高度与变压器18的高度一致。本发明不限于此，拉绳和揽风绳的数量也可以分别设置为一根或者两根以上，相应的，第二绞盘和第三绞盘的数量也可以分别设置为一个或者两个以上。第二导向滑轮组3的滑轮数量也可以根据需要调整。

在实施例中，更换装置还可以包括设置在机舱21内的电动葫芦7，用于将吊绳的第一端运送至机舱内。电动葫芦7可以安装在机舱21的开口17上方的横梁16上，但本发明不限于此，还可以采用类似于第一牵引组件1、第二牵引组件2和第三牵引组件5的牵引结构，只要能够实现将吊绳运送至变压器18内即可。

上述吊绳、拉绳和揽风绳均为柔性丝绳，例如，钢丝绳。

另外，机舱21的底部放置变压器18的位置处设置有第二开口24和可开合地设置在第二开口24处的第一舱门，第二开口24可以供变压器通过。当第一舱门关闭时，可以支撑变压器18。当将变压器18移开时，可以打开第一舱门。在机舱21的底部还设置有第三开口25和设置在第三开口25处的第二舱门，第三开口25可以供第二导向滑轮组3通过。第二开口24和第三开口25之间可连通，以便于在升降变压器18的过程中，使与变压器18的侧壁连接的揽风绳能够上下通过。例如，可以在第二开口和第三开口25之间设置供揽风绳通过的线槽(未示出)。

根据本发明实施例的更换装置采用绞盘机构实现变压器18的升降运动。由于变压器重量较重，在下降过程中本身惯性较大，很容易跟着风进行摆动，配备揽风机构可以左右协调控制变压器在空中的稳定性，保证变压器不与塔筒壁碰撞。

以下将参照图2至图5详细描述采用上述风力发电机组变压器的更换装置对机舱21内的变压器18进行更换的过程，包括：

(1)、如图2和图3所示，第一绞盘8、9和第二绞盘10、11安装在基础平台19上。将第一导向滑轮组6的四个滑轮分别安装在横梁12、13上，相对于变压器18保持对称布置。将电动葫芦7安装在横梁16上。将第三绞盘22、23分别安装在连接梁14上。

(2)、利用电动葫芦7穿过机舱21尾部的第一开口17将卷绕在第一绞盘8、9的两根吊绳的第一端的运送至机舱21内。然后，作业人员将吊绳的第一端分别绕过四个滑轮6a、6b、6c、6d并与变压器18顶部相连接。其中，其中一根与第一绞盘8连接的吊绳通过横梁12上的两个滑轮6a和6b并与变压器18顶部相连接，另一根与第一绞盘9连接的吊绳通过横梁13上的两个滑轮6c和6d并与变压器18顶部相连接。两根吊绳平行设置，并相对于变压器18对称设置，从变压器18的上部对变压器18对称地施加拉力。

在基础平台19上，将第二导向滑轮组3的左侧的第二滑轮3c和3d安装在塔筒20外壁上的导轨4上。同时，将卷绕在第三绞盘22、23上的两根拉绳的第一端分别与支架15连接。将卷绕在第二绞盘10、11的两根揽风绳的第一端分别缠绕在第二导向滑轮组3的右侧的第一滑轮3a和3b上。

然后，利用第三牵引组件5提升第二导向滑轮组3，同时第二牵引组件2释放揽风绳，以将揽风绳的第一端和第二导向滑轮组3运送至机舱21内。运送至机舱21之后，作业人员将穿过揽风绳的第一端与变压器18的左侧面连接。

经过此步骤之后，更换装置与变压器18的配合关系如图4所示。

(3)、利用第一绞盘8、9卷绕收紧吊绳，以将变压器18提升一定高度，例如，提升至与机舱21分离的高度，便于作业人员将变压器18下方的第二开口24处的第一舱门打开。然后，利用第一绞盘8、9逐步松开吊绳，以使变压器18下降。与此同时，利用第三绞盘22、23松开拉绳，以使第二导向滑轮组3下降。图5是示出了变压器18降落过程的示意图。第三牵引组件5的第三绞盘22、23、第二牵引组件2的第二绞盘10、11和第一牵引组件1的第一绞盘8、9同步动作，保证揽风绳可始终与变压器18的一侧垂直，对变压器18施加沿水平方向的揽风力，以达到最佳的揽风效果。此时，第二牵引组件2提供揽风力，第二绞盘10、11根据变压器18在空中的状态，左右协调收放揽风绳，保证变压器18在空中的稳定性，避免与塔筒壁相碰撞。

(4)、变压器18下降至基础平台19上后，作业人员拆除损坏的变压器18，并将新的变压器与更换装置连接，以同样的方式将新变压器吊至机舱21内进行安装，安装完成后拆除更换装置与机舱、变压器等的连接。

本发明采用简单的更换装置完成变压器的更换，可以提高未来8MW、10MW及以上大兆瓦机组机舱内的变压器的可维护性和可靠性。具有以下优点：作业方便，工作效率高，不需要将机舱整体拆卸从而更换变压器；配备了揽风机构，保证变压器在下降过程中避免磕碰，整个更换过程安全性高；无需使用成本较高的吊机或浮吊船，只需一些简单工装，维护成本大大降低。但本发明不限于此，还可以将本发明的更换装置应用于机舱内其它的部件的更换，例如，变流柜和主控柜等电气柜体的更换。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种更换装置，用于更换风力发电机组机舱(21)内的部件(18)，所述更换装置包括：

第一升降机构，用于控制所述部件(18)的升降；

揽风机构，用于在所述部件(18)的升降过程中向所述部件(18)提供揽风力，以控制所述部件(18)的摆动幅度；以及

第二升降机构，用于根据所述部件(18)的升降来控制所述揽风机构的升降，以使所述揽风力沿水平方向施加给所述部件(18)；

其中，所述揽风机构包括第二牵引组件(2)和揽风绳，所述揽风绳的第一端与所述部件(18)的侧部连接，所述揽风绳的第二端与所述第二牵引组件(2)连接以接收所述第二牵引组件(2)提供的牵引力。

2.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于，所述第一升降机构包括：

第一牵引组件(1)；和

吊绳，所述吊绳的第一端与所述部件(18)连接，所述吊绳的第二端与所述第一牵引组件(1)连接以接收所述第一牵引组件(1)提供的牵引力，使得所述部件(18)升降。

3.根据权利要求2所述的更换装置，其特征在于，所述第一升降机构还包括：

第一导向滑轮组(6)，包括多个滑轮(6a、6b、6c、6d)，设置所述机舱(21)内并位于所述部件(18)上方，

所述吊绳的所述第一端绕过所述多个滑轮(6a、6b、6c、6d)与所述部件(18)连接。

4.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于，所述揽风机构还包括：

第二导向滑轮组(3)，包括固定连接在一起的第一滑轮(3a、3b)和第二滑轮(3c、3d)，所述揽风绳的所述第一端绕过所述第一滑轮(3a、3b)与所述部件(18)连接；

导轨(4)，设置在塔筒(20)外壁上并沿所述塔筒(20)的高度方向延伸，所述第二滑轮(3c、3d)能够在所述导轨(4)上运动。

5.根据权利要求4所述的更换装置，其特征在于，所述第二升降机构驱动所述第二导向滑轮组(3)升降，在所述部件(18)的升降过程中，所述第二升降机构控制所述第二导向滑轮组(3)的高度与所述部件(18)的高度一致。

6.根据权利要求4所述的更换装置，其特征在于，所述第一滑轮(3a、3b)和所述第二滑轮(3c、3d)通过支架(15)固定连接在一起，所述第二升降机构包括：

第三牵引组件(5)；和

拉绳，所述拉绳的第一端与所述支架(15)连接，所述拉绳的第二端与所述第三牵引组件(5)连接以接收所述第三牵引组件(5)提供的牵引力，使所述第二导向滑轮组(3)升降。

7.根据权利要求4所述的更换装置，其特征在于，所述第一滑轮(3a、3b)包括至少两个滑轮，第二滑轮(3c、3d)以及所述揽风绳的数量分别与所述第一滑轮(3a、3b)的数量相同，所述第一滑轮(3a、3b)和所述第二滑轮(3c、3d)通过支架(15)固定连接在一起，并呈矩形布置在同一水平面上，所述揽风绳由所述第一滑轮(3a、3b)支撑，对称地对所述部件(18)施加沿水平方向的揽风力。

8.根据权利要求6所述的更换装置，其特征在于，

所述第一升降机构还包括吊绳和第一导向滑轮组(6)，所述更换装置还包括设置在所述机舱(21)内的支撑架，所述第一导向滑轮组(6)和所述第三牵引组件(5)设置所述支撑架上，所述更换装置还包括电动葫芦，用于将所述吊绳的所述第一端运送至所述机舱(21)内。

9.根据权利要求1所述的更换装置，其特征在于，

所述第一升降机构包括第一牵引组件(1)和吊绳，

所述第一牵引组件(1)包括第一动力驱动单元和在第一动力驱动单元的动力驱动下卷绕所述吊绳的第一绞盘(8、9)；

所述吊绳的第一端与所述部件(18)连接，所述吊绳的第二端与第一牵引组件(1)连接以接收第一牵引组件提供的牵引力，使得所述部件(18)升降；

所述揽风机构还包括第二导向滑轮组(3)，

所述第二牵引组件(2)包括第二动力驱动单元和在所述第二动力驱动单元的动力驱动下卷绕所述揽风绳的第二绞盘(10、11)；

所述第二升降机构包括第三牵引组件(5)和拉绳，

所述第三牵引组件(5)包括第三动力驱动单元和在所述第三动力驱动单元的动力驱动下卷绕所述拉绳的第三绞盘(22、23)；

所述拉绳的第一端与所述揽风机构连接，所述拉绳的第二端与所述第三牵引组件(5)连接以接收第三牵引组件(5)提供的牵引力，使所述第二导向滑轮组(3)升降。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的更换装置，其特征在于，所述部件(18)为电气柜体，所述电气柜体包括变压器、变流柜或主控柜。