CN109704186B - 叶片更换工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片更换工装。所述叶片更换工装包括：夹持装置，夹持装置包括支承部、分别铰接至支承部的彼此相对的两边缘的第一转动板和第二转动板以及用于驱动第一转动板和第二转动板相对于支承部枢转的转动板驱动件；以及吊放装置，吊放装置包括横梁和绳索，绳索通过卷扬机构连接在支承部与横梁之间，其中，支承部的中部相对于两边缘朝向横梁拱起。根据本发明的叶片更换工装能够减少叶片更换时间、提高更换效率并降低成本，并且可提高安全性和可靠性。

Description

叶片更换工装

技术领域

本发明涉及风电设备维护技术领域，更具体地，涉及一种用于更换完整的叶片或折断的叶片的叶片更换工装。

背景技术

风力发电机组的单机容量逐渐增大，风力发电机组的大部件更换困难度也随之增大，风力发电机组大部件维护中叶片的更换最困难，尤其是对于处于折断状态的叶片，会给叶片更换带来极大的困难。目前对于叶片折断的海上风力发电机组而言，国内尚没有成熟的吊具用于折断的叶片的更换。另外，只有对于单支完整的叶片，整机厂家才会开发相应的单叶片吊具，以用于单支叶片的安装和拆除，而且叶片仅仅局限于叶片处于完整而没有发生折断的状态，且仅仅局限于没有大面积损伤的工况。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于更换完整的叶片或折断的叶片的叶片更换工装。

根据本发明的一方面，提供一种叶片更换工装，该叶片更换工装包括：夹持装置，夹持装置包括支承部、分别铰接至支承部的彼此相对的两边缘的第一转动板和第二转动板以及用于驱动第一转动板和第二转动板相对于支承部枢转的转动板驱动件；以及吊放装置，吊放装置包括横梁和绳索，绳索通过卷扬机构连接在支承部与横梁之间，其中，支承部的中部相对于两边缘朝向横梁拱起，以使得支承部、第一转动板和第二转动板围出用于容持叶片的空间。

根据本发明的示例性实施例，在横截面中支承部可大致呈人字形、拱形或者梯形，以提供足够的支撑强度、稳定性和平衡性。

根据本发明的示例性实施例，支承部可具有关于支承部的中部的竖直中心线对称的对称结构，绳索可包括彼此对应且分别连接至支承部的面对横梁且位于竖直中心线两侧的第一外侧面和第二外侧面的第一绳索和第二绳索，以便于通过调节第一绳索和第二绳索的长度来调节整个叶片更换工装的重心。

根据本发明的示例性实施例，转动板驱动件可包括第一驱动件和第二驱动件，其中，第一驱动件的第一端固定至支承部的第一外侧面，第一驱动件的第二端铰接至第一转动板的外侧面；第二驱动件的第一端固定至支承部的第二外侧面，第二驱动件的第二端铰接至第二转动板的外侧面，以灵活地调整叶片更换工装夹持叶片的状况。

根据本发明的示例性实施例，叶片更换工装可包括沿着横梁的长度方向彼此分开的一对夹持装置，以更稳定地夹持叶片。

根据本发明的示例性实施例，第一转动板和第二转动板的内侧面可分别设置有能够自由转动的第一叶片夹持块和第二叶片夹持块，以与叶片表面随形贴合。

根据本发明的示例性实施例，第一叶片夹持块和第二叶片夹持块分别通过第一万向节连接至第一转动板和第二转动板的内侧面。

根据本发明的示例性实施例，支承部的内侧面可设置有能够自由转动的第三叶片夹持块，其中，第三叶片夹持块通过第三驱动件连接至支承部，以与叶片表面随形贴合。

根据本发明的示例性实施例，第三叶片夹持块可通过第二万向节连接至支承部的内侧面，以实现夹持块的自由转动。

根据本发明的示例性实施例，叶片更换工装还可包括切割装置，切割装置可安装在位于横梁的长度方向的一端且与横梁大致垂直布置的竖梁上，以对叶片执行切割。

根据本发明的示例性实施例，切割装置可包括切割盘，切割盘能够沿着竖梁的长度方向和与长度方向垂直的高度方向运动。

根据本发明的叶片更换工装能够方便地调节重心，保持平衡，可以改变夹持装置的倾斜角度和变桨角度。

根据本发明的叶片更换工装能够减少叶片更换时间、提高更换效率并降低成本，并且可提高安全性和可靠性。

附图说明

下面结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的以上和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中：

图1是根据本发明的示例性实施例的叶片更换工装的结构示意图；

图2是从另一视角观察到的叶片更换工装的结构示意图；

图3是图1中示出的叶片更换工装的侧视图。

附图标号说明：

1：横梁；2：竖梁；3：中间板；4：发电机；5：电控柜；6：吊耳；7：连接梁；8：绞盘；9：第一电机；10：第一绳索；10’：第二绳索；11：支承部；12：第一驱动件；12’：第二驱动件；13：第一支架；13’：第二支架；14：销轴；15：第一转动板；15’：第二转动板；16：第一叶片夹持块；17：第二叶片夹持块；18：第三驱动件；19：第三叶片夹持块；20：第一万向节；21：第二万向节；22：第三电机；23：滑块；24：凹槽；25：第四驱动件；26：第二电机；27：切割盘；28：连接件。

具体实施方式

现在将参照附图更全面的描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的示例性实施例。在附图中，为了清楚起见，可放大组件的形状、尺寸等。其中，相同的标号始终表示相同的组件。

以下将以根据本发明的实施例的叶片更换工装应用于风力发电机组的叶片例进行描述，但根据本发明的实施例的叶片更换工装的应用不限于此，其还可根据实际情况应用于其他需要吊装的装置或设备。

参照图1，根据本发明的示例性实施例的叶片更换工装包括用于夹持叶片的夹持装置和用于吊放该夹持装置的吊放装置。其中，夹持装置包括支承部11、分别铰接至支承部11的彼此相对的两边缘的第一转动板15和第二转动板15’以及用于驱动第一转动板15和第二转动板15’相对于支承部11枢转的转动板驱动件。例如，第一转动板15和第二转动板15’可分别通过销轴14铰接至支承部11的彼此相对的两边缘，以能够绕着销轴14枢转。

吊放装置包括横梁1和绳索，绳索通过卷扬机构连接在支承部11与横梁1之间。其中，支承部11的中部相对于其两边缘朝向横梁1拱起，以使得支承部11与第一转动板15和第二转动板15’围出用于容纳叶片的空间，以将叶片夹持在该空间中。横梁1用作整个叶片更换工装的支撑梁，并且在吊起状态下横梁1位于夹持装置的上方。为了便于吊放整个叶片更换工装，可在横梁1(例如，横梁1的顶部)设置至少一个吊耳6。优选地，可设置两个或更多个吊耳6，以平稳地起吊整个叶片更换工装。

卷扬机构可包括连接梁7、绞盘8和第一电机9。其中，连接梁7固定在横梁1(例如，横梁1的底部)上，绞盘8可转动地安装在连接梁7上，例如，连接梁7可呈倒U形，绞盘8可转动地安装至连接梁7中。绳索在其第一端固定在绞盘8上的状态下缠绕在绞盘8上，第一电机9连接至绞盘8(例如，连接至绞盘8的转轴)以提供驱动力驱动绞盘8转动，从而调节绳索的长度。绳索的第二端连接至支承部11。上面所描述的卷扬机构仅仅是示例性的，卷扬机构不限于此，可使用本领域技术人员熟知的能够实现夹持装置的下放动作的其他结构来实现该卷扬机构，例如，也可通过诸如电动葫芦等的装置来配合绳索实现夹持装置的下放动作。

支承部11可具有关于支承部11的中部的竖直中心线(例如，过中部的最高凸点的竖直中心线)对称的对称结构，以便于保持平衡。在横截面中支承部11大致呈人字形、拱形或者梯形，以提供足够的支撑强度、稳定性和平衡性。然而，支承部11的形状不限于此，支承部11也可为其他形状，其目的为留出叶片翼型的空间，只要支承部11的中部相对于其两边缘朝向横梁1拱起即可。为了能够稳定的夹持叶片，支承部11、第一转动板15和第二转动板15’可以具有在平行于横梁1的长度方向的方向上可预定长度，例如，支承部11可形成为具有预定长度的筒拱状或者屋脊状。

为了便于叶片更换工装调节重心，绳索可包括彼此对应且分别连接至支承部11的面对横梁1的位于上述竖直中心线两侧的第一外侧面和第二外侧面的第一绳索10和第二绳索10’，以便通过调节第一绳索10的长度和第二绳索10’的长度来调节整个叶片更换工装的下放高度，使叶片更换工装下放至任意位置；另外，还可以调节叶片更换工装的重心，以保证整个叶片更换工装和夹持于其中的叶片的重心，从而保持平衡。

根据本发明的示例性实施例，转动板驱动件可包括第一驱动件12和第二驱动件12’，以用于分别驱动第一转动板15和第二转动板15’相对于支承部11枢转。第一驱动件12的第一端固定至支承部11的第一外侧面，第一驱动件12的第二端铰接至第一转动板15的外侧面(即，第一转动板15的靠近支承部11的第一外侧面的外表面)；第二驱动件12’的第一端固定至支承部11的第二外侧面，第二驱动件12’的第二端铰接至第二转动板15’的外侧面(即，第二转动板15’的靠近支承部11的第二外侧面的外表面)，以灵活地调整叶片更换工装夹持叶片的状况。参照图3，根据本发明的示例性实施例，可在支承部11的第一外侧面和第二外侧面以及第一转动板15的外侧面和第二转动板15’的外侧面上分别设置有用以安装或铰接第一驱动件12和第二驱动件12’的支架13。其中，在支承部11的第一外侧面和第二外侧面上的支架13可分别沿垂直于该第一外侧面和第二外侧面的方向从该第一外侧面和第二外侧面向外凸出预定距离，以固定并支撑第一驱动件12和第二驱动件12’的第一端，允许第一驱动件12和第二驱动件12’的第二端在分别铰接至形成于第一转动板15和第二转动板15’上的支架13的状态下带动第一转动板15和第二转动板15’绕着销轴14枢转。上面描述的第一驱动件12和第二驱动件12’可实现为液压缸，然而，本发明不限于此，也可通过电动丝杠或齿轮传动的驱动方式来驱动第一转动板15和第二转动板15’相对于支承部11枢转，以使得第一转动板15和第二转动板15’夹持叶片或松开叶片，实现叶片不同径向位置的夹持，以适用于叶片任意位置的夹持。在第一转动板15和第二转动板15’夹持住叶片之后，可控制第一驱动件12和第二驱动件12’保持在当前状态，以防止第一转动板15和第二转动板15’发生枢转。另外，也可以另外增设止动装置或锁定装置，以将第一转动板15和第二转动板15’保持处于夹持状态，防止其敞开或松开。止动装置或锁定装置的结构可采用本领域技术人员熟知的结构合理地布置在该叶片更换工装上，在此将不对其进行详细地描述。

第一转动板15和第二转动板15’的内侧面分别设置有能够自由转动的第一叶片夹持块16和第二叶片夹持块17，第一叶片夹持块16和第二叶片夹持块17能够根据叶片的翼型进行随动，以与叶片表面随形贴合及紧密贴合，提高夹持强度和稳定性。

为了进一步稳定地夹持叶片，支承部11的内侧面还可设置有能够自由转动的第三叶片夹持块19，其中，第三叶片夹持块19通过第三驱动件18连接至支承部11，能够根据叶片的翼型进行随动，以与叶片表面随形贴合及紧密贴合，提高夹持强度和稳定性。

为了实现夹持块的自由转动，第一叶片夹持块16、第二叶片夹持块17分别通过第一万向节20连接至第一转动板15和第二转动板15’的内侧面，第三叶片夹持块19通过第二万向节21连接至支承部11的内侧面，例如，第三叶片夹持块19可通过第二万向节21连接至固定于支承部11的内侧面上的连接件。

为了增大与叶片的贴合度，第一叶片夹持块16、第二叶片夹持块17和第三叶片夹持块19可利用具有柔韧性的材料制成，或者可在面对叶片的表面上设置有利用具有柔韧性的材料制成的保护膜。

为了确定与叶片夹持的力度，第一叶片夹持块16、第二叶片夹持块17和第三叶片夹持块19上设置有多个压力传感器，以确保夹持叶片的力度足够。

叶片更换工装还包括切割装置，切割装置安装在位于横梁1的长度方向的一端且与横梁1大致垂直布置的竖梁2上，以对叶片执行切割。

切割装置包括切割盘27，切割盘27能够沿着竖梁2的长度方向和与长度方向垂直的高度方向运动。为此，切割装置可包括能够带动切割盘27沿竖梁2的长度方向和与该长度方向垂直的厚度方向运动的运动机构，例如，切割盘27可连接至运动机构的底端。作为示例，参照图2，运动机构可包括凹槽24、滑块23、第三电机22和第四驱动件25。其中，凹槽24布置在竖梁2内并且沿着竖梁2的长度方向延伸。滑块23容纳于凹槽24内并且能够在凹槽24内沿着竖梁2的长度方向运动(例如，滑动运动)，第三电机22连接至滑块23以驱动滑块23沿着竖梁2的长度方向运动，例如，第三电机22可通过驱动丝杠带动滑块23沿竖梁2的长度方向运动。滑块23的下端可通过用于驱动切割盘27沿厚度方向运动的第四驱动件25。第四驱动件25的第一端连接至滑块23的下端，第四驱动件25的第二端可通过连接件28连接至切割盘27，以带动切割盘27沿着竖梁2的厚度方向运动。作为示例，连接件28还可通过轴承将第二电机26和切割盘27连接，第二电机26带动切割盘27进行转动，对折断的叶片执行切割。

根据本发明的示例性实施例的叶片更换工装包括沿着横梁1的长度方向布置的至少一个夹持装置。优选地，根据本发明的示例性实施例的叶片更换工装包括沿着横梁1的长度方向彼此分开的一对夹持装置，以更稳定地夹持叶片。一对夹持装置可包括第一夹持装置和第二夹持装置，在这种情况下，通过调节连接至第一夹持装置的第一绳索10和第二绳索10’相对于连接至第二夹持装置的第一绳索10和第二绳索10’的长度，可以调节叶片更换工装的倾斜角度；通过调节连接至第一夹持装置的第一绳索10和连接至第二夹持装置的第一绳索10相对于连接至第一夹持装置的第二绳索10’和连接至第二夹持装置的第二绳索10’的长度，可调节叶片更换工装的变桨角度。

根据本发明的示例性实施例的叶片更换工装还可包括用于供电的电源装置和用于控制整个叶片更换工装的控制装置。电源装置和控制装置电连接至第一电机9、第二电机26、第三电机22、第一驱动件12、第二驱动件12’、第三驱动件18和第四驱动件25，例如，叶片更换工装可包括设置在横梁1上的作为电源装置的发电机(例如，柴油发电机)4和控制装置(包括电控柜5)，以给整个叶片更换工装进行供电以及控制整个叶片更换工装。在横梁1布置为平行且间隔预定间距设置的两个的情况下，可在两个横梁1之间设置连接在两个横梁1之间的中间板3，以将发电机4和电控柜5设置在中间板3上。

在上面的示例性实施例中提及的第一驱动件12、第二驱动件12’、第三驱动件18和第四驱动件25可实现为线性驱动件，例如，可实现为诸如伸缩式液压缸等的液压缸。

下面以针对折断的叶片为例来简要介绍根据本发明的上述示例性实施例的包括一对夹持装置的叶片更换工装的工作原理。海上风力发电机组的叶片出现折断后需要进行更换，此时可使用根据本发明的上述示例性实施例的叶片更换工装对折断的叶片进行夹持和切割，以更换折断叶片。

启动叶片更换工装的发电机4，以给整个叶片更换工装供电；主吊具的吊带挂设于横梁1上的吊耳6处，起吊叶片更换工装以将其吊至折断的叶片的上空处；维修人员通过控制装置(例如，无线遥控装置)驱动第一驱动件12和第二驱动件12’动作以打开支承部11两侧的第一转动板15和第二转动板15’，控制第一电机9驱动绞盘8分别将两个支承部11下放至折断的叶片处，维修人员通过无线遥控装置驱动第一驱动件12和第二驱动件12’动作以使支承部11两侧的第一转动板15和第二转动板15’朝向支承部11的内侧枢转运动，在该过程中维修人员观察第一叶片夹持块16与叶片表面(例如，叶片后缘表面，或者上表面)之间的位置和第二叶片夹持块17与叶片表面(例如，叶片前缘表面，或者下表面)之间的位置，夹持块16和17能够通过第一万向节20调整夹持块16和17的位置以使夹持块16和17能够分别与叶片表面紧密贴合。当确定第一叶片夹持块16与第二叶片夹持块17夹持好叶片之后，维修人员通过无线遥控装置驱动第三驱动件18动作以带动第三叶片夹持块19下放以与叶片表面贴合，第三叶片夹持块19与第三驱动件18通过第二万向节21连接以使得第三叶片夹持块19能够与叶片表面紧密贴合。此时，通过无线遥控装置驱动第四驱动件25以将切割盘27下放至叶片的折断部分，维修人员通过无线遥控装置使第二电机26动作，第二电机26驱动切割盘27转动以切割叶片，并使第三电机22驱动丝杠带动滑块23沿竖梁2的长度方向移动，从而保证切割盘27可以完全切除叶片的折断部分。当折断部分快要掉落时，调节第一绳索10和第二绳索10’的长度，以调节整个叶片更换工装连带折断的叶片的重心，保证水平，保持平衡，然后将叶片的折断部分完全切除，叶片更换工装将折断叶片部分吊至船舶甲板上。

根据本发明的叶片更换工装解决了折断的叶片更换困难的技术问题，能够方便地用于对折断的叶片更换。

根据本发明的叶片更换工装能够方便地调节重心，保持平衡，可以改变夹持装置的倾斜角度和变桨角度；根据本发明的叶片更换工装既可以一次性进行叶片拆除；也可以可自动对叶片进行切割，然后分段拆除叶片。

根据本发明的叶片更换工装能够减少叶片更换时间、提高更换效率并降低成本，并且可降低维修人员的安全风险，提高安全性和可靠性。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (11)

1.一种叶片更换工装，其特征在于，所述叶片更换工装包括：

彼此间隔开的一对夹持装置，每个所述夹持装置包括支承部(11)、分别铰接至所述支承部(11)的彼此相对的两边缘的第一转动板(15)和第二转动板(15’)以及用于驱动所述第一转动板(15)和所述第二转动板(15’)相对于所述支承部(11)枢转的转动板驱动件；以及

吊放装置，所述吊放装置包括横梁(1)以及连接到每个所述支承部(11)的第一绳索(10)和第二绳索(10’)，所述第一绳索(10)和所述第二绳索(10’)通过卷扬机构连接在所述支承部(11)与所述横梁(1)之间，其中，所述支承部(11)包括第一侧部和第二侧部，所述第一绳索(10)连接到所述第一侧部，所述第二绳索(10’)连接到所述第二侧部，并且

所述卷扬机构被构造为调节一对所述夹持装置中的一个夹持装置的第一绳索和第二绳索相对于一对所述夹持装置中的另一个夹持装置的第一绳索和第二绳索的长度，以调节叶片更换工装的倾斜角度，并且

所述卷扬机构还被构造为调节一对所述夹持装置中的一个夹持装置的第一绳索和一对所述夹持装置中的另一个夹持装置的第一绳索相对于所述一个夹持装置的第二绳索和所述另一个夹持装置的第二绳索的长度，以调节叶片更换工装的变桨角度，

其中，所述支承部(11)的中部相对于所述两边缘朝向所述横梁(1)拱起。

2.根据权利要求1所述的叶片更换工装，其特征在于，在横截面中所述支承部(11)大致呈人字形、拱形或者梯形。

3.根据权利要求1所述的叶片更换工装，其特征在于，所述支承部(11)具有关于所述支承部(11)的所述中部的竖直中心线对称的对称结构，所述第一绳索(10)和第二绳索(10’)分别连接至所述支承部(11)的面对所述横梁(1)且位于所述竖直中心线两侧的第一外侧面和第二外侧面。

4.根据权利要求3所述的叶片更换工装，其特征在于，所述转动板驱动件包括第一驱动件(12)和第二驱动件(12’)，其中，所述第一驱动件(12)的第一端固定至所述支承部(11)的所述第一外侧面，所述第一驱动件(12)的第二端铰接至所述第一转动板(15)的外侧面；所述第二驱动件(12’)的第一端固定至所述支承部(11)的所述第二外侧面，所述第二驱动件(12’)的第二端铰接至所述第二转动板(15’)的外侧面。

5.根据权利要求1所述的叶片更换工装，其特征在于，所述一对所述夹持装置沿着所述横梁(1)的长度方向彼此分开。

6.根据权利要求1所述的叶片更换工装，其特征在于，所述第一转动板(15)和所述第二转动板(15’)的内侧面分别设置有能够自由转动的第一叶片夹持块(16)和第二叶片夹持块(17)。

7.根据权利要求6所述的叶片更换工装，其特征在于，所述第一叶片夹持块(16)和所述第二叶片夹持块(17)分别通过第一万向节(20)连接至所述第一转动板(15)和所述第二转动板(15’)的内侧面。

8.根据权利要求1或6所述的叶片更换工装，其特征在于，所述支承部(11)的内侧面设置有能够自由转动的第三叶片夹持块(19)，其中，所述第三叶片夹持块(19)通过第三驱动件(18)连接至所述支承部(11)。

9.根据权利要求8所述的叶片更换工装，其特征在于，所述第三叶片夹持块(19)通过第二万向节(21)连接至所述支承部(11)的内侧面。

10.根据权利要求1所述的叶片更换工装，其特征在于，所述叶片更换工装还包括切割装置，所述切割装置安装在位于所述横梁(1)的长度方向的一端且与所述横梁(1)大致垂直布置的竖梁(2)上。

11.根据权利要求10所述的叶片更换工装，其特征在于，所述切割装置包括切割盘(27)，所述切割盘(27)能够沿着所述竖梁(2)的长度方向和与所述长度方向垂直的高度方向运动。

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