CN110360057B - 一种风力发电机组单叶片吊装盘车装置及其吊装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风力发电机组单叶片吊装盘车装置,包含：盘车单元，所述盘车单元包含减速器和转换法兰，减速器通过转换法兰连接齿轮箱输出轴上的刹车盘；动力系统，连接减速器输入轴，通过驱动减速器的输入轴径向转动，实现减速器的输出轴带动齿轮箱输出轴径向转动；控制系统，连接所述动力系统，根据获取的轮毂口位置信息控制动力系统开始或停止工作。本发明能够自动获取轮毂口的位置信息，并自动控制叶轮旋转幅度，实现风力发电组单叶片吊装时，轮毂口保持水平位置，满足风力发电机组单叶片吊装需求。且本发明体积小，结构紧凑，通过液压马达可以平稳输出较大力矩来驱动叶轮旋转，振动噪音小，液压保压制动安全性更高。

Description

一种风力发电机组单叶片吊装盘车装置及其吊装方法

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，特别涉及一种风力发电机组单叶片吊装盘车装置。

背景技术

现有的风机叶片装配技术，都是风场地面或海平面平台将三支叶片和轮毂装配形成一个整体部件，然后利用一台或者多台吊车协同配合将该部件吊装到百米左右高空的机舱前端，最终完成整个风机的装配。现有技术的缺点是需要在机位塔筒附件需要一个足够大的平台或空地，随着叶片的增大，对平台和空地面积要求越来大。

随着优良的风资源市场早期已经逐渐被开发，现在越来越多的山地、丘陵次优良的风资源渐渐成为市场的开发和争抢的热点。然而这些山地、丘陵受地形影响，机位塔筒附件往往没有很大的平台或空地来满足大叶轮所需的装配空间。因此无法满足三支叶片形成整体部件吊装的方案要求，只能采用单支的叶片单独吊装，一般风机的三个叶片需要吊装三次。单叶片吊装的装配工艺要求较高，每个叶片安装前都需要轮毂口位置调整到接近水平的某个角度才可以实现。安装叶片时，需要叶片吊装盘车装置驱动轮毂叶轮旋转，使得轮毂口调整到要求的位置，吊装安装完一个叶片后，继续驱动轮毂旋转，再安装下一个叶片。

目前国内的风电叶片吊装盘车几乎全部是三叶片盘车，即适用于三个叶片已经一体化安装好后的盘车。三叶片盘车主要用于轮毂的日常维护，所以使用的技术往往是把刹车盘加工成盘状外齿轮，再利用电机驱动的一个小齿轮与刹车盘外齿轮配合，形成一对齿轮副，实现盘车目的。但是这种三叶片盘车具有很多缺点：一是刹车盘宽度有限，盘车齿轮很难承载大扭矩；二是需要配置大功率电动机，电动机的几何外形和重量成几何倍数增加，在狭窄的机舱空间很难有足够的空间放置；三是电动机实现软启动往往需要配置变频器，造成成本增加；四是电动机驱动噪音和振动都比较大。同时现有技术中，无法自动判断轮毂口是否到达了指定位置，尤其在安装第一个叶片时，必须要依赖人工判断轮毂口的位置是否水平。

国内还没有单叶片吊装盘车的产品满足市场需求，进口的产品结构复杂，费用高昂，维护也很困难。随着风资源市场的迅速发展，结合风机叶片吊装目前面临的困境，因此，急需开发一款能满足大叶轮风机单叶片吊装的盘车装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机组单叶片吊装盘车装置及其吊装方法。通过本发明可以自动获取的轮毂口位置信息，并根据获取的轮毂口位置信息进行盘车或停止盘车。当停止盘车时，轮毂口处于水平位置，方便进行单叶片吊装。

为了达到上述目的，本发明提供一种风力发电机组单叶片吊装盘车装置,包含：

盘车单元，固定安装在风力发电机组的后机架上；所述盘车单元包含减速器，所述减速器包含减速器外壳、减速器输入轴、减速器输出轴；减速器输出轴自减速器外壳第一端伸出；减速器输入轴自减速器外壳第二端伸出；减速器输出轴固定连接齿轮箱输出轴上的刹车盘，用于驱动所述刹车盘转动；减速器外壳、减速器输入轴、减速器输出轴、齿轮箱输出轴均同中心轴；

动力系统，连接减速器输入轴，通过驱动减速器的输入轴径向转动，实现减速器的输出轴带动齿轮箱输出轴径向转动；

控制系统，连接所述动力系统，控制动力系统开始或停止工作。

所述盘车单元还包含转换法兰；所述转换法兰包含连接轴和分别固定设置在连接轴第一端端面、连接轴第二端端面的第一法兰盘、第二法兰盘；所述第一法兰盘贴合刹车盘，与刹车盘固定连接；所述第二法兰盘贴合减速器输出轴端面，固定连接减速器输出轴；若干根第一加强筋固定连接设置在第一法兰盘和第二法兰盘之间。

所述转换法兰还包含测量杆；所述测量杆固定设置在连接轴外侧壁，且垂直于连接轴外侧壁；测量杆与后机架无干涉；当风力发电机组的轮毂口处于水平位置时，所述测量杆指向后机架的顶面。

所述风力发电机组单叶片吊装盘车装置,还包含支撑单元；所述支撑单元包含固定连接的支撑法兰和支撑架；

所述支撑法兰包含第三法兰盘和设置在第三法兰盘底部的连接板；减速器输出轴穿设第三法兰盘，第三法兰盘固定连接减速器外壳第一端端面；或减速器输入轴穿设第三法兰盘，第三法兰盘固定连接减速器外壳第二端端面；第三法兰盘与连接板之间设有若干根第二加强筋；

所述支撑架为矩形框结构，包含第一横向段、第二横向段及固定连接设置在第一横向段、第二横向段之间的若干个纵向段；所述连接板的底面固定连接第一横向段的顶面；所述第二横向段固定设置在后机架上。

所述风力发电机组单叶片吊装盘车装置,还包含若干个垫片；所述垫片固定设置在第二横向段和后机架之间；通过所述垫片实现固定连接第二横向段和后机架。

所述动力系统，包含液压马达和液压系统；所述液压马达连接设置在减速器输入轴和液压系统之间；通过液压系统向液压马达输出液压，液压马达根据所述液压驱动减速器的输入轴径向转动。

所述动力系统还包含油管管路，连接设置在液压马达和液压系统之间，液压系统通过所述油管管路中的液压油向液压马达输出液压。

所述控制系统包含激光测距传感器和控制器；所述激光测距传感器设置在后机架顶面且与所述测量杆位置对应；激光测距传感器与测量杆无干涉；控制器信号连接液压系统、激光测距传感器；控制器根据激光测距传感器采集的距离信号驱动液压系统开始或停止工作。

一种风力发电机组单叶片吊装方法，采用本发明所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置实现的，包含步骤：

S1、控制器驱动液压系统工作，并接收激光测距传感器采集的距离信号，通过所述距离信号获得一个距离值；液压马达驱动减速器的输入轴径向转动，减速器的输出轴通过转换法兰带动刹车盘转动，实现盘车；

S2、当测量杆指向激光测距传感器时，所述距离值小于控制器内预设的距离阈值，控制器驱动液压系统停止工作，控制器内的计数值置为零；安装一个风机叶片；

S3、控制器驱动液压系统工作，并接收激光测距传感器采集的距离信号；当通过所述距离信号获得的距离值小于所述距离阈值时，计数器的值加1；当计数器的值等于控制器内预设的第一参数时，进入S4；

S4、控制器驱动液压系统停止工作，控制器内的计数值置为零，继续安装一个风机叶片；

S5、重复步骤S3、S4，直至所有风机叶片安装完毕。

与现有技术相比，本发明能够自动获取轮毂口的位置信息，并自动控制叶轮旋转幅度，实现风力发电组单叶片吊装时，轮毂口保持水平位置，满足风力发电机组单叶片吊装需求。且本发明体积小，结构紧凑，通过液压马达可以平稳输出较大力矩来驱动叶轮旋转，振动噪音小，液压保压制动安全性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明的风力发电机组单叶片吊装盘车装置设置在风电机架示意图；

图2为本发明的风力发电机组单叶片吊装盘车装置侧视图；

图3为本发明的风力发电机组单叶片吊装盘车装置立体图；

图4为本发明的风力发电机组单叶片吊装方法流程示意图；

图中：11、第一法兰盘；12、第二法兰盘；13、第一加强筋；14、连接轴；15、测量杆；

21、减速器外壳；22、减速器输出轴；23、减速器输入轴；

31、第三法兰盘；32、连接板；33、第二加强筋；

41、第一横向段；42、第二横向段；43、纵向段；

5、调整螺栓；

6、底脚螺栓；

71、液压马达；72、油管管路；73、液压系统；

81、控制器；82、激光测距传感器；

91、叶轮；92、主轴；93、主机架；94、齿轮箱；95、刹车盘；96、后机架；97、发电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中的风力发电机组中，叶片和轮毂组装在一起构成叶轮91，叶轮91与主轴92、齿轮箱94、发电机97构成风力发电机组的传动链，叶轮91旋转带动主轴92，主轴92带动齿轮箱94的输出轴转动，通过齿轮箱94的输出轴带动发电机的转子转动。叶轮91、主轴92、齿轮箱94固定设置在风力发电机组的主机架93上，发电机97固定放置在后机架96上。

本发明提供一种风力发电机组单叶片吊装盘车装置,包含：盘车单元、动力系统、控制系统、支撑单元。

所述盘车单元，如图1所示，放置在后机架96上，位于齿轮箱94和发电机97中间狭小的空间，且与发电机97无接触。盘车单元包含减速器和转换法兰。

如图2、图3所示，所述减速器包含减速器外壳21、减速器输入轴23、减速器输出轴22；减速器输出轴自减速器外壳第一端伸出；减速器输入轴自减速器外壳第二端伸出；减速器输出轴22固定连接齿轮箱输出轴上的刹车盘95，用于驱动所述刹车盘95转动；减速器外壳21、减速器输入轴23、减速器输出轴22、齿轮箱输出轴均同中心轴。

如图2、图3所示，所述转换法兰包含连接轴14和分别固定设置在连接轴第一端端面、连接轴第二端端面的第一法兰盘11、第二法兰盘12和测量杆15。所述第一法兰盘11贴合刹车盘95，与刹车盘95固定连接。所述第二法兰盘12贴合减速器输出轴端面，固定连接减速器输出轴22。若干根第一加强筋13固定连接设置在第一法兰盘11和第二法兰盘12之间。所述测量杆15固定设置在连接轴外侧壁，且垂直于连接轴外侧壁，测量杆15与后机架96无干涉。当风力发电机组的轮毂口处于水平位置时，所述测量杆15指向后机架96的顶面。

如图2、图3所示，所述支撑单元包含固定连接的支撑法兰和支撑架，用于将盘车单元固定设置在后机架96上。所述支撑法兰包含竖直设置的第三法兰盘31和水平设置在第三法兰盘底部的连接板32。减速器输出轴22穿设第三法兰盘31，第三法兰盘31固定连接减速器外壳第一端端面；或减速器输入轴23穿设第三法兰盘31，第三法兰盘31固定连接减速器外壳第二端端面。第三法兰盘31与连接板32之间设有若干根第二加强筋33。

所述支撑架为矩形框结构，包含第一横向段41、第二横向段42及固定连接设置在第一横向段41、第二横向段42之间的若干个纵向段43；所述连接板32的底面通过调整螺栓5固定连接第一横向段41的顶面；所述第二横向段42通过底脚螺栓6固定设置在后机架96上。

如图2、图3所示，所述动力系统，包含液压马达71、液压系统73和油管管路72；所述液压马达71连接设置在减速器输入轴23和液压系统73之间，通过液压系统73向液压马达71输出液压，液压马达71根据所述液压驱动减速器的输入轴径向转动，实现减速器的输出轴带动齿轮箱输出轴径向转动。所述油管管路72连接设置在液压马达71和液压系统73之间，液压系统73通过油管管路72中的液压油向液压马达71输出液压。目前市场普遍采用的风电叶片都是80-90米，重量20吨左右，当叶片安装在轮毂后形成力学结构中典型的悬臂梁。叶片中心位置距离轮毂中心距离大，所以利用主轴92直接驱动轮毂旋转所需力矩很大。通过液压马达71可以实现平稳输出相对较大的力矩来驱动叶轮91旋转。现有技术中，是通过电机来驱动叶轮91，与电机相比，在同等体积下，液压马达71能产生更大的动力；也就是说，在同等功率下，液压马达71的体积更小、重量更轻、结构更紧凑。液压马达71具有大的功率密度或力密度。

如图1、图2、图3所示，所述控制系统包含激光测距传感器82和控制器81。所述激光测距传感器82设置在后机架顶面且与所述测量杆15位置对应。激光测距传感器82与测量杆15无干涉。所述控制器81信号连接液压系统73、激光测距传感器82，控制器81根据激光测距传感器82采集的距离信号驱动液压系统73开始或停止工作。

所述风力发电机组单叶片吊装盘车装置,还包含若干个垫片(图中未示出)。所述垫片固定设置在第二横向段42和后机架96之间；通过所述垫片实现固定连接第二横向段42和后机架96。

一种风力发电机组单叶片吊装方法，采用本发明所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置实现的，如图4所示，包含步骤：

S1、控制器81驱动液压系统73工作，并接收激光测距传感器82采集的距离信号，通过所述距离信号获得一个距离值；液压马达71驱动减速器的输入轴径向转动，减速器的输出轴通过转换法兰带动刹车盘95转动，实现盘车；

S2、当测量杆15指向激光测距传感器82时，所述距离值小于控制器81内预设的距离阈值，控制器81驱动液压系统73停止工作，控制器81内的计数值置为零；安装一个风机叶片；

S3、控制器81驱动液压系统73工作，并接收激光测距传感器82采集的距离信号；当通过所述距离信号获得的距离值小于所述距离阈值时，计数值加1；当计数值等于控制器81内预设的第一参数时，进入S4；

S4、控制器81驱动液压系统73停止工作，控制器81内的计数值置为零，继续安装一个风机叶片；

S5、重复步骤S3、S4，直至所有风机叶片安装完毕。

与现有技术相比，本发明能够自动获取轮毂口的位置信息，并自动控制叶轮91旋转幅度，实现风力发电组单叶片吊装时，轮毂口保持水平位置，满足风力发电机组单叶片吊装需求。且本发明体积小，结构紧凑，通过液压马达71可以平稳输出较大力矩来驱动叶轮91旋转，振动噪音小，液压保压制动安全性更高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种风力发电机组单叶片吊装盘车装置， 其特征在于，包含：

盘车单元，固定安装在风力发电机组的后机架上；所述盘车单元包含减速器，所述减速器包含减速器外壳、减速器输入轴、减速器输出轴；减速器输出轴自减速器外壳第一端伸出；减速器输入轴自减速器外壳第二端伸出；减速器输出轴固定连接齿轮箱输出轴上的刹车盘，用于驱动所述刹车盘转动；减速器外壳、减速器输入轴、减速器输出轴、齿轮箱输出轴共中心轴；盘车单元还设有测量杆，其与后机架无干涉；所述测量杆垂直于减速器输出轴的中心轴，并能够绕减速器输出轴的中心轴转动；当风力发电机组的轮毂口处于水平位置时，所述测量杆指向后机架的顶面；

激光测距传感器，设置在后机架顶面且与所述测量杆位置对应；所述激光测距传感器与测量杆无干涉；

动力系统，连接减速器输入轴，通过驱动减速器的输入轴径向转动，实现减速器的输出轴带动齿轮箱输出轴径向转动；

控制系统，连接所述动力系统；所述控制系统根据激光测距传感器采集的距离信号控制动力系统开始或停止工作。

2.如权利要求1所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置， 其特征在于，所述盘车单元还包含转换法兰；所述转换法兰包含连接轴和分别固定设置在连接轴第一端端面、连接轴第二端端面的第一法兰盘、第二法兰盘；所述第一法兰盘贴合刹车盘，与刹车盘固定连接；所述第二法兰盘贴合减速器输出轴端面，固定连接减速器输出轴；若干根第一加强筋固定连接设置在第一法兰盘和第二法兰盘之间。

3.如权利要求2所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置， 其特征在于，所述测量杆固定设置在连接轴外侧壁，且垂直于连接轴外侧壁。

4.如权利要求1所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置， 其特征在于，还包含支撑单元；所述支撑单元包含固定连接的支撑法兰和支撑架；所述支撑法兰包含第三法兰盘和设置在第三法兰盘底部的连接板；

减速器输出轴穿设第三法兰盘，第三法兰盘固定连接减速器外壳第一端端面；或减速器输入轴穿设第三法兰盘，第三法兰盘固定连接减速器外壳第二端端面；

第三法兰盘与连接板之间设有若干根第二加强筋；

所述支撑架为矩形框结构，包含第一横向段、第二横向段及固定连接设置在第一横向段、第二横向段之间的若干个纵向段；所述连接板的底面固定连接第一横向段的顶面；所述第二横向段固定设置在后机架上。

5.如权利要求4所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置， 其特征在于，还包含若干个垫片；所述垫片固定设置在第二横向段和后机架之间；通过所述垫片实现固定连接第二横向段和后机架。

6.如权利要求3所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置， 其特征在于，所述动力系统，包含液压马达和液压系统；所述液压马达连接设置在减速器输入轴和液压系统之间；通过液压系统向液压马达输出液压，液压马达根据所述液压驱动减速器的输入轴径向转动。

7.如权利要求6所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置， 其特征在于，所述动力系统还包含油管管路，连接设置在液压马达和液压系统之间，液压系统通过所述油管管路中的液压油向液压马达输出液压。

8.如权利要求6所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置， 其特征在于，所述控制系统包含控制器；控制器信号连接液压系统、激光测距传感器；控制器根据激光测距传感器采集的距离信号驱动液压系统开始或停止工作。

9.一种风力发电机组单叶片吊装方法，采用如权利要求1～8任一所述的风力发电机组单叶片吊装盘车装置实现的，其特征在于，包含步骤：

S1、控制器驱动液压系统工作，并接收激光测距传感器采集的距离信号，通过所述距离信号获得一个距离值；液压马达驱动减速器的输入轴径向转动，减速器的输出轴通过转换法兰带动刹车盘转动，实现盘车；

S2、当测量杆指向激光测距传感器时，所述距离值小于控制器内预设的距离阈值，控制器驱动液压系统停止工作，控制器内的计数值置为零；安装一个风机叶片；

S3、控制器驱动液压系统工作，并接收激光测距传感器采集的距离信号；当通过所述距离信号获得的距离值小于所述距离阈值时，计数值加1；当计数值等于控制器内预设的第一参数时，进入S4；

S4、控制器驱动液压系统停止工作，控制器内的计数值置为零，继续安装一个风机叶片；

S5、重复步骤S3、S4，直至所有风机叶片安装完毕。

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