CN110667718A - 风电塔筒“x”形自适应变径抱紧爬升平台 - Google Patents

Abstract

风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，包括风电塔筒（1），其特征在于：所述风电塔筒（1）的外壁上设置有由一对或多对X形组件构成的爬升平台，相邻的两个X形组件（15）通过连接杆（9）或角部连接件（12）组合连接而成，爬升平台上通过滚动轮座组件（10）安装有滚动轮（11），滚动轮（11）上安装有驱动电机，本发明采用了X型变径结构，能适应对不同高度风电塔筒外径的变化，并且采用了多组双层轮式驱动方案，通过多组均布多节气缸提供可控的的变径抱紧力，能够很好的适应风电塔筒外直径变化并抱紧爬升，可搭载塔筒及叶片的清洁、涂装以及检测维护设备，工作效率高，降低了施工成本，避免了高空人工作业，安全性能得到提高。

Description

风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台

技术领域

本发明涉及一种风电塔筒爬升平台，尤其涉及一种风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，属于风电维护设备技术领域。

背景技术

风能一种清洁能源，应用前景广阔。在我国，风电行业高速扩张，装机容量日益增大，相应的机组设备日趋老化，故障率及损坏率逐渐增多。风电机组一般安装在风能较强但地处偏远的地区，定期检修与维护需要耗费大量的人力与物力，给风力发电企业带来很大的经济负担，直接影响风电企业的经济效益。

由于风电场地理环境因素，大型维护设备如起重吊装等设备需要花费大量时间到达现场，且安装费时费力，这种维护都额外增加了风电企业的经营费用。而且，风电叶片及塔筒长期在工况恶劣的环境下工作。目前，我国风力发电机场仍然采用人工作业的方法对风机塔筒与叶片进行清洗、涂装、检测等维护工作。如，采用高空垂直吊篮、液压升降平台、高空悬挂绳索等作业方式；这些高空作业存在安全风险高、工作强度大、工作时间长等问题，随着我国科技水平提高，劳动者人身安全保障也越来越被企业与劳动者重视，采用机器代替人工是发展的必然趋势。

风力发电机组的维护，需要将维修人员及相关检修设备运送至高达百米的塔顶，进行高空作业，工人在工作时面临着极大的安全风险，如何安全、高效、高质的施工作业成为长期以来未能解决的技术难题。业内一直缺乏一种用于风电叶片检测及维护保养的机器人来代替人工进行高空作业，并且能够提高工作效率、降低风电机组维修成本，如果能够解决以上技术问题，将具有广阔的应用前景和很高的社会效益。

发明内容

本发明的目的是针对现有的风力发电机组维护难度大，风险高、成本高、效率低的缺陷和不足，现提供一种结构合理，既能主动爬升，也能通过缆绳提升被动爬升的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台。该平台可搭载塔筒及叶片的清洁、涂装以及检测维护设备，工作效率高，降低了施工成本，避免了高空人工作业，安全性能得到提高。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，包括风电塔筒，其特征在于：所述风电塔筒的外壁上设置有由一对或多对X形组件构成的爬升平台，每个X形组件包括第一变径杆件、第二变径杆件以及铰接轴，第一变径杆件和第二变径杆件的中部通过铰接轴相铰接，同一个X形组件上的第一变径杆件与第二变径杆件之间安装有垂直伸缩装置，相邻的两个X形组件之间通过连接杆或角部连接件相连接，爬升平台上安装有一对或多对滚动轮座组件，滚动轮座组件上安装有滚动轮，滚动轮上安装有驱动电机。

进一步地，所述爬升平台由两个或以上X形组件组合连接而成，形成了边长可调的多面体结构。

进一步地，所述第一变径杆件位于上方的一端安装有上铰接座，位于同一侧下方的第二变径杆件一端安装有下铰接座，上铰接座与下铰接座之间安装有垂直伸缩装置，第一变径杆件的另一端安装有下铰接座，第二变径杆件另一端安装有上铰接座，位于另一侧的上铰接座与下铰接座之间也安装有垂直伸缩装置。

进一步地，所述爬升平台套在风电塔筒的外壁上，X形组件通过角部连接件组合连接，角部连接件上安装有垂直伸缩装置和转向装置。

进一步地，所述转向装置包括转向电机支架、转向电机、联轴器、转向轮座以及兼容全向轮，沿周向由转向电机驱动，并可沿塔筒轴向上下自由移动。转向电机支架安装在X形组件上，转向电机支架上安装有转向电机，转向电机的输出轴通过联轴器与转向轮座相连接，转向轮座上安装有兼容全向轮，兼容全向轮与风电塔筒的外壁相紧贴。

进一步地，所述连接杆的中部通过滚动轮座安装有滚动轮，角部连接件上安装有角部滚轮。

进一步地，所述“X”形自适应变径抱紧爬升平台的可安装水平伸缩装置，水平伸缩装置的外端固定有挂载设备框架，挂载设备框架的框架内区域为检修维护风电叶片的区域，挂载设备框架上安装有导向梁，导向梁上安装有挂载设备，挂载设备对应于风电叶片进行设置。

进一步地，所述“X”形自适应变径抱紧爬升平台14的上端转角处设置有多个吊挂点。

进一步地，所述挂载设备包括清洗装置、喷涂装置、检测装置或者图像采集装置。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用了本发明采用了X型变径结构，通过改变X组件的交叉角度来适应不同规格风电塔筒的外径，能适应对不同高度风电塔筒外径的变化，并且采用了多组双层轮式驱动方案，通过多组均布多节气缸提供可控的的变径抱紧力，能够很好的适应风电塔筒外直径变化并抱紧爬升。

2、本发明采用了转向装置，通过转向电机驱动兼容全向轮控制设备在爬升过程中转向，使所搭载的叶片维护设备适应风电叶片的位置。

3、本发明结构合理，能够快速自动攀爬风电塔筒，巧妙的解决了风电爬升设备小型化、轻量化的问题，利用多面X形变径抱紧机构来实现自动适应塔筒外径的变化，抱紧力可控，设备在爬升的过程中，动作简单，结构紧凑，实现轻量化作业。本爬升平台可搭载多种风电叶片维护装置，可实现对风电叶片及塔筒的清洗、涂装、检测、探伤等作业。

附图说明

图1是风电塔筒的结构示意图。

图2是本发明2面X形结构示意图。

图3是本发明4面X形结构示意图。

图4是本发明转向装置的结构示意图。

图5是本发明6面X形结构示意图。

图6是本发明搭载挂载设备的结构示意图。

图中：风电塔筒1，风电叶片2，第一变径杆件3，第二变径杆件4，铰接轴5，上铰接座6，下铰接座7，伸缩装置8，连接杆9，滚动轮座组件10，滚动轮11，角部连接件12，角部滚轮13，“X”形自适应变径抱紧爬升平台14，X变径组件15，转向装置16，转向电机支架17，转向电机18，联轴器19，转向轮座20，兼容全向轮21，水平伸缩装置22，维护设备框架23，挂载设备24，吊挂点25。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图2至图6，本发明的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，包括风电塔筒1，其特征在于：所述风电塔筒1的外壁上设置有由一对或多对X形组件构成的爬升平台，每个X形组件包括第一变径杆件3、第二变径杆件4以及铰接轴5，第一变径杆件3和第二变径杆件4的中部通过铰接轴5相铰接，同一个X形组件上的第一变径杆件3与第二变径杆件4之间安装有垂直伸缩装置8，相邻的两个X形组件之间通过连接杆9或角部连接件12相连接，爬升平台上安装有一对或多对滚动轮座组件10，滚动轮座组件10上安装有滚动轮11，可根据功能需求在滚动轮11上安装驱动电机作为平台爬升动力。

所述爬升平台由两个或两个以上X形组件连接而成，形成了边长可调的多面体结构。

所述第一变径杆件3位于上方的一端安装有上铰接座6，位于同一侧下方的第二变径杆件4一端安装有下铰接座7，上铰接座6与下铰接座7之间安装有垂直伸缩装置8，第一变径杆件3的另一端安装有下铰接座7，第二变径杆件4另一端安装有上铰接座6，位于另一侧的上铰接座6与下铰接座7之间也安装有垂直伸缩装置8。

所述爬升平台套在风电塔筒1的外壁上，2面X形组件15通过连接杆9组合连接，4面及以上X形组件通过角部连接件12组合连接，角部连接件12上安装有垂直伸缩装置8和转向装置16。

所述转向装置16包括转向电机支架17、转向电机18、联轴器19、转向轮座20以及兼容全向轮21，转向电机支架17安装在X形组件15上，转向电机支架17上安装有转向电机18，转向电机18的输出轴通过联轴器19与转向轮座20相连接，转向轮座20上安装有兼容全向轮21，兼容全向轮21与风电塔筒1的外壁相紧贴。

所述连接杆9的中部通过滚动轮座组件10安装有滚动轮11，角部连接件12上安装有角部滚轮13。

所述 “X”形自适应变径抱紧爬升平台14的外侧均可安装有水平伸缩装置22，水平伸缩装置22的外端固定有挂载设备框架23，挂载设备框架23的框架内区域为检修维护风电叶片2的区域，挂载设备框架23上安装有挂载设备24，挂载设备24对应于风电叶片2进行设置。

所述“X”形自适应变径抱紧爬升平台14的上端转角处设置有多个吊挂点25。

所述挂载设备24包括清洗装置、喷涂装置、检测装置或者图像采集装置。

参见图1至图6，本发明采用了X形变径抱紧结构，X形变径抱紧结构的主体结构为两个或两个以上X形组件构成本发明爬升平台的主体结构。每个X形组件包括第一变径杆件3、第二变径杆件4以及铰接轴5，第一变径杆件3和第二变径杆件4的中部通过铰接轴5相铰接，第一变径杆件3和第二变径杆件4能够绕铰接轴5转动，从而实现对交叉角度的改变。当采用一对X形组件时，两个X形组件之间通过连接杆9相连接，形成双面X形结构。当采用两对或以上X形组件时，相邻的两个X形组件之间通过角部连接件12或其它活动连接件相连接，X形组件组合连接而成，形成了边长可调的多面体结构。

本发明爬升平台在使用时安装在风电塔筒1的外壁上，能够沿着风电塔筒1的外壁进行上下爬升，同时还能很好的适应风电塔筒1下粗上细的圆台体结构。本发明爬升平台作为一个用于自动爬升风电塔筒的平台，能够根据实际的任务需要搭载不同的设备，比如：叶片清洗装置、叶片喷涂装置、检测装置、图像采集装置等，形成不同的任务模块，用于完成对风电叶片的清洗、检测、喷涂以及其他维护作业。爬升平台在风电塔筒1上的移动采用轮式驱动，爬升平台上安装有一对或多对滚动轮座组件10，滚动轮座组件10上安装有滚动轮11，滚动轮11上安装有驱动电机。滚动轮11的外轮缘具有一定的弹性并且能够产生较大的摩擦力，滚动轮11与风电塔筒1的外壁相紧贴，借助于滚动轮11与风电塔筒1外壁之间的摩擦力实现上下稳定爬升。

同一个X形组件上的第一变径杆件3与第二变径杆件4之间安装有垂直伸缩装置8，垂直伸缩装置8伸长后能够将第一变径杆件3和第二变径杆件4打开，使得交叉角度变大；垂直伸缩装置8缩短后使得第一变径杆件3与第二变径杆件4之间的交叉角度变小。垂直伸缩装置8可以采用多种结构形式，例如电动伸缩杆结构、气动伸缩杆结构或者液压伸缩杆结构等。垂直伸缩装置8的具体安装位置如下：在第一变径杆件3位于上方的一端安装有上铰接座6，位于同一侧下方的第二变径杆件4一端安装有下铰接座7，上铰接座6与下铰接座7之间安装有垂直伸缩装置8，第一变径杆件3的另一端安装有下铰接座7，第二变径杆件4另一端安装有上铰接座6，位于另一侧的上铰接座6与下铰接座7之间也安装有垂直伸缩装置8。

“X”形自适应变径抱紧爬升平台套在风电塔筒1的外壁上，”X”形自适应变径抱紧爬升平台由多个X形组件15通过连接件组合连接而成，相邻两个X形组件15上安装有垂直伸缩装置8和转向装置16。转向装置16包括转向电机支架17、转向电机18、联轴器19、转向轮座20以及兼容全向轮21，转向电机支架17安装在X形组件15上，转向电机支架17上安装有转向电机18，转向电机18的输出轴通过联轴器19与转向轮座20相连接，转向轮座20上安装有兼容全向轮21，兼容全向轮21与风电塔筒1的外壁相紧贴。在使用时，可以通过控制转向电机18的运动，来驱动兼容全向轮21进行转向运动，从而控制整个设备达到所需要的位置。

由于风电塔筒1为下粗上细的圆台体结构，如果从下部开始向上爬升而不具有任何变径功能的话，势必造成爬升设备结构庞大，重量和体积大，不便于作业与运输的问题。本发明采用的“X”形自适应变径抱紧爬升平台能很好的解决这一问题，能够很好的适应不同高度风电塔筒外径大小的变化。在向上爬升的过程中，风机塔筒1的直径逐渐变小，此时垂直伸缩装置8逐步伸长，提供变径动力，改变X形组件的交叉角度，多组X形组件的变径角度开始增大，导致整个机构的最大内切圆变小，通过滚动轮11和兼容全向轮21来贴紧塔身，从而实现变径抱紧功能。

“X”形自适应变径抱紧爬升平台的外侧安装有水平伸缩装置22，水平伸缩装置22的外端固定有挂载设备框架23，挂载设备框架23的框架内区域为检修维护风电叶片2的区域，挂载设备框架23安装有挂载设备24，挂载设备24对应于风电叶片2进行设置。挂载设备24包括清洗装置、喷涂装置、检测装置、图像采集装置等各种用于对风电叶片2进行维护的装置。“X”形自适应变径抱紧爬升平台14的上端转角处设置有多个吊挂点25，吊挂点25便于安装固定吊挂缆绳，进行吊装作业。

以上内容是结合具体实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的简单修改和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，包括风电塔筒（1），其特征在于：所述风电塔筒（1）的外壁上设置有由一对或多对X形组件构成的爬升平台，每个X形组件包括第一变径杆件（3）、第二变径杆件（4）以及铰接轴（5），第一变径杆件（3）和第二变径杆件（4）的中部通过铰接轴（5）相铰接，同一个X形组件上的第一变径杆件（3）与第二变径杆件（4）之间安装有垂直伸缩装置（8），相邻的两个X形组件（15）通过连接杆（9）或角部连接件（12）组合连接而成，爬升平台上安装有一对或多对滚动轮座组件（10），滚动轮座组件（10）上安装有滚动轮（11），滚动轮（11）上安装有驱动电机。

2.根据权利要求1所述的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，其特征在于：所述爬升平台由两个或两个以上X形组件组合连接而成，形成边长可调的多面体结构。

3.根据权利要求1所述的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，其特征在于：所述第一变径杆件（3）位于上方的一端安装有上铰接座（6），位于同一侧下方的第二变径杆件（4）一端安装有下铰接座（7），上铰接座（6）与下铰接座（7）之间安装有伸缩装置（8），第一变径杆件（3）的另一端安装有下铰接座（7），第二变径杆件（4）另一端安装有上铰接座（6），位于另一侧的上铰接座（6）与下铰接座（7）之间也安装有垂直伸缩装置（8）。

4.根据权利要求1所述的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，其特征在于：所述爬升平台套在风电塔筒（1）的外壁上，2面X形组件（15）通过连接杆（9）组合连接，4面及以上X形组件通过角部连接件（12）组合连接,，相邻两个X形组件（15）上安装有垂直伸缩装置（8）和转向装置（16）。

5.根据权利要求1所述的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，其特征在于：所述转向装置（16）包括转向电机支架（17）、转向电机（18）、联轴器（19）、转向轮座（20）以及兼容全向轮（21），转向电机支架（17）安装在X形组件（15）上，转向电机支架（17）上安装有转向电机（18），转向电机（18）的输出轴通过联轴器（19）与转向轮座（20）相连接，转向轮座（20）上安装有兼容全向轮（21），兼容全向轮（21）与风电塔筒（1）的外壁相紧贴。

6.根据权利要求1所述的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，其特征在于：所述连接杆（9）的中部通过滚动轮座组件（10）安装有滚动轮（11），可根据功能需求在滚动轮（11）上安装驱动电机作为平台爬升动力，角部连接件（12）上安装有角部滚轮（13）。

7.根据权利要求4所述的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，其特征在于：所述平台的外侧可安装有水平伸缩装置（22），水平伸缩装置（22）的外端固定有挂载设备框架（23），挂载设备框架（23）的框架内区域为检修维护风车叶片（2）的区域，挂载设备框架（23）上安装有挂载设备（24），挂载设备（24）对应于风电叶片（2）进行设置。

8.根据权利要求1所述的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，其特征在于：所述“X”形自适应变径抱紧爬升平台（14）的上端转角处设置有多个吊挂点（25）。

9.根据权利要求7所述的风电塔筒“X”形自适应变径抱紧爬升平台，其特征在于：所述挂载设备（24）包括清洗装置、喷涂装置、检测装置或者图像采集装置。

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