CN110770437A - 用于组装风力涡轮机的方法和风力涡轮机系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于组装风力涡轮机的方法，包括：将升降机托架(27)附接到机舱(9)以形成托架‑机舱组件(27、9)；以及将托架‑机舱组件(27、9)作为单元安装到塔架(3)上。

Description

用于组装风力涡轮机的方法和风力涡轮机系统
本发明涉及一种用于组装风力涡轮机的方法和风力涡轮机系统。本发明还涉及一种船只(诸如船)，其可用于运输转子-机舱组件；用于风力涡轮机的升降机托架；以及用于维修风力涡轮机的方法。
安装风力涡轮机是每个风能项目(尤其是海上风力项目)的高风险、高成本的部分。如何执行此过程、如何使用设备、流程和规划是满足项目计划和预算的关键。
海上风力项目现在正在使用更大的涡轮机在离海岸更远的地点和更深的水域中以更大的容量开发。这些开发对其成本有效的安装以及在项目的运行寿命期间维修和更换主要部件提出了额外的技术挑战。
迄今为止，用于安装海上涡轮机的发展轨迹是部署更大的自升式起重船只，该起重船只具有在更深的水域中操作的能力，然而它们非常昂贵并且限制了在技术上和商业上可行的最大水深。在现在正在开发的一些区域中，沿岸水深迅速超过对于自升式船只的当前60m极限，并且使用这种安装方法是不切实际的。使用大型半潜式起重船只的替代解决方案甚至比自升式起重船只更昂贵并且更不可行。
此外，由于多变的海上天气条件，以及风和浪对安装过程的影响，可用于安装风力涡轮机的时间段通常相对较短。当将转子-机舱组件从船只传送到塔架时，风和浪会带来麻烦并进一步缩小了安装的机会。因此，希望具有一种用于将转子-机舱组件传送到塔架的改进装置，其能够在一定程度上减轻风和浪对船只的影响。
在陆地上安装风力涡轮机也会出现类似的问题。较大的塔架难以将转子-机舱组件升高并安装到塔架上，于是增加安装风力涡轮机的速度以改善风电场的经济性的愿望更为强烈。出于维护和修理的目的，进入涡轮机也存在困难。
因此，需要一种新的方法来运输、安装和维修涡轮机。
为了解决这些问题中的一些，已经提出使用升降机系统来将转子-机舱组件从塔架的基部提升到塔架的顶部并且将转子-机舱组件旋转到位，例如参见US6888264和US2012/0328442。这些布置旨在用于陆基风力涡轮机，然而，还没有令人满意地解决从运载车辆到塔架的顶部的集成传送系统。在这些示例中，升降机托架在塔架的基部附接到轨道。机舱附接到升降机托架，转子安装在机舱的顶部以完成转子-机舱组件。转子轮毂大致面向上。因此，机舱具有大致竖直的定向。转子叶片具有大致水平的取向。然后升降机将转子-机舱组件提升到塔架的顶部，并使转子-机舱组件旋转大约90度。涡轮机在塔架的顶部固定到位。该方法已经在陆上塔架的情况下提出，因为可以通过卡车输送部件，并且提供起重机来进行现场组装过程以构造转子-机舱组件，然而该方法不太适合于在海上塔架的情况下使用，在海上塔架的情况下更难以进行现场组装。而且，由于风和浪的影响以及恶劣的天气条件，通常存在用于组装风力涡轮机的非常有限的时间范围，因此需要重新定义升降机概念，以便使一般方法更适合于海上环境。
已知系统的另一个问题是，转子-机舱组件由升降机托架支撑的方式。转子-机舱组件由升降机托架支撑的方式对为了使机舱从竖直取向旋转到水平取向所需的驱动力的大小具有显著影响。
所提出的系统的另一个问题是，大多数塔架具有比基部窄的顶部。因此，安装在塔架上的升降机轨道朝向塔架的基部在其间可具有较大的间隙，而在塔架的顶部在其间具有较小的间隙。升降机所使用的任何驱动系统都应该解决这个问题。
当然，尽管任何这样的改进主要针对海上环境，但是本领域技术人员应当理解，这些改进也可以应用于陆上风电场。
因此，本发明试图提供一种用于组装风力涡轮机的方法和风力涡轮机系统，其可减轻上述问题中的至少一个，或者至少提供了现有系统的替代方案。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于组装风力涡轮机的方法，包括：将升降机托架附接到机舱以形成托架-机舱组件；以及将托架-机舱组件安装到塔架上。
本发明提供了一种预组装的托架-机舱组件(具有或不具有转子)，其作为单元安装在塔架的侧面上。也就是说，在升降机托架附接到机舱之后，机舱安装到塔架上。这加速了现场组装过程。本发明可用于陆上和海上风力涡轮机。本发明特别适用于海上风力涡轮机，因为由于多变的天气条件，组装风力涡轮机的机会通常有限。本发明提供了一种新的解决方案，不仅用于运输和安装转子-机舱组件，而且便于维修风力涡轮机，其目的是使得安装和维修都比现有起重机系统和任何提出的升降机系统更快、更安全和更经济。这允许涡轮机的转子-机舱组件的安装和移除，而不需要大型起重机船只并且在短时间内。当涡轮机安装在深水中和/或远离海岸的位置时，本发明尤其具有竞争力。这与世界许多地区海上风力发展的当前增长相匹配，海上风力发展越来越向深水和更远的海上方向发展。随着涡轮机变得更大并且安装在更高的塔架上，本发明越来越合乎需要。这是因为较大的涡轮机需要特殊的设备来安装它们，例如较高的起重机、较大的船只等。这种特殊设备需要更多的投资来安装风电场，这增加了风险。这也意味着很少有专门设备可用于安装风电场。
该方法可以包括将托架-转子-机舱组件作为单元运输到塔架。例如，托架-机舱组件可以在制造场所组装，然后作为单元运输到风力涡轮机塔架。替代地，机舱、转子轮毂、转子叶片和升降机托架可以作为单独的部件运输到塔架。对于陆基塔架，机舱、转子轮毂、转子叶片和升降机托架可以由卡车运输到塔架。至少托架和机舱在附接到塔架之前预先组装到托架-机舱组件中。
该方法可以包括将转子附接到机舱上，并且将托架-转子-机舱组件安装到塔架上。因此，该方法提供了将托架-转子-机舱组件作为单元安装到塔架上。即，在将该组件安装到塔架之前制造托架-转子-机舱组件。这是海上安装的优选方法。
该塔架可以位于海上，并且该方法包括通过船只(诸如船)将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件运输到塔架，并且将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从船只传送到塔架。在优选实施例中，船只基本上是传统的船，其已经改进以运输至少一个组件。也就是说，根据本发明，船只不必是自升式起重机船只或大型半潜式起重机船只。
船只可以包括用于将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从船只传送到海上风力涡轮机塔架的平台系统。在优选实施例中，平台系统包括：可移动平台、控制系统、至少一个致动器和至少一个传感器，其中控制系统布置成响应于从至少一个传感器接收的信号自动控制至少一个致动器的操作以调节可移动平台的取向。该控制系统布置成解释了船只的运动，例如在传送期间由风和浪引起的运动。因此，平台系统在将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从船只传送到海上塔架时自动调节可移动平台的取向。可移动平台控制系统控制平台的定位，使得平台相对于塔架基本上保持静止，而与平台所附接的船只的运动无关。这解释了船只在传送过程中的移动。
该方法可以包括将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件安装在位于船只上的可移动支撑件上，使用可移动支撑件将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从储存位置移动到可移动平台上，并且将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从可移动平台传送到塔架。可移动支撑件安装在轨道上。在优选实施例中，可移动支撑件可沿着船只在纵向方向上移动。可移动平台可以朝向船只的一端安装，并且优选地朝向船只的船尾安装。在一些实施例中，可移动平台可以朝向船只的纵向侧(例如朝向船只的左舷或右舷侧)安装。可移动平台可以布置成跳板，使得它悬于船只的边缘之上。可以提供斜坡或升降机以用于将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件升高到平台的高度。
该方法可以包括将托架-转子-机舱组件在船只上安装在可移动支撑件上。优选地，托架-转子-机舱组件安装在可移动部件上，使得转子轮毂面向下朝向船只的船体。转子叶片从轮毂基本水平地向外突出。可移动支撑件支撑轮毂。可移动支撑件可以包括轮式底架。轮式底架安装在附接到船只甲板的轨道上。可移动支撑件可以包括可滑动的上架(uppercarriage)支撑件。上架支撑件安装在轮式底架上。上架支撑件布置成在附接到底架的轨道上滑动。上架支撑件包括基部和向上突出的臂，该臂布置成接收和支撑转子轮毂。
该方法可以包括用带条支撑转子叶片的端部。带条固定到机舱的最上端并张紧。这些带条防止了转子在运输过程中的不适当移动，并且当安装在船只上时增加了叶片尖端与海面之间的间隙。
该方法可以包括在第一位置处将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件初始安装到塔架的第一侧上。优选地，第一位置朝向塔架的下端定位。
该方法可以包括在第一位置处以这样的取向将托架-转子-机舱组件安装到塔架上，在该取向中转子轮毂总体上面向下朝向地面或海洋。转子叶片从轮毂基本水平地向外突出。当需要在塔架的顶部将机舱枢转到位时，以这种取向将托架-转子-机舱组件安装到塔架是有利的，因为托架能够将机舱支撑得更接近其重心，这使得枢转过程更容易。
塔架可以包括至少一个支撑结构。托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件可以包括至少一个支撑结构。该方法包括使托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的支撑结构与塔架的支撑结构接合，从而将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的重量支撑在塔架的第一侧上。在优选实施例中，塔架包括多个支撑结构，并且托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件包括多个支撑结构。优选地，支撑结构朝向塔架的下端定位。优选地，支撑结构位于塔架的第一侧上。应当理解，支撑结构可以包括许多形状和布置，例如凸耳、定位销、钩、凸形和凹形(例如凹槽)配合构件。支撑结构的目的是提供托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件与塔架之间的初始接合，并且支撑托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的重量，直到升降机托架与形成在塔架上的轨道接合。
托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件可以近似零加速度安装到塔架上。托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件非常重，通常在400至700吨的范围内。因此，托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件以非常低的速度和最小的加速度安装在塔架上。
塔架可以包括沿着塔架的长度布置的至少一个升降机轨道。轨道可以包括在新制造的塔架中。例如，出于维护目的，或者可以用新的转子-机舱组件替换现有的转子-机舱组件，可以将轨道改装到现有的风力涡轮机塔架上。
升降机托架可以包括用于可释放地接合轨道的装置。
用于可释放地接合轨道的装置可以包括至少一个可调轴承，该可调轴承布置成选择性地接合轨道。可调轴承可移动进入和脱离与轨道的接合。例如，可调轴承可以包括轴承表面，例如滚柱轴承或滑动轴承。致动器将轴承表面移入和移出与轨道的接合。轴承表面可以安装到支撑件，例如可枢转臂。该轴承或每个轴承布置成根据从控制器接收的控制信号选择性地接合其相应的轨道。
用于可释放地接合轨道的装置可以包括用于接合轨道的至少一个不可调轴承。在一些实施例中，该不可调轴承或每个不可调轴承包括滚子元件。在一些实施例中，该不可调轴承或每个不可调轴承包括滑动轴承。
该轨道或每个轨道可以具有大致T形的横截面。也就是说，横向于轨道的长度。
托架可以包括用于使升降机托架沿着升降机轨道移动的驱动系统。该方法包括启动驱动系统以使托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从第一位置向上移动到第二位置。优选地，第二位置邻近塔架的顶部。
驱动系统可以包括至少一个驱动源，例如电动马达或液压马达。该驱动系统可以包括变速器，并且优选地包括减速变速器。
驱动系统可以包括至少一个驱动单元。优选地，驱动单元包括至少一个驱动齿轮。至少一个驱动齿轮布置成可释放地接合升降机系统驱动齿，例如以齿条和小齿轮布置的形式。优选地，该驱动单元或每个驱动单元包括多个驱动齿轮。该驱动齿轮或每个驱动齿轮可以移入和移出与升降机系统驱动齿的接合。例如，由控制器控制的致动器可以布置成将该驱动齿轮或每个驱动齿轮移入和移出与升降机驱动齿的接合。在优选实施例中，升降机轨道包括驱动齿。在优选实施例中，该升降机轨道或每个升降机轨道包括内部驱动齿和外部驱动齿。优选地，该驱动单元或每个驱动单元包括布置成可释放地接合内部驱动齿的至少一个驱动齿轮和布置成可释放地接合外部驱动齿的至少一个驱动齿轮。
驱动系统可以包括第一和第二驱动单元。升降机系统可以包括第一组和第二组驱动齿。第一驱动单元布置成可释放地接合第一组驱动齿。第二驱动单元布置成可释放地接合第二组驱动齿。有利地，当托架沿轨道移动时，第一和第二驱动单元中的至少一个、优选每个的位置是可调节的。第一和第二驱动单元中的至少一个可朝向和远离第一和第二驱动单元中的另一个移动。这解释了塔架具有多组轨道，其中轨道之间的距离沿着塔架的长度变化。例如，一些塔架在顶部比在基部窄。
驱动系统可以包括用于锁定托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件相对于塔架的位置的锁定装置。例如，驱动源可以布置成锁定托架相对于轨道的位置。附加地或替代地，驱动系统可以包括棘轮机构，该棘轮机构布置成用于锁定托架相对于轨道的位置。
机舱可以枢转地附接到升降机托架。在优选实施例中，枢转轴线位于转子-机舱或机舱的重心处或附近。因此转子-机舱或机舱绕其重心旋转。例如，托架可以包括至少一个连接器臂，并且机舱可以包括至少一个凸缘。该连接器臂或每个连接器臂通过枢轴销可枢转地附接到至少一个凸缘。
该方法可以包括提供致动器装置，例如线性驱动器，例如液压油缸，并且使用致动器装置来使机舱或机舱-转子相对于升降机托架枢转。致动器使转子-机舱或机舱绕位于或邻近重心的枢转轴线旋转。线性驱动器枢转地附接到底架，优选地朝向底架的一端，例如底架的与机舱枢转地附接到底架的位置相对的端部。这使得当托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件到达塔架的顶部时，机舱或机舱-转子能够改变其相对于托架的取向。机舱或机舱-转子从在提升托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件时使用的基本上竖直的取向枢转到塔架的顶部处的基本上水平的取向。当机舱处于水平取向时，转子布置成基本上竖直的取向。这是机舱的正常操作取向。
该方法可以包括将机舱固定到塔架的顶部。通常，偏航轴承通过螺栓连接到塔架凸缘。通常手动施加螺栓。
升降机托架可以可释放地附接到机舱上。该方法包括例如通过移除将臂连接到凸缘的枢转销而将升降机托架从机舱脱离。这使得升降机托架能够与机舱分离，并返回到塔架的下端以重新使用。
该方法可以包括从机舱自动释放托架。可以提供致动器，以用于脱离托架和机舱之间的枢转连接。
该方法可以包括在托架-机舱组件安装在塔架上时将转子或其部件连接到机舱上。例如，当托架-机舱组件朝向塔架的下部定位时。这是用于陆上安装的优选方法。典型地，转子包括轮毂和转子叶片。当安装在塔架上时，轮毂和叶片可以分别附接到托架-机舱组件上，或者作为完整的转子。
根据本发明的另一方面，提供了一种风力涡轮机系统，包括：塔架、机舱和升降机托架，其中升降机托架预先附接到机舱以形成可安装到塔架上的托架-机舱组件。
该系统可以包括转子，其中该转子预先附接到该机舱上以便形成可安装到该塔架上的托架-转子-机舱组件。
塔架可以包括至少一个支撑结构。托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件包括布置成接合至少一个塔架支撑结构的至少一个支撑结构，以在塔架的第一侧上支撑托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的重量。在优选实施例中，塔架包括多个支撑结构，并且托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件包括多个支撑结构。优选地，支撑结构朝向塔架的下端定位。优选地，支撑结构位于塔架的第一侧上。应当理解，支撑结构可以包括许多形状和布置，例如凸耳、定位销，钩、凸形和凹形(例如凹槽)配合构件。支撑结构的目的是提供托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件与塔架之间的初始接合，并且支撑托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的重量，直到升降机托架与形成在塔架上的轨道接合。
塔架可以包括沿着塔架的长度布置的至少一个升降机轨道。
升降机托架可以包括用于可释放地接合轨道的附接装置。
用于可释放地接合轨道的装置可以包括至少一个可调轴承，该可调轴承布置成选择性地接合轨道。可调轴承可移动进入和脱离与轨道的接合。例如，可调轴承可以包括轴承表面，例如滚柱轴承或滑动轴承。致动器将轴承表面移入和移出与轨道的接合。轴承表面可以安装到支撑件，例如可枢转臂。该轴承或每个轴承布置成根据从控制器接收的控制信号选择性地接合其相应的轨道。
用于可释放地接合轨道的装置可以包括用于接合轨道的至少一个不可调轴承。在一些实施例中，该不可调轴承或每个不可调轴承包括滚子元件。在一些实施例中，该不可调轴承或每个不可调轴承包括滑动轴承。
该轨道或每个轨道可以具有大致T形的横截面。也就是说，横向于轨道的长度。
托架可以包括用于使升降机托架沿着升降机轨道移动的驱动系统。
驱动系统可以包括至少一个驱动源，例如电动马达或液压马达。该驱动系统可以包括变速器，并且优选地包括减速变速器。
驱动系统可以包括至少一个驱动单元。优选地，驱动单元包括至少一个驱动齿轮。至少一个驱动齿轮布置成可释放地接合升降机系统驱动齿，例如以齿条和小齿轮布置的形式。优选地，该驱动单元或每个驱动单元包括多个驱动齿轮。该驱动齿轮或每个驱动齿轮可以移入和移出与升降机系统驱动齿的接合。例如，由控制器控制的致动器可以布置成将该驱动齿轮或每个驱动齿轮移入和移出与升降机驱动齿的接合。在优选实施例中，升降机轨道包括驱动齿。在优选实施例中，该升降机轨道或每个升降机轨道包括内部驱动齿和外部驱动齿。优选地，该驱动单元或每个驱动单元包括布置成可释放地接合内部驱动齿的至少一个驱动齿轮和布置成可释放地接合外部驱动齿的至少一个驱动齿轮。
驱动系统可以包括第一和第二驱动单元。升降机系统可以包括第一组和第二组驱动齿。第一驱动单元布置成可释放地接合第一组驱动齿。第二驱动单元布置成可释放地接合第二组驱动齿。有利地，当托架沿轨道移动时，第一和第二驱动单元中的至少一个、优选每个的位置是可调节的。第一和第二驱动单元中的至少一个可朝向和远离第一和第二驱动单元中的另一个移动。这解释了塔架具有多组轨道，其中轨道之间的距离沿着塔架的长度变化。例如，一些塔架在顶部比在基部窄。
驱动系统可以包括用于锁定托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件相对于塔架的位置的锁定装置。例如，驱动源可以布置成锁定托架相对于轨道的位置。附加地或替代地，驱动系统可以包括棘轮机构，该棘轮机构布置成用于锁定托架相对于轨道的位置。
机舱可以枢转地附接到升降机托架。在优选实施例中，枢转轴线位于转子-机舱或机舱的重心处或附近。因此转子-机舱或机舱绕其重心旋转。例如，托架可以包括至少一个连接器臂，并且机舱可以包括至少一个凸缘。该连接器臂或每个连接器臂通过枢轴销可枢转地附接到至少一个凸缘。
托架可以包括致动器装置，例如液压油缸或线性驱动器，其布置成使机舱或机舱-转子相对于升降机托架枢转。这使得当托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件到达塔架的顶部时，机舱或机舱-转子能够改变其相对于托架的取向。机舱或机舱-转子从在提升托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件时使用的基本上竖直的取向枢转到塔架的顶部处的基本上水平的取向。当机舱处于水平取向时，转子布置成基本上竖直的取向。这是机舱的正常操作取向。
该升降机托架可以可释放地附接到机舱上。例如，可以移除枢轴销，从而将连接器臂与机舱凸缘分离。这使得升降机托架能够与机舱分离，并返回到塔架的下端以重新使用。
该系统可以包括用于从机舱自动释放托架的致动器装置。可以提供致动器，以用于脱离托架和机舱之间的枢转连接。
该系统可以包括用于将托架连接到动力源和控制系统中的至少一者的脐带缆线。
该系统可以包括用于将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件运输到塔架的船只(诸如船)。船只包括用于将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从船只传送到塔架的平台系统。平台系统包括可移动平台、控制系统、至少一个致动器和至少一个传感器。控制系统布置成响应于从至少一个传感器接收的信号自动控制至少一个致动器的操作，以调节该可移动平台的取向，从而解决船只的移动。例如，由风和浪引起。因此，平台系统在将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从船只传送到塔架的同时自动调节可移动平台的取向。可移动平台控制系统控制平台的定位，使得平台相对于塔架基本上保持静止，而与平台所附接的船只的运动无关。这解释了船只在传送过程中的移动。
该系统可以包括位于船只上的至少一个可移动支撑件。可移动支撑件布置成将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从储存位置移动到可移动平台上。可移动支撑件布置成用于接收托架-转子机舱组件，使得转子轮毂面向下朝向船只的船体。转子叶片从轮毂基本水平地向外突出。可移动支撑件布置成接合轮毂。可移动支撑件安装在轨道上。在优选实施例中，可移动支撑件可沿着船只在纵向方向上移动。可移动支撑件可以包括轮式底架。轮式底架安装在附接到船只甲板的轨道上。可移动支撑件可以包括可滑动的上架支撑件。上架支撑轮毂。上架支撑件安装在轮式底架上。上架支撑件布置成在附接到底架的轨道上滑动。上架支撑件包括基部和向上突出的臂，该臂布置成接收和支撑转子轮毂。可移动平台可以朝向船只的一端安装，并且优选地朝向船只的船尾安装。在一些实施例中，可移动平台可以朝向船只的纵向侧(例如朝向船只的左舷或右舷)安装。可移动平台可以布置成跳板，使得它悬于船只的边缘之上。可以提供斜坡或升降机以用于将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件升高到平台的高度。
可移动支撑件可以布置成以这样的取向将托架-转子-机舱组件支撑在船只上，即，使得转子轮毂面向下朝向船只的底部。转子叶片从轮毂基本水平地向外突出。可移动支撑件支撑轮毂。
可移动平台可以布置成在第一位置处将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件安装到塔架的第一侧上。优选地，第一位置朝向塔架的下端定位。
可移动平台可以布置成在第一位置处以取向将托架-转子-机舱组件安装到塔架上，在该取向中该转子轮毂总体上面向下朝向地面或海洋。转子叶片从轮毂基本水平地向外突出。当需要在塔架的顶部将机舱枢转到位时，以这种取向将托架-转子-机舱组件安装到塔架是有利的，因为托架能够将机舱支撑得更接近其重心，这使得枢转过程更容易。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于组装风力涡轮机的方法，包括：将转子附接到机舱；将升降机托架附接到机舱以形成托架-涡轮机-转子组件；以及将托架-涡轮机-转子组件安装到塔架上。
根据本发明的另一方面，提供了一种船只(诸如船)，其包括平台系统，用于将负载从船只传送到接收结构，例如海上风力涡轮机塔架，该负载例如为托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件。平台系统包括可移动平台、控制系统、至少一个致动器和至少一个传感器，其中控制系统布置成响应于从至少一个传感器接收的信号控制至少一个致动器的操作以调节可移动平台的取向。这解释了在将负载传送到接收结构时由例如风和浪引起的船只的运动。
可移动平台可以朝向船只的一端安装，并且优选朝向船只的船首安装。可移动平台可以布置成跳板，使得它悬于船只的边缘之上。优选地，控制系统布置成将可移动平台保持在基本上水平的取向。优选地，可移动平台控制系统控制平台的定位，使得平台相对于塔架基本上保持不动，而与平台所附接的船只的运动无关。这解释了船只在传送过程中的移动。
致动器可以包括液压油缸。优选地，提供多个液压油缸。例如，提供3到6个致动器来控制可移动平台的取向。
船只可以包括斜坡，以用于将可移动支撑件升高到可移动平台，并且因此将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件升高到可移动平台。
船只可以包括用于将可移动支撑件升高到可移动平台的升降机，并且因此将托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件升高到可移动平台。
可移动平台可以移动到从可移动支撑件接收负载的位置。
可移动支撑件可以包括轮式底架。轮式底架安装在附接到船只甲板的轨道上。
可移动支撑件可以包括可滑动支撑件。可滑动支撑件安装在轮式底架上。可滑动支撑件布置成在附接到底架的轨道上滑动。可滑动支撑件包括基部和向上伸出的臂，该臂布置成用于接收和支撑转子轮毂。
可移动平台可以包括轨道。可滑动支撑件布置成从底架轨道滑动到可移动平台轨道上。
根据本发明的另一方面，提供了一种升降机托架，其与包括至少一个升降机轨道的风力涡轮机塔架一起使用。
升降机托架可以包括用于可释放地接合轨道的附接装置。
用于可释放地接合轨道的装置可以包括至少一个可调轴承，该可调轴承布置成选择性地接合轨道。可调轴承可移动进入和脱离与轨道的接合。例如，可调轴承可以包括轴承表面，例如滚柱轴承或滑动轴承。致动器将轴承表面移入和移出与轨道的接合。轴承表面可以安装到支撑件，例如可枢转臂。该轴承或每个轴承布置成根据从控制器接收的控制信号选择性地接合其相应的轨道。
用于可释放地接合轨道的装置可以包括用于接合轨道的至少一个不可调轴承。在一些实施例中，该不可调轴承或每个不可调轴承包括滚子元件。在一些实施例中，该不可调轴承或每个不可调轴承包括滑动轴承。
该轨道或每个轨道可以具有大致T形的横截面。也就是说，横向于轨道的长度。
托架可以包括用于使升降机托架沿着升降机轨道移动的驱动系统。
该驱动系统可以包括至少一个驱动源，例如电动马达或液压马达。该驱动系统可以包括变速器，并且优选地包括减速变速器。
驱动系统可以包括至少一个驱动单元。优选地，驱动单元包括至少一个驱动齿轮。至少一个驱动齿轮布置成可释放地接合升降机系统驱动齿，例如以齿条和小齿轮布置的形式。优选地，该驱动单元或每个驱动单元包括多个驱动齿轮。该驱动齿轮或每个驱动齿轮可以移入和移出与升降机系统驱动齿的接合。例如，由控制器控制的致动器可以布置成将该驱动齿轮或每个驱动齿轮移入和移出与升降机驱动齿的接合。在优选实施例中，升降机轨道包括驱动齿。在优选实施例中，该升降机轨道或每个升降机轨道包括内部驱动齿和外部驱动齿。优选地，该驱动单元或每个驱动单元包括布置成可释放地接合内部驱动齿的至少一个驱动齿轮和布置成可释放地接合外部驱动齿的至少一个驱动齿轮。
驱动系统可以包括第一和第二驱动单元。升降机系统可以包括第一组和第二组驱动齿。第一驱动单元布置成可释放地接合第一组驱动齿。第二驱动单元布置成可释放地接合第二组驱动齿。有利地，当托架沿轨道移动时，第一和第二驱动单元中的至少一个、优选每个的位置是可调节的。第一和第二驱动单元中的至少一个可朝向和远离第一和第二驱动单元中的另一个移动。这解释了塔架具有多组轨道，其中轨道之间的距离沿着塔架的长度变化。例如，一些塔架在顶部比在基部窄。
驱动系统可以包括用于锁定托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件相对于塔架的位置的锁定装置。例如，驱动源可以布置成锁定托架相对于轨道的位置。附加地或替代地，驱动系统可以包括棘轮机构，该棘轮机构布置成用于锁定托架相对于轨道的位置。
升降机托架布置成可枢转地附接到机舱。在优选实施例中，枢转轴线位于转子-机舱或机舱的重心处或附近。因此转子-机舱或机舱绕其重心旋转。例如，托架可以包括至少一个连接器臂，并且机舱可以包括至少一个凸缘。该连接器臂或每个连接器臂通过枢轴销可枢转地连接到至少一个凸缘。
托架可以包括致动器装置，例如液压油缸或线性驱动器，其布置成相对于升降机托架枢转机舱或机舱-转子。这使得当托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件到达塔架的顶部时，机舱或机舱-转子能够改变其相对于托架的取向。机舱或机舱-转子从在提升托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件时使用的基本上竖直的取向枢转到塔架的顶部处的基本上水平的取向。当机舱处于水平取向时，转子布置成基本上竖直的取向。这是机舱的正常操作取向。
升降机托架可以可释放地附接到机舱上。例如，可以移除枢轴销，从而将连接器臂与机舱凸缘分离。这使得升降机托架能够与机舱分离，并返回到塔架的下端以重新使用。
托架可以包括用于从机舱自动释放托架的致动器装置。可以提供致动器，以用于脱离托架和机舱之间的枢转连接。
托架可以包括用于将托架连接到动力源和控制系统中的至少一者的脐带缆线。
在一些实施例中，托架包括附接到其上的平台，以用于支撑维护工人和/或维护设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于维修风力涡轮机的方法，包括：提供风力涡轮机塔架，该风力涡轮机塔架具有附接于此的至少一个升降机轨道；将升降机托架附接到至少一个升降机轨道，所述升降机托架包括附接于此以用于维护工人和/或维护设备的平台，并且使升降机托架沿着至少一个轨道移动至维修位置。维护工作在维修位置进行。这可以包括移除现有的风力涡轮机设备，安装新设备和/或修理现有设备。
根据本发明的另一方面，提供了一种风力涡轮机系统，其包括塔架和升降机系统，该升降机系统包括附接到塔架的至少一个轨道和可移动地安装到至少一个轨道的托架，其中托架包括附接于此以用于支撑维护工人和/或维护设备的平台。至少一个升降机轨道可以改装到预先存在的风力涡轮机塔架上或者可以包括在新的塔架中。
在优选实施例中，升降机轨道从塔架的下部朝向塔架的上部延伸。
在一些实施例中，平台包括用于接收转子叶片的孔或凹槽。因此，平台环绕叶片。这使得能够检查刀片的所有侧面。
在一些实施例中，托架-平台组件包括起重机。优选地，起重机包括液压单臂起重机。
升降机系统安装在塔架的外侧上。
托架包括底架并且平台基本上垂直于底架布置。当托架附接到至少一个轨道上时，平台基本上水平地布置。
在优选实施例中，平台包括安全轨道。例如，安全轨道可以围绕平台的周边延伸。
托架可以包括本文描述的托架的任何其他特征，例如附接系统和驱动系统。
根据本发明的另一方面，提供了一种风力涡轮机系统，包括：塔架、机舱和包括升降机托架的升降机系统。
现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明的风力涡轮机系统；
图2是来自图1的风力涡轮机系统的托架和轨道系统的底面的等距视图；
图3是图2的托架和轨道系统的底面的平面图；
图4a是来自图2的托架和轨道系统的一端的等距视图；
图4b是来自图2的托架和轨道系统的一端的端视图；
图5是图2的托架和轨道系统的侧视图；
图6至图13示出了根据本发明的风力涡轮机组装方法中的步骤；
图14a是包括用于维护工作的平台的托架和轨道系统的等距视图；
图14b和14c示出了替代维护平台，每个维护平台包括起重机；
图15展示了借助于托架将托架-转子-机舱组件传送到船上；
图16示出了船设计的变型，其中可移动平台位于船的一侧；以及
图17示出了托架的变型，其中驱动单元以能够调节驱动单元的位置的方式安装到托架框架。
图1示出了根据本发明的风力涡轮机系统1。风力涡轮机系统1包括塔架3、机舱9、转子11(组合的转子11和机舱9在下文中称为转子-机舱组件11、9)和用于将转子-机舱组件11、9提升到塔架3上的升降机系统7。转子11包括轮毂13和多个叶片15，通常为两个或三个叶片15。
塔架3是海上塔架。优选地，塔架3具有单个管状结构。然而，其他布置也是可能的。例如，塔架3可以具有通过钢格构连接的多个管状结构，通常为三个。塔架3具有基部17和顶部19。塔架3包括安装在塔架的外表面上的多个支撑结构20。支撑结构20为钩的形式，但是也可以使用其他构造。
升降机系统7包括安装在塔架3的外表面的一对轨道21。轨道21a、21b沿着塔架的长度的至少大部分延伸，典型地从邻近基部17的位置延伸到邻近塔架的顶部19的位置。图4a和4b最佳地示出了，每个轨道21a、21b具有大致T形的横截面。每个轨道21包括沿着轨道的长度延伸的内齿和外齿23a、23b、25a、25b。
升降机系统7包括托架27。托架27包括底架29、用于将托架附接到轨道21a、21b的轨道附接系统31和用于沿轨道21a、21b移动托架27的驱动系统33。托架27还包括用于将托架27可枢转地附接到机舱9的连接器组件35和用于使机舱9相对于底架29枢转的驱动器37。
轨道附接系统31包括用于接合轨道21的四组滚柱轴承41。两组滚柱轴承41接合第一轨道21a，并且两组滚柱轴承41接合第二轨道21b。滚柱轴承41位于底架的底面43上，即，当托架27附接到塔架上时面向塔架3的一侧。滚柱轴承41接合轨道的最外表面45。轨道附接系统31包括用于选择性地接合轨道21的四组可调滚柱轴承47。两组可调滚柱轴承47选择性地接合第一轨道21a，并且两组可调滚柱轴承47选择性地接合第二轨道21b。可调滚柱轴承47位于底架的底面43上。每个可调滚柱轴承47包括一对弯曲臂51。每个臂51朝向一端枢转地附接到底座29。多组滚子53朝向每个臂51的自由端定位。致动器响应于从控制器接收的控制信号调节臂51的位置。控制器布置成选择性地将多组滚子53移入和移出与它们各自的轨道21a、21b的接合。滚子53布置成接合面向塔架的轨道表面49。当托架27安装在塔架上时，轴承47处于打开、脱离位置。控制器致动致动器以将滚子53移入与它们各自的轨道21a、21b的接合。这将托架27牢固地附接到轨道21a、21b上，并且托架27已准备好沿着轨道移动。
驱动系统33包括至少一个驱动源55(例如电动马达)、以及用于接合轨道上的内齿23a和外齿25a的齿轮装置。包括一组六个齿轮的第一驱动单元56布置成与第一轨道21a上的齿接合：内部一组三个齿轮57与内齿23a接合，并且外部一组三个齿轮59与外齿25a接合。包括一组六个齿轮的第二驱动单元56布置成与第二轨道21b上的齿接合：内部一组三个齿轮57与内齿23b接合，并且外部一组三个齿轮59与外齿25b接合。驱动源55布置成直接或通过传送装置使齿轮57旋转。当齿轮57、59旋转时，托架27沿着轨道21a、21b移动。驱动系统33包括棘轮机构，以防止托架27例如在电力故障的情况下从塔架3掉落。棘轮是可释放的，以使托架27能够沿着塔架向下移动。在优选布置中，驱动系统33布置成选择性地接合轨道21a、21b。例如，驱动系统33可以包括用于控制第一和第二驱动单元56的操作的控制器和致动器。致动器布置成响应于来自控制器的控制信号将齿轮57、59移入和移出与它们各自的齿23a、25a、23b、25b的接合。因此，当托架27安装到塔架3上时，齿轮57、59可以处于脱离位置，并且可以移动到接合位置以沿着轨道21a、21b驱动托架。
托架9包括托架支撑结构39。托架支撑结构39布置成当托架-涡轮机组件最初附接到塔架3上时与塔架3上的塔架支撑结构20接合。塔架支撑结构20布置成支撑托架-转子-机舱组件27、9、11的重量，直到轨道附接系统31接合轨道并且驱动系统33接合。
连接器组件35包括从底架29向上突出的臂59。臂59相对于底架的平面倾斜。臂59伸出底架的前缘61之外。枢轴销63将臂59与机舱壳体上或单独的适配器板(未示出)上的接收结构65连接，该适配器板可固定在偏航轴承和塔架顶部凸缘之间。因此，转子-机舱组件11、9枢转地附接到托架的底架29。优选地，接收结构65大致位于转子-机舱组件11、9的重心处。这减小了使转子-机舱组件11、9相对于底架29枢转所需的力。驱动器37优选地包括线性驱动器，例如液压油缸。线性驱动器37的长度是可调节的，并且通常是可伸缩调节的。提供控制器以可控地调节线性驱动器的长度，例如液压控制器。驱动器37朝向线性驱动器的第一端67枢转地附接到底架29。线性驱动器的第二端69布置成与机舱9或轮毂13接合，以使风转子-机舱组件11、9相对于底架29枢转。这通过在适当的时候调节线性驱动器37的长度来实现。
在将组件11、9安装到塔架3的一侧上之前，托架27附接到转子-机舱组件11、9。这使得能够实现快速的组装时间，这对于海上风电场是特别重要的，在海上风电场中，多变的天气可提供有限的机会来组装风力涡轮机。特别地，托架27通过枢轴销63可释放地附接到机舱9。通过手动地或借助于致动器移除枢轴销63，托架27可以与转子-机舱组件11、9分离，当头部位于塔架的顶部19时。这使得托架27能够返回到塔架的基部以便重新使用。
托架27还包括对准传感器，以帮助将托架-转子-机舱组件27、11、9安装到塔架3上。
对于海上风电场，托架-转子-机舱组件27、11、9通过船71运输到塔架3。船71基本上是传统的船，其已经修改为运输至少一个、并且典型地两个或三个托架-转子-机舱组件27、11、9。即，根据本发明，船不必是能够将其船体从水中升起的起重机型船或半潜式起重机船。
每个托架-转子-机舱组件27、11、9安装在船的甲板上的单独的可移动支撑件73上。托架-转子-机舱组件27、11、9由可移动支撑件73以这样的方式支撑，即，使得转子轮毂13大致面向下朝向船甲板，并且转子11大致水平地布置。可移动支撑件73支撑轮毂13。机舱9从轮毂13向上突出。可移动支撑件73安装在轨道75上。可移动支撑件73以及安装在其上的托架-转子-机舱组件27、11、9可沿轨道75移动。轨道75将可移动支撑件73和托架-转子-机舱组件27、11、9引导到传送位置。
可移动支撑件73包括轮式底架74。轮式底架包括位于上表面上的轨道76。可移动支撑件73包括可滑动上架78。可滑动上架78安装在底架74上并布置成沿轨道76滑动。上架78包括基部80和布置成接合和支撑转子轮毂13的支撑臂82。
船71包括用于将托架-转子-机舱组件27、11、9从船71传送到塔架3的平台系统77。平台系统77包括可移动平台79、控制系统81、致动器83(诸如液压油缸)和传感器。控制系统81布置成响应于从传感器接收的信号自动控制致动器83的操作以调节可移动平台79的取向，以解决在将托架-转子-机舱组件27、11、9从船只71传送到塔架3时由于风和浪引起的船只的运动。控制系统81调节可移动平台79的取向，以试图将平台79保持在基本上水平的取向，而与船的甲板的取向无关。可移动平台控制系统控制平台的定位，使得平台相对于塔架基本上保持静止，而与平台所附接的船只的运动无关。这解释了船只在传送过程中的运动。典型地，该系统包括3到6个致动器83。
可移动平台79可以朝向船71的一端定位，并且优选地朝向船的船尾定位。可移动平台79布置成跳板，使得它悬于船的边缘之上。
优选地，可移动平台包括轨道84，并且上架78布置成沿着轨道84在平台上滑动。因此，可移动支撑件73以及托架-转子-机舱组件27、11、9可从储存位置移动到平台79上。由此，托架-转子-机舱组件27、11、9可以传送到塔架3。优选地，船包括斜坡78，以用于将托架-转子-机舱组件27、11、9升高到可移动平台79的高度。轨道75沿斜坡78向上延伸。
现在将参照图1和图6至图13描述组装海上风力涡轮机的方法。
塔架3架设在海上风电场位置处。塔架3包括升降机轨道21a、21b。
托架-转子-机舱组件27、11、9通过将转子11附接到机舱9并将托架27枢转地连接到机舱9来组装。这通常发生在码头边。支撑带条40可用于将转子13的尖端连接到机舱9以用于额外支撑。转子叶片15是非常柔性的，并且重力负载在运输过程中倾向于使它们向下弯曲，并且如果不受约束，它们将以大振幅振动。带条40防止转子叶片15在运输期间弯曲并增加转子叶片尖端与水之间的间隙。带条40可拆卸地附接到转子。托架27通常锁定在水平方向上以便运输(见图1和6)。每个托架-转子-机舱组件27、11、9装载到船71上。每个托架-转子-机舱组件27、11、9的头部安装在可移动支撑件73上，使得转子轮毂13大致面向下朝向船的甲板，并且转子11大致水平地布置(见图1)。
船71行进至塔架3。船71经操纵就位，使得可移动平台79邻近塔架的基部17。托架-转子-机舱组件27、11、9运输到可移动平台79上。
脐带缆线连接到托架27。脐带缆线向托架27供电。脐带缆线便于在托架27和位于船71上的控制系统之间传输控制信号和状态信息。遥控台连接到脐带缆线。遥控台布置成向托架27发送控制信号。遥控台能够通过人工干预将控制信号发送到托架27，例如控制附接系统31、驱动系统33以调节托架27在轨道21a、21b上的位置，控制线性驱动器37以调节转子-机舱组件11、9的取向和/或操作致动器以分离枢轴销63。
托架27的取向从基本上水平的取向改变到基本上竖直的取向，以准备接合塔架轨道21a、21b。
托架-转子-机舱组件27、11、9通过调节可移动平台79的位置而传送到塔架3上。托架支撑结构39与塔架支撑结构20接合。该传送以最小速度和基本上零加速度进行，以避免对塔架和托架-转子-机舱组件27、11、9的损坏。在将托架-转子-机舱组件27、11、9传送到塔架3的过程中，脐带缆线附接在船上的控制系统处，并且平台控制系统81使用来自托架27上的传感器的控制信号和状态信息将托架27正确地对准到塔架轨道21a、21b。在此阶段，托架-转子-机舱组件27、11、9附接到塔架的下侧。托架-转子-机舱组件27、11、9的重量由塔架支撑结构20支撑。
然后操作托架致动器以使轨道21a、21b与可调滚柱轴承47接合，并且使内齿和外齿23a、23b、25a、25b与齿轮57、57、59、59接合。在此阶段，托架-转子-机舱组件27、11、9的重量由塔架支撑结构20、轴承41、47和驱动系统33支撑，并且托架-转子-机舱组件27、11、9准备好升高到塔架的顶部19。当托架-转子-机舱组件27、11、9固定到轨道21a、21b时，脐带缆线连接传送到塔架3，并且船71远离塔架移动。
驱动系统33启动，并且托架-转子-机舱组件27、11、9向上驱动塔架3。当组件到达塔架的顶部19时，驱动系统33锁定托架-转子-机舱组件27、11、9的位置以防止进一步移动。
线性驱动器37致动，以使转子-机舱组件11、9旋转。机舱9从基本上竖直的取向枢转至基本上水平的取向。转子13从基本上水平的取向枢转到基本上竖直的取向。在此阶段，机舱偏航轴承87和塔架顶部凸缘89的配合面基本平行但不接触。
用于塔架顶部凸缘89和偏航轴承87之间的螺栓连接的孔对齐并插入导向螺栓。
驱动系统33解锁其驱动马达33并逐渐竖直向下地降低转子-机舱组件11、9，使得偏航轴承87接合顶部凸缘89。一旦装配了足够的螺栓以固定转子-机舱组件11、9，致动器在轮毂端断开并且枢轴销63被移除，从而允许托架27返回到塔架的基部。
驱动系统33致动，以驱动托架27沿着塔架向下朝向基部。当被接收在基部时，可调轴承47和驱动齿轮57a、59a、57b、59b与轨道21a、21b脱离，并且船71返回以拾取托架27，托架可以重复使用。
托架27在托架27的升高、旋转、断开和返回期间的功能控制是通过经由脐带缆线连接到托架27的遥控台的自动控制和人工干预控制的组合。
可选地，托架27可以适于包括维护平台91(见图14)。这使得能够使用托架27作为平台91的升降机在风力涡轮机柱安装上进行维护工作。平台91可以包括布置成接收转子叶片15的孔93。转子11可以锁定就位以防止叶片15旋转。叶片15中的一个可以定向成基本上竖直向下地悬垂(如图14a所示)。当托架27沿轨道21a、21b向上移动时，叶片15进入孔93中。托架27可以锁定在沿轨道的适当高度处，以使得维护工人能够检查转子。该平台可以用于使得人员进入机舱以及用于运输设备和备件。通过机舱的适当布置，这可以用作工作平台以替换主要部件。优选地，平台包括安全轨道。
平台可以包括维护设备，例如起重机94(见图14b和14c)。提供托架支撑件96以将平台保持就位。平台包括安全轨道98。
对于典型的风电场安装，本发明的优点是：
·降低的安装成本：所描述的本发明被评价为与当前的安装方法相比具有竞争力，并且在将风力涡轮机安装在深水海上或具有高塔架的陆上风力涡轮机时将便宜得多，因为其需要更小、更便宜且更可用的安装设备并且将实现更快的安装速率。
·更快和更少依赖于天气的安装：所描述的本发明有效地利用了可用的天气机会，减少了用于典型项目的安装和试运行的时间段并且使在运行的风力涡轮机上的主要修理期间的停机时间最小化。
·改进的涡轮机可用性：万一发生重大故障或计划改装，整个转子机舱组件可在一次操作中快速移除并更换，从而允许在陆上对故障单元进行维修，与原位维修操作相比，减少了停机时间。这可以降低典型项目的整个操作寿命的风险和成本。
·改进的安全性：减少了复杂提升操作的数量并且简化了对主要部件的操作和维护。
总而言之，这些因素结合起来导致对于典型的海上风电场而言在平准化电力成本(LCoE)方面的显著节省、以及更有效且更安全的安装和维护操作。
尽管已经结合特定的优选实施例描述了本发明，但是应当理解，所要求保护的本发明不应不适当地限于这些特定实施例。此外，对于本领域技术人员显而易见的是，可以对落入本发明范围内的上述实施例进行修改。
例如，托架27可以用于将转子-机舱组件11、9传送到船71上(见图15)。
船71可以包括升降机95，以用于将托架-转子-机舱组件27、11、9提升到可移动平台79的水平(见图15和16)。升降机95可以额外地或替代地用作斜坡78。
可移动平台79可以安装在船的侧面，例如船的左舷或右舷(见图16)。
塔架上的轨道21a、21b可以各种方式布置和固定到塔架壁上，以优化制造并对塔架的动力学和长期操作具有最小影响。例如，该对轨道21a、21b可以用单个轨道代替。单个轨道可以具有T形横截面。托架27可以包括稳定器，以用于保持托架-转子-机舱组件27、11、9相对于塔架3的取向。
可以使用三脚架网格塔架而不是更传统的管状塔架。T形轨道可以固定到塔架的每个支腿上，并且塔架的三个“面”为船只提供增加的灵活性，以根据天气条件卸载托架-转子-机舱组件27、11、9。
对于一些塔架，第一和第二轨道21a、21b之间的距离不是恒定的。例如，轨道21a、21b之间的距离可以靠近塔架的顶部19减小。为了允许塔架轨道之间变化的距离，托架27上的驱动单元101可以支撑在滑动轴承103上(见图17)，使得当托架沿着轨道移动时，驱动单元101之间的距离是可调节的。例如，与第一轨道21a相关联的驱动齿轮105和与第二轨道21b相关联的驱动齿轮105之间的距离是可调节的。当托架沿轨道移动时，该距离可通过致动器自动调节。托架27可以包括杆107的布置。杆107横向于托架的运动方向布置。驱动单元101包括滑动轴承103。滑动轴承103安装在杆107上。驱动单元101相对于杆的位置是可调节的。
所示的驱动系统33是用于齿轮线性驱动的许多可选布置中的一种。驱动马达可以是液压或电动的，直接或通过减速传动系统将驱动扭矩传送到小齿轮。
可以使用其他类型的驱动器37。例如，用于使转子-机舱组件11、9旋转的驱动器37可以包括至少一个电动线性致动器。
允许托架27在负载下沿着塔架轨道21a、21b的线性运动的轴承41、47可以是滑动轴承，例如PTFE垫。
对于陆上风力涡轮机组件，转子-机舱组件11、9的主要部件(机舱9、轮毂13和叶片15)通常作为单独的部件运输到现场。托架27也可以单独运输到现场。
托架-机舱组件27、9可通过将托架27附接到机舱9而现场组装。托架-机舱组件27、9可以在转子11附接到机舱9上或未附接到机舱9的情况下安装到塔架3上。在后一种情况下，转子11附接到机舱9，而托架-机舱组件27、9安装在塔架上，以产生托架-转子-机舱组件27、11、9。然后将托架-转子-机舱组件27、11、9升高到塔架的顶部。
可以使用具有不同横截面的轨道21a、21b代替T形横截面。
可以使用不同数量的升降机轨道21a、21b。例如，塔架可以使用单个升降机轨道、三个或四个轨道。可以使用任何可行数量的轨道。

Claims (82)

1.一种用于组装风力涡轮机的方法，包括：将升降机托架附接到机舱以形成托架-机舱组件；以及将所述托架-机舱组件作为单元安装到塔架上。
2.根据权利要求1所述的方法，包括将所述托架-机舱组件作为单元运输至所述塔架。
3.根据权利要求1或2所述的方法，包括将转子附接到所述机舱，并且将托架-转子-机舱组件作为单元安装到所述塔架。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述塔架位于海上，并且所述方法包括通过诸如船的船只将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件运输到所述塔架，并且将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从所述船只传送到所述塔架。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述船只包括用于将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从所述船只传送到海上风力涡轮机塔架的平台系统，所述平台系统包括可移动平台、控制系统、至少一个致动器和至少一个传感器，其中，所述控制系统布置成响应于从所述至少一个传感器接收的信号自动控制所述至少一个致动器的运行以调节所述可移动平台的取向，从而解决由风和浪引起的所述船只的移动。
6.根据权利要求5所述的方法，包括所述控制系统将所述平台定位成，使得所述平台相对于所述塔架基本上保持静止，而与所述平台所附接的船的运动无关。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，包括将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件安装在位于所述船只上的可移动支撑件上，使用所述可移动支撑件将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从储存位置移动到所述可移动平台，并且将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从所述可移动平台传送到所述塔架。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，包括将所述托架-转子-机舱组件安装在所述船只上，使得转子轮毂面向下朝向所述船只的船体，并且所述转子叶片从所述转子轮毂基本上水平地向外突出。
9.根据权利要求8所述的方法，包括在第一位置处以这样的取向将所述托架-转子-机舱组件安装在所述塔架上，在所述取向中所述转子轮毂总体上面向下朝向地面或海洋，并且所述转子叶片从所述转子轮毂基本上水平地向外突出。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述塔架包括至少一个支撑结构；所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件包括至少一个支撑结构；并且所述方法包括使所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的支撑结构与所述塔架的支撑结构接合，从而将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的重量支撑在所述塔架的第一侧上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件以近似零加速度安装到所述塔架。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述塔架包括沿着所述塔架的长度布置的至少一个升降机轨道。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述升降机托架包括用于能释放地接合所述轨道的装置。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，用于能释放地接合所述轨道的所述装置包括布置成选择性地接合所述轨道的至少一个可调轴承。
15.根据权利要求12或13所述的方法，其中，用于能释放地接合所述轨道的所述装置包括用于接合所述轨道的至少一个不可调轴承。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，所述升降机轨道或每个轨道具有基本上T形的横截面。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中，所述托架包括用于使所述升降机托架沿着所述升降机轨道移动的驱动系统；并且所述方法包括启动所述驱动系统以将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从所述第一位置向上移动到邻近所述塔架的顶部的第二位置。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述驱动系统包括至少一个驱动源，例如电动马达或液压马达。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其中，所述驱动系统包括至少一个驱动单元，所述至少一个驱动单元具有布置成与升降机驱动齿接合的至少一个驱动齿轮。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述升降机系统包括安装在轨道上的内部驱动齿和外部驱动齿，并且所述驱动单元或每个驱动单元包括布置成与所述内部驱动齿接合的至少一个驱动齿轮和布置成与所述外部驱动齿能释放地接合的至少一个驱动齿轮。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，所述驱动系统包括第一驱动单元和第二驱动单元，并且当所述托架沿所述轨道移动时，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元的位置是能调节的。
22.根据权利要求18至21中任一项所述的方法，其中，所述驱动系统包括用于锁定所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件相对于所述塔架的位置的锁定装置。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机舱枢转地附接到所述升降机托架。
24.根据权利要求23所述的方法，包括提供致动器装置，例如液压油缸或线性驱动器，并且使用所述致动器装置使所述机舱或机舱-转子相对于所述升降机托架枢转。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括优选地经由偏航环或类似装置将所述机舱固定到所述塔架的顶部。
26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述升降机托架能释放地附接到所述机舱；并且所述方法包括使所述升降机托架与所述机舱脱离。
27.根据权利要求26所述的方法，包括从所述机舱自动释放所述托架。
28.根据除从属于权利要求3的任何权利要求之外的前述权利要求中任一项所述的方法，包括在所述托架-机舱组件安装在所述塔架上时将转子或所述转子的部件附接到所述机舱。
29.一种风力涡轮机系统，包括：塔架、机舱和升降机托架，其中，所述升降机托架预附接到所述机舱以形成能安装到所述塔架上的托架-机舱组件。
30.根据权利要求29所述的系统，包括转子，其中，所述转子预附接到所述机舱以形成能安装到所述塔架的托架-转子-机舱组件。
31.根据权利要求29或30所述的系统，其中，所述塔架包括至少一个支撑结构；所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件包括至少一个支撑结构，所述托架-转子-机舱组件的至少一个支撑结构布置成接合所述塔架的至少一个支撑结构，以将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的重量支撑在所述塔架的第一侧上。
32.根据权利要求29至31中任一项所述的系统，其中，所述塔架包括沿着所述塔架的长度布置的至少一个升降机轨道。
33.根据权利要求32所述的系统，其中，所述升降机托架包括用于能释放地接合所述轨道的装置。
34.根据权利要求33所述的系统，其中，用于能释放地接合所述轨道的所述装置包括布置成选择性地接合所述轨道的至少一个可调轴承。
35.根据权利要求33或34所述的系统，其中，用于能释放地接合所述轨道的所述装置包括用于接合所述轨道的至少一个不可调轴承。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的系统，其中，所述轨道或每个轨道具有基本上T形的横截面。
37.根据权利要求32至36中任一项所述的系统，其中，所述托架包括用于使所述升降机托架沿所述升降机轨道移动的驱动系统。
38.根据权利要求37所述的系统，其中，所述驱动系统包括至少一个驱动源，例如电动马达或液压马达。
39.根据权利要求37或38所述的系统，其中，所述驱动系统包括至少一个驱动单元，所述至少一个驱动单元包括布置成与升降机驱动齿接合的至少一个驱动齿轮。
40.根据权利要求39所述的系统，其中，所述升降机系统包括安装在轨道上的内部驱动齿和外部驱动齿，并且所述驱动单元或每个驱动单元包括布置成与所述内部驱动齿接合的至少一个驱动齿轮和布置成与所述外部驱动齿能释放地接合的至少一个驱动齿轮。
41.根据权利要求39或40所述的系统，其中，所述驱动系统包括第一驱动单元和第二驱动单元，并且当所述托架沿所述轨道移动时，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元的位置是能调节的。
42.根据权利要求37至41中任一项所述的系统，其中，所述驱动系统包括用于锁定所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件相对于所述塔架的位置的锁定装置。
43.根据权利要求28至42中任一项所述的系统，其中，所述机舱枢转地附接到所述升降机托架。
44.根据权利要求43所述的系统，其中，所述托架包括致动器装置，例如液压油缸或线性驱动器，所述致动器装置布置成使所述机舱或机舱-转子相对于所述升降机托架枢转。
45.根据权利要求28至44中任一项所述的系统，其中，所述升降机托架能释放地附接到所述机舱。
46.根据权利要求45所述的系统，包括用于从所述机舱自动释放所述托架的致动器装置。
47.根据权利要求28至45中任一项所述的系统，包括用于将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件运输至所述塔架的诸如船的船只，所述船只包括用于将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从所述船只传送到所述塔架的平台系统，所述平台系统包括可移动平台、控制系统、至少一个致动器和至少一个传感器，其中，所述控制系统布置成响应于从所述至少一个传感器接收的信号自动控制所述至少一个致动器的操作以调节所述可移动平台的取向，从而解决所述船只的移动。
48.根据权利要求47所述的系统，其中，所述控制系统布置成将所述平台定位成，使得所述平台相对于所述塔架基本上保持静止，而与所述平台所附接的船的运动无关。
49.根据权利要求47或48所述的系统，包括位于所述船只上的至少一个可移动支撑件，所述可移动支撑件布置成将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件从储存位置移动到所述可移动平台上，其中，所述可移动支撑件布置成用于以这样的取向将所述托架-转子-机舱组件支撑在所述船只上，即，使得转子轮毂面向下朝向所述船只的底部。
50.根据权利要求49所述的系统，其中，所述托架-转子-机舱组件包括将转子尖端连接到所述机舱的张紧带条。
51.根据权利要求47至50中任一项所述的系统，其中，所述可移动平台布置成在第一位置处将所述托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件安装到所述塔架的第一侧上。
52.根据权利要求51所述的系统，其中，所述可移动平台布置成在所述第一位置处以这样的取向将所述托架-转子-机舱组件安装在所述塔架上，在所述取向中所述转子轮毂总体上面向下朝向地面或海洋。
53.一种诸如船的船只，包括平台系统，以用于将例如托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件的负载从所述船只传送到例如海上风力涡轮机塔架的接收结构，所述平台系统包括可移动平台、控制系统、至少一个致动器和至少一个传感器，其中，所述控制系统布置成响应于从所述至少一个传感器接收的信号控制所述至少一个致动器的操作以调节所述可移动平台的取向，从而解决在将所述负载传送到所述接收结构时由风和浪引起的所述船只的移动。
54.根据权利要求53所述的船只，其中，所述可移动平台布置成跳板，使得所述可移动平台悬于所述船只的边缘之上。
55.根据权利要求53或54所述的船只，其中，所述控制系统将所述平台定位成，使得所述平台相对于所述塔架基本上保持静止，而与所述平台所附接的船的移动无关。
56.根据权利要求53至55中任一项所述的船只，包括斜坡，以用于将所述可移动支撑件并且因此托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件升高至所述可移动平台。
57.根据权利要求53至56中任一项所述的船只，包括升降机，以用于将所述可移动支撑件并且因此托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件升高至所述可移动平台。
58.根据权利要求57所述的船只，其中，所述可移动支撑件包括轮式底架。
59.根据权利要求57或58所述的船只，其中，所述可移动支撑件包括可滑动支撑件。
60.根据权利要求53至59中任一项所述的船只，其中，所述可移动平台包括轨道。
61.一种升降机托架，与包括至少一个升降机轨道的风力涡轮机塔架一起使用。
62.根据权利要求61所述的托架，包括用于能释放地接合所述轨道的附接装置。
63.根据权利要求62所述的托架，其中，用于能释放地接合所述轨道的所述附接装置包括布置成选择性地接合所述轨道的至少一个可调轴承。
64.根据权利要求62或63所述的托架，其中，用于能释放地接合所述轨道的所述附接装置包括用于接合所述轨道的至少一个不可调轴承。
65.根据权利要求61至64中任一项所述的托架，包括用于使所述升降机托架沿着所述升降机轨道移动的驱动系统。
66.根据权利要求65所述的托架，其中，所述驱动系统包括具有至少一个驱动齿轮的至少一个驱动单元。
67.根据权利要求66所述的托架，其中，所述至少一个驱动齿轮布置成能释放地接合升降机系统驱动齿。
68.根据权利要求66或67所述的托架，其中，所述驱动系统包括第一驱动单元和第二驱动单元，并且当所述托架沿着所述轨道移动时，所述第一驱动单元和第二驱动单元中的至少一个、并且优选地每个的位置是能调节的。
69.根据权利要求65至68中任一项所述的托架，其中，所述驱动系统包括用于锁定托架-机舱组件或托架-转子-机舱组件相对于所述塔架的位置的锁定装置。
70.根据权利要求61至68中任一项所述的托架，其中，所述升降机托架布置成在枢转轴线处枢转地附接到机舱，所述枢转轴线位于转子-机舱或机舱的重心处或附近。
71.根据权利要求61至69中任一项所述的托架，包括用于枢转地连接于至少一个机舱凸缘的至少一个连接器臂。
72.根据权利要求61至70中任一项所述的托架，包括致动器装置，例如液压油缸或线性驱动器，所述致动器装置布置成使机舱或机舱-转子相对于所述升降机托架枢转。
73.根据权利要求61至72中任一项所述的托架，布置成能释放地附接到机舱。
74.根据权利要求73所述的托架，包括用于将所述托架从所述机舱自动释放的致动器装置。
75.根据权利要求61至74中任一项所述的托架，包括用于将所述托架连接到动力源和控制系统中的至少一个的脐带缆线。
76.根据权利要求61至75中任一项所述的托架，包括附接到于此以用于支撑维护工人和/或维护设备的平台。
77.一种用于维修风力涡轮机的方法，包括：提供风力涡轮机塔架，所述风力涡轮机塔架具有附接于此的至少一个升降机轨道；将升降机托架附接到所述至少一个升降机轨道，所述升降机托架包括附接于此以用于维护工人和/或维护设备的平台，并且使所述升降机托架沿着所述至少一个轨道移动至维护位置。
78.一种风力涡轮机系统，包括塔架和升降机系统，所述升降机系统包括附接到所述塔架的至少一个轨道和可移动地安装到所述至少一个轨道的托架，其中，所述托架包括附接于此以用于支撑维护工人和/或维护设备的平台。
79.根据权利要求78所述的系统，其中，所述平台包括用于接收转子叶片的孔或凹槽。
80.根据权利要求78或79所述的系统，其中，升降机托架-平台组件包括起重机。
81.根据权利要求78至80中任一项所述的系统，其中，所述托架包括底架，并且所述平台布置成基本上垂直于所述底架。
82.根据权利要求78至81中任一项所述的系统，其中，所述平台包括安全轨道。
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