CN111170136B - 用于风力发电机组的多叶片吊装设备及其吊装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于风力发电机组的多叶片吊装设备，其包括：固定支架，其安置在吊装平台上，并包括水平载台和竖杆，在竖杆顶部处设置有吊点连接部，使得多叶片吊装设备能实现六个自由度的运动；旋转支架，其用于将至少一个叶片同时旋转到目标位置，旋转支架的第一侧部通过第一连接装置以可拆装方式连接到固定支架；叶片夹持支架，其包括多个沿竖向叠置并连接在一起以用于同时夹持所述至少一个叶片的夹持框架、及用于上下移动的多个驱动结构，旋转支架的第二侧部通过第二连接装置以可拆装方式连接到叶片夹持支架。本发明可满足多叶片吊装设备在吊装现场所需的各角度方向需求，能直接将叶片从甲板吊装到机组轮毂接口。本发明还公开吊装方法。

Description

用于风力发电机组的多叶片吊装设备及其吊装方法
技术领域
本发明涉及风力发电机组技术领域，尤其涉及一种用于风力发电机组的多叶片吊装设备、以及一种用于风力发电机组的多叶片吊装方法。
背景技术
海上风电机组由于平均风速大、吊装窗口期短，造成机组吊装时间较长，吊装成本高。而叶片吊装时间占海上风机吊装时间中约三分之一。若能缩短风电机组叶片吊装时间，提高吊装效率，能大大减小海上吊装平台的施工时间，节约吊装成本。
通常海上风电机组吊装有风轮整体吊装和单叶片吊装方式。风轮整体吊装对风速要求较高，只限于低风速窗口期吊装。而单叶片吊装是将逐个将单支叶片从甲板(或叶片运输船)吊装到轮毂上。
因此，本领域需要一种用于风力发电机组的多叶片吊装设备及其吊装方法，其可消除或至少缓解上述现有技术中出现的全部或部分缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于风力发电机组的多叶片吊装设备及其吊装方法，其可利用可拆装的叶片夹持支架、旋转支架、以及其它诸如多组油缸等动力部件来控制多叶片吊装设备，满足多叶片吊装设备在吊装现场所需的各角度方向需求，能够直接将叶片从甲板或叶片运输船吊装到机组的轮毂接口，因此风电机组无需盘车和反复往返甲板吊装单支叶片，仅需机组通过一次偏航即可将多个叶片通过调节角度对接到叶片根部接口完成吊装，节省叶片的现场吊装时间，提高效率，降低吊装成本。
在此强调，除非另有说明，本文所用术语与本领域中各种科技术语的通常含义、各种技术词典、教科书等中定义的专业术语的含义一致。
一方面，根据本发明一实施例，提供一种用于风力发电机组的多叶片吊装设备，其中，多叶片吊装设备包括：
固定支架，其安置在吊装平台上，并包括互相垂直地连接在一起的水平载台和竖杆，其中，竖杆设置在邻近旋转支架处，在竖杆顶部处设置有吊点连接部，其中，在操作时，吊点连接部用于悬吊到吊装平台，使得多叶片吊装设备能实现六个自由度的运动；
旋转支架，其用于将至少一个叶片同时旋转到目标位置，其中，旋转支架的第一侧部通过第一连接装置以可拆装方式连接到固定支架；
叶片夹持支架，其包括多个沿竖向叠置并连接在一起以用于同时夹持所述至少一个叶片的夹持框架、及设置在各夹持框架上的用于上下移动的多个驱动结构，其中，旋转支架的与第一侧相对的第二侧部通过第二连接装置以可拆装方式连接到叶片夹持支架。
进一步地，在一实施例中，用于提供动力的液压站和发电机、及配重均可设置在固定支架的水平载台上。
进一步地，在一实施例中，旋转支架的第一侧部可设置有水平连接杆和竖向连接构件，且第二侧部设置有用于连接并支撑叶片夹持支架的水平支撑构件，其中，水平连接杆的外侧套装有旋转轴套。
进一步地，在一实施例中，第一连接装置可包括第一液压缸、上部销轴组件、第二液压缸、及下部销轴组件；
其中，上部销轴组件可包括设置到固定支架的吊点连接部附近的第一销轴、和连接到旋转支架的旋转轴套的第二销轴，其中，第一液压缸的一端相对于水平面向上倾斜连接到第一销轴，另一端连接到第二销轴；
其中，下部销轴组件包括设置到固定支架的竖杆底部处的第三销轴、和设置到旋转支架的竖向连接构件的第四销轴，其中，第二液压缸一端连接到第三销轴，另一端连接到第四销轴，且第二液压缸沿竖向设置。
进一步地，在一实施例中，旋转支架可通过紧固件连接到叶片夹持支架。
进一步地，在一实施例中，夹持框架可用于夹持叶片的重心处，且各夹持框架均可包括顶板、底部水平支撑臂、及位于接近旋转支架一侧的竖向支撑构件，其中，竖向支撑构件的顶端可支撑并连接到顶板，且竖向支撑构件的底端可通过铰轴铰接到底部水平支撑臂。
进一步地，在一实施例中，驱动结构可包括位于夹持框架内部的第三液压缸，其中，第三液压缸的第一端可相对于水平面向上倾斜连接到竖向支撑构件，与第一端相对的第二端连接到底部水平支撑臂，使得通过第三液压缸的往复运动，底部水平支撑臂能绕铰轴转动。
进一步地，在一实施例中，驱动结构可采用液压缸、或驱动齿轮齿条。
进一步地，在一实施例中，所述多叶片吊装设备还可包括能调节长度和拉紧力的缆风系统，其带有机械动力结构，其中，缆风系统可一端连接到固定支架，另一端连接到吊装平台。
如上述实施例中所述的多叶片吊装设备均可适用于海上风力发电机组，其能将所述至少一个叶片直接从吊装平台吊装到目标轮毂接口处。
另一方面，根据本发明另一实施例，提供一种利用如权上述实施例任一项所述的多叶片吊装设备将所述至少一个叶片同时转移到风力发电机的目标轮毂接口的吊装方法，其中，所述方法包括：
首先，将所述至少一个叶片依次安装到所述多叶片吊装设备的叶片夹持支架的夹持框架内，然后调整所述至少一个叶片的叶片轴线方向的角度，以使叶片根部均便于对接风力发电机的相应轮毂；
下一步，利用叶片夹持支架的驱动结构，使叶片夹持支架夹紧所述至少一个叶片，然后利用吊装平台的吊钩吊起所述多叶片吊装设备，将叶片移到目标轮毂附近；
下一步，将所述至少一个叶片逐个吊装并对接到相应的轮毂接口，其中，在将各叶片对接到轮毂接口的过程中，首先安装所述至少一个叶片中的第一个叶片时，调节偏航使风力发电机的机舱尾部朝向吊装平台，然后将叶片斜插到相应轮毂接口内，接下来，每次在安装其它叶片时，调节偏航以使轮毂朝向吊装平台，然后将所述其它叶片斜插到相应轮毂接口内。
根据本发明实施例提供的用于风力发电机组的多叶片吊装设备及其吊装方法可具有如下有益效果：本发明可利用可拆装的叶片夹持支架、旋转支架、以及其它诸如多组油缸等动力部件来控制多叶片吊装设备，满足多叶片吊装设备在吊装现场所需的各角度方向需求，能够直接将叶片从甲板或叶片运输船吊装到机组的轮毂接口，因此风电机组无需盘车和反复往返甲板吊装单支叶片，仅需机组通过一次偏航即可将多个叶片通过调节角度对接到叶片根部接口完成吊装，节省叶片的现场吊装时间，提高效率，降低吊装成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示意性示出根据本发明一实施例的用于风力发电机组的多叶片吊装设备的主视图；
图2示意性示出图1的用于风力发电机组的多叶片吊装设备的侧视图；
图3示意性示出待被图1的多叶片吊装设备移送安装的叶片；
图4示意性示出图1的用于风力发电机组的多叶片吊装设备的吊装平台及附近的轮毂；以及
图5示意性示出待安装叶片的风力发电机组的轮毂。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
以下结合附图，详细说明根据本发明实施例提供的技术方案。
图1和2示出根据本发明一实施例的用于风力发电机组的多叶片吊装设备，其中，所述多叶片吊装设备包括：
固定支架1，其置于吊装平台上，并包括互相垂直连接在一起的水平载台和竖杆，其中，竖杆设置在邻近旋转支架2处，在竖杆顶部处设置有吊点连接部，其中，在操作时，吊点连接部用于悬吊到吊装平台，使得多叶片吊装设备能实现六个自由度的运动；
旋转支架2，其用于将至少一个叶片18同时旋转到目标位置，其中，旋转支架2的第一侧部通过第一连接装置以可拆装方式连接到固定支架1；
叶片夹持支架3，其包括多个沿竖向叠置并连接在一起以用于同时夹持所述至少一个叶片18的夹持框架、及设置在各夹持框架上的用于上下移动的多个驱动结构，其中，旋转支架2的与第一侧相对的第二侧部通过第二连接装置以可拆装方式连接到叶片夹持支架3。
在一实施例中，用于提供动力的液压系统19和发电机20、及配重18均可设置在固定支架1的水平载台上。
在一实施例中，旋转支架2的第一侧部可设置有水平连接杆和竖向连接构件，且第二侧部设置有用于连接并支撑叶片夹持支架3的水平支撑构件，其中，水平连接杆的外侧套装有旋转轴套17。
在一实施例中，第一连接装置可包括第一液压缸4、上部销轴组件、第二液压缸5、及下部销轴组件；
其中，上部销轴组件可包括设置到固定支架1的吊点连接部附近的第一销轴71、和连接到旋转支架2的旋转轴套17的第二销轴72，其中，第一液压缸4的一端相对于水平面向上倾斜连接到第一销轴71，另一端连接到第二销轴72；
其中，下部销轴组件可包括设置到固定支架1的竖杆底部处的第三销轴81、和设置到旋转支架2的竖向连接构件的第四销轴82，其中，第二液压缸5一端连接到第三销轴81，另一端连接到第四销轴82，且第二液压缸5沿竖向设置。
在一实施例中，旋转支架2可通过紧固件10连接到叶片夹持支架3。
在一实施例中，夹持框架可用于夹持叶片的重心处，且各夹持框架均可包括顶板、底部水平支撑臂、及位于接近旋转支架2一侧的竖向支撑构件，其中，竖向支撑构件的顶端支撑并连接到顶板，且竖向支撑构件的底端通过铰轴铰接到底部水平支撑臂。
在一实施例中，驱动结构可包括位于夹持框架内部的第三液压缸6，其中，第三液压缸6的第一端可相对于水平面向上倾斜连接到竖向支撑构件，与第一端相对的第二端可连接到底部水平支撑臂，使得通过第三液压缸6的往复运动，底部水平支撑臂能绕铰轴转动。
在一实施例中，驱动结构可采用液压缸、或驱动齿轮齿条、或其它驱动装置。
在一实施例中，多叶片吊装设备还可包括能调节长度和拉紧力的缆风系统15，其带有机械动力结构，其中，缆风系统15可一端连接到固定支架1，另一端连接到吊装平台13。
在一实施例中，上述各种多叶片吊装设备均可适用于海上风力发电机组，能将所述至少一个叶片18直接从吊装平台吊装到目标轮毂接口处。
另一方面，公开根据本发明一实施例的利用如上述多叶片吊装设备将所述至少一个叶片18同时转移到风力发电机的目标轮毂接口的吊装方法，其中，所述吊装方法包括：
首先，将所述至少一个叶片18依次安装到所述多叶片吊装设备的叶片夹持支架3的夹持框架内，然后调整所述至少一个叶片18的叶片轴线方向的角度，以使叶片根部均便于对接风力发电机的相应轮毂；
下一步，利用叶片夹持支架3的驱动结构，使叶片夹持支架3夹紧所述至少一个叶片18，然后利用吊装平台13的吊钩吊起所述多叶片吊装设备，将叶片移到目标轮毂附近；
下一步，将所述至少一个叶片18逐个吊装并对接到相应的轮毂接口，其中，在将各叶片对接到轮毂接口的过程中，首先安装所述至少一个叶片18中的第一个叶片时，调节偏航使风力发电机的机舱尾部朝向吊装平台13，然后将叶片斜插到相应轮毂接口内，接下来，每次在安装其它叶片时，调节偏航以使轮毂朝向吊装平台13，然后将所述其它叶片斜插到相应轮毂接口内。
以下举例描述根据本发明一实施例的利用如上述多叶片吊装设备将所述至少一个叶片18同时转移到风力发电机的目标轮毂接口的吊装方法。
组装多叶片吊装设备：将承载有液压系统19、发电机20和配重18的固定支架1与旋转支架2可分别用诸如油缸的第一液压缸4、包括第一销轴71和第二销轴72的上部销轴组件、和诸如油缸的第二液压缸5、包括第三销轴81和第四销轴82的下部销轴组件连接。叶片夹持支架3可用紧固件10连接，图1中例示出三个夹持框架夹持三个叶片，叶片夹持支架上还设计有可用于上下移动的驱动结构，例如油缸或驱动齿轮齿条，图1中例示出驱动齿轮齿条结构。将组合完成的叶片夹持支架3与旋转支架2可通过紧固件10连接。
可调节长度和拉紧力的带机械动力的缆风系统15可将固定支架1与吊装平台13的甲板连接，以确保固定支架1在运行过程中的稳定性。
通过固定支架1上的吊点连接部连接吊钩，能够完成吊具的上下左右前后移动。该吊具能够完成六个自由度的运动，例如上下左右前后六个方向。通过第二液压缸5来调节叶片轴线方向的角度，此时第一液压缸4绕旋转轴套17转动，通过第一液压缸4来调节沿叶片轴线方向的转动角度以便叶片根部螺栓对接轮毂。
夹持叶片工况：诸如油缸的第三液压缸6可以用来将下支撑臂7通过调节角度安装到叶片底部。通过作业平台13的吊钩起吊组装完成的多叶片吊装设备的固定支架1上的吊点连接部，起吊图3中叶片的重心位置起吊点，然后，通过叶片夹持支架3上的驱动装置将叶片夹紧，随后将叶片起吊平移出叶片运输支架12。
吊装叶片到机位轮毂工况：吊装第一个叶片时，调节偏航使机舱尾部朝向吊装平台13，先吊装叶片斜插到图4和5中的轮毂(a)位置。
吊装第二个叶片时，调节偏航使轮毂侧朝向吊装平台13，吊装叶片斜插到图4和5中的轮毂(b)位置。
吊装第三个叶片时，吊装叶片从下到上连接到图4和5中的轮毂(c)位置，如图示轮毂接口朝下。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于风力发电机组的多叶片吊装设备，其特征在于，包括：
固定支架(1)，其安置在吊装平台(13)上，并包括互相垂直地连接在一起的水平载台和竖杆，其中，竖杆设置在邻近旋转支架(2)处，在竖杆顶部处设置有吊点连接部，其中，在操作时，吊点连接部用于悬吊到吊装平台(13)，使得多叶片吊装设备能实现六个自由度的运动；
旋转支架(2)，其用于将至少一个叶片(18)同时旋转到目标位置；
叶片夹持支架(3)，其包括多个沿竖向叠置并连接在一起以用于同时夹持所述至少一个叶片(18)的夹持框架、及设置在各夹持框架上的用于上下移动的多个驱动结构，
其中，旋转支架(2)的第一侧部通过第一连接装置以可拆装方式连接到固定支架(1)，旋转支架(2)的第二侧部通过第二连接装置以可拆装方式连接到叶片夹持支架(3)，其中旋转支架(2)的第一侧部与第二侧部相对。
2.如权利要求1所述的多叶片吊装设备，其特征在于，
用于提供动力的液压站和发电机、及配重均设置在固定支架(1)的水平载台上；
旋转支架(2)的第一侧部设置有水平连接杆和竖向连接构件，且第二侧部设置有用于连接并支撑叶片夹持支架(3)的水平支撑构件，其中，水平连接杆的外侧套装有旋转轴套(17)。
3.如权利要求2所述的多叶片吊装设备，其特征在于，第一连接装置包括第一液压缸(4)、上部销轴组件、第二液压缸(5)、及下部销轴组件；
其中，上部销轴组件包括设置到固定支架(1)的吊点连接部附近的第一销轴(71)、和连接到旋转支架(2)的旋转轴套(17)的第二销轴(72)，其中，第一液压缸(4)的一端相对于水平面向上倾斜连接到第一销轴(71)，另一端连接到第二销轴(72)；
其中，下部销轴组件包括设置到固定支架(1)的竖杆底部处的第三销轴(81)、和设置到旋转支架(2)的竖向连接构件的第四销轴(82)，其中，第二液压缸(5)一端连接到第三销轴(81)，另一端连接到第四销轴(82)，且第二液压缸(5)沿竖向设置。
4.如权利要求3所述的多叶片吊装设备，其特征在于，旋转支架(2)通过紧固件(10)连接到叶片夹持支架(3)。
5.如权利要求1所述的多叶片吊装设备，其特征在于，夹持框架用于夹持叶片的重心处，且各夹持框架均包括顶板、底部水平支撑臂、及位于接近旋转支架(2)一侧的竖向支撑构件，其中，竖向支撑构件的顶端支撑并连接到顶板，且竖向支撑构件的底端通过铰轴铰接到底部水平支撑臂。
6.如权利要求5所述的多叶片吊装设备，其特征在于，驱动结构包括位于夹持框架内部的第三液压缸(6)，其中，第三液压缸(6)的第一端相对于水平面向上倾斜连接到竖向支撑构件，与第一端相对的第二端连接到底部水平支撑臂，使得通过第三液压缸(6)的往复运动，底部水平支撑臂能绕铰轴转动。
7.如权利要求1所述的多叶片吊装设备，其特征在于，驱动结构采用液压缸、或驱动齿轮齿条。
8.如权利要求1所述的多叶片吊装设备，其特征在于，还包括能调节长度和拉紧力的缆风系统(15)，其带有机械动力结构，其中，缆风系统(15)一端连接到固定支架(1)，另一端连接到吊装平台(13)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的多叶片吊装设备，其特征在于，适用于海上风力发电机组，能将所述至少一个叶片(18)直接从吊装平台(13)吊装到目标轮毂接口处。
10.一种利用如权利要求1至9中任一项所述的多叶片吊装设备将所述至少一个叶片(18)同时转移到风力发电机的目标轮毂接口的吊装方法，其特征在于，包括：
首先，将所述至少一个叶片(18)依次安装到所述多叶片吊装设备的叶片夹持支架(3)的夹持框架内，然后调整所述至少一个叶片(18)的叶片轴线方向的角度，以使叶片根部均便于对接风力发电机的相应轮毂；
下一步，利用叶片夹持支架(3)的驱动结构，使叶片夹持支架(3)夹紧所述至少一个叶片(18)，然后利用吊装平台(13)的吊钩吊起所述多叶片吊装设备，将叶片移到目标轮毂附近；
下一步，将所述至少一个叶片(18)逐个吊装并对接到相应的轮毂接口，其中，在将各叶片对接到轮毂接口的过程中，首先安装所述至少一个叶片(18)中的第一个叶片时，调节偏航使风力发电机的机舱尾部朝向吊装平台(13)，然后将叶片斜插到相应轮毂接口内，接下来，每次在安装其它叶片时，调节偏航以使轮毂朝向吊装平台(13)，然后将所述其它叶片斜插到相应轮毂接口内。
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