CN112610430A - 一种风力发电机中齿轴的更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风力发电机中齿轴的更换方法，首先将风机机舱的上罩后移指定距离，再将上罩顶起指定高度，然后在齿轮箱一侧安装吊机，通过吊机将齿轮箱打开指定角度并固定，通过吊机与地面绞车配合，完成中齿轴的更换、吊装。

Description

一种风力发电机中齿轴的更换方法

技术领域

本发明涉及风力发电机技术，特别涉及一种风力发电机中齿轴的更换方法。

背景技术

齿轮箱是风力发电机中的一个重要的机械部件，其安装于距地面几十米高的机舱内部，主要用于将叶轮在风力作用下产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。齿轮箱通常包括齿轮、轴承、轴及箱体，其中，齿轮、轴承及轴的加工工艺复杂，装配精度高。由于风力发电机常在高速重载荷下连续工作，这就使得齿轮箱的故障频率较高，常见的齿轮箱故障包括：齿轮损伤、轴承损坏以及断轴等等。齿轮箱一旦故障，通常会导致风力发电机从额定出力状态自动退出并网状态，可能会造成经济损失，因此，需要对齿轮箱进行定期的维护及保养，及时更换受损的零部件。

由于齿轮箱中的零部件通常重量较大，例如，中齿轴重量通常超过1t，同时，这些部件离地距离高，因此，目前市面上对于风力发电机中齿轴等大部件的更换通常需采用千吨级吊机。千吨级吊机租赁费用高，同时由于风力发电机一般都安装在条件较为恶劣的高山等地，千吨级吊机难以直接达到现场，因此，为保证千吨级吊机抵达风力达电机附近，往往需要先进行征地、修路，一方面成本高昂，另一方面也需要耗费大量的时间。

发明内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明提供一种风力发电机中齿轴的更换方法，包括：

将风机机舱的上罩后移指定距离；

安装顶撑工装，并将所述风机机舱的上罩顶起指定高度；

在齿轮箱一侧安装吊机；

在齿轮箱箱体上安装铰链工装；

通过所述吊机将所述齿轮箱打开指定角度，并固定；

拆除齿轮箱中的中齿轴，并通过所述吊机及地面绞车配合，将所述中齿轴吊出；

通过所述吊机及地面绞车配合，将新的中齿轴放入齿轮箱；以及

收尾恢复。

进一步地，所述风机机舱的上罩后移包括：

首先，将上罩与下罩连接处的密封胶割裂；

接下来，通过撬棍将上罩顶起；

接下来，在上罩与下罩的缝隙中安装后移工装；以及

最后，通过所述后移工装将所述上罩后移指定距离。

进一步地，所述后移工装包括丝杠结构以及后移导轨，所述丝杠及后移导轨通过塔筒吊物孔运输至机舱后，在机舱内组装成后移工装。

进一步地，所述顶撑工装包括上罩接口、第一导轨、第二导轨以及顶升滑块，所述顶撑工装通过塔筒吊物孔运输至机舱内后，在机舱内组装成顶撑工装。

进一步地，所述上罩顶起指定高度包括：

首先，在上罩与下罩之间安装第一导轨，所述第一导轨的末端通过上罩接口固定于机舱上，并将所述顶升滑块固定于所述上罩上；

接下来，控制所述顶升滑块沿所述第一导轨上升，将上罩顶起第一指定高度，并固定；

接下来，在所述第一导轨上安装第二导轨；以及

最后，控制所述顶升滑块沿所述第二导轨上升，将上罩顶起第二指定高度，并固定。

进一步地，所述顶升滑块末端连接至手拉葫芦的挂点，所述手拉葫芦用于拉动所述顶升滑块沿导轨移动。

进一步地，所述吊机包括吊臂以及滑轮组，所述吊臂具有三个自由度。

进一步地，所述齿轮箱打开后，在所述齿轮箱的上箱体与下箱体之间安装螺纹撑杆，以固定齿轮箱的打开角度。

进一步地，所述吊机为模块化部件，其部件通过塔筒吊物孔运输至机舱内后，在机舱内装配成吊机。

本发明提供一种风力发电机中齿轴的更换方法，其所采用的设备及工装均采取模块化设计方式，组成各设备及工装的零件的尺寸截面均小于700mmX900mm，重量均小于40kg，因此可通过人力或手拉葫芦从塔筒吊物孔转运至机舱内，而不受塔高的限制。相较于现有的千吨级大吊车的使用，大幅节省了成本，并缩短了作业时间。

附图说明

为进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出本发明一个实施例的一种风力发电机中齿轴的更换方法的流程示意图；以及

图2示出本发明一个实施例的一种风力发电机中齿轴的更换方法的实际操作示意图。

具体实施方式

以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免模糊本发明的发明点。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明并不限于这些特定细节。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按正确比例绘制。

在本说明书中，对“一个实施例”或“该实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在本说明书各处中出现的短语“在一个实施例中”并不一定全部指代同一实施例。

需要说明的是，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了阐述该具体实施例，而不是限定各步骤的先后顺序。相反，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。

在对风力发电机的齿轮箱中零部件进行维修时，随着塔筒高度的增加，所需使用的吊车吨位就越大，带来的成本就越高。为了避免这部分费用，本发明提供一种风力发电机中齿轴的更换方法，所述更换方法也可适应性地应用于机舱内其他零部件的维修及更换。下面结合实施例附图，以中齿轴的更换为例，具体描述本发明的方案。

图1示出本发明一个实施例的一种风力发电机中齿轴的更换方法的流程示意图。如图1所示，一种风力发电机中齿轴的更换方法包括：

首先，在步骤101，工装转运及组装。通过塔筒内小吊车或手拉葫芦等方式将所需工装及设备的组成部件，经由塔筒吊物孔转运至机舱内，通过人力搬运至指定部位，并完成组装。所述工装及设备包括但不限于后移工装、顶撑工装及吊机。其中，所述后移工装包括丝杠结构以及后移导轨；所述顶撑工装包括上罩接口、第一导轨、第二导轨以及顶升滑块，其中，所述第一导轨可连接至所述上罩接口，所述第二导轨可以所述第一导轨连接，以及所述顶升滑块可滑动的连接于所述第一和/或第二导轨上；以及所述吊机包括吊臂以及滑轮组件，所述吊臂包括三个自由度：所述吊臂可沿其轴线伸缩，绕所述吊机底座的中心轴转动以及绕水平轴转动；由于所述塔筒吊物孔尺寸通常为700mm*900mm，因此，

所述工装及设备的组成部件的最大截面通常不大于600mm*800mm；

接下来，在步骤102，上罩后移。使机舱的上罩后移指定距离，以便于后续作业。在本发明的一个实施例中，所述操作包括：

首先，将上罩与下罩连接处的密封胶割裂，可采用手工锯进行割胶；

接下来，通过撬棍将上罩顶起指定高度，以便于后移工装以及上罩接口的安装，具体顶起方法包括：使用小锤将光滑的金属撬棍敲入上罩与下罩的连接处；

接下来，在上罩与下罩的缝隙中安装后移工装；以及

最后，通过所述后移工装将所述上罩后移指定距离，具体来说，可通过螺纹传动，使用扳手带动所述丝杠结构，使机舱罩沿后移导轨后移指定距离，以便于后续作业；

接下来，在步骤103，顶起上罩。安装顶撑工装，将上罩顶起指定高度，为便于吊机的安装及中齿轴的更换，所述指定高度应大于吊机的高度，这就使得所述指定高度通常会大于机舱高度，则受限于机舱的空间大小，若一次性顶起上罩，所需导轨将与机舱罩上罩顶部干涉，因此，在本发明的实施例中，采用了两段导轨的方式顶起上罩，包括：

首先，在上罩与下罩之间安装第一导轨，所述第一导轨的末端通过上罩接口固定于机舱上，并将所述顶升滑块固定于所述上罩上；

接下来，控制所述顶升滑块沿所述第一导轨上升，将上罩顶起第一指定高度，并固定，在本发明的一个实施例中，所述顶升滑块末端连接至手拉葫芦的挂点，通过所述手拉葫芦拉动所述顶升滑块沿第一导轨移动，顶升所述上罩；上罩被顶起预定高度后，通过定位销将顶升滑块暂时固定在第一导轨上；

接下来，在所述第一导轨上安装第二导轨；以及

最后，取消定位销，控制所述顶升滑块沿所述第二导轨上升，将上罩顶起第二指定高度，并固定，上罩被顶起预定高度后，通过定位销将顶升滑块固定在第二导轨上；

接下来，在步骤104，安装吊机。在齿轮箱的旁边安装所述吊机，并将布置于地面的绞车的缆绳通过所述吊机内的滑轮组牵引至吊臂末端，以便于后续操作；

接下来，在步骤105，打开齿轮箱。首先用液压缸将齿轮箱上箱体顶起一定的间隙，并在间隙内装入铰链工装，然后使用所述吊机将上箱体拎起，使得上箱体绕铰链工装转轴转动指定角度，所述指定角度优选为45°，到位后，在所述齿轮箱的上箱体与下箱体之间安装螺纹撑杆，以固定齿轮箱的打开角度，便于中齿轴的更换；

接下来，在步骤106，更换中齿轴。拆除齿轮箱中的中齿轴，并通过所述吊机及地面绞车配合，将所述中齿轴吊出；然后通过所述吊机及地面绞车配合，从地面掉起新的中齿轴，并放入齿轮箱内安装；以及

最后，在步骤107，收尾恢复。首先，拆除齿轮箱上的螺纹撑杆以及铰链工装，合上齿轮箱，然后，拆除顶撑工装以及后移工装，使得上罩恢复至初始位置，并重新密封，最后，将工装及设备的组成部件转运至地面，使得机舱恢复至工作状态。

图2示出本发明一个实施例的一种风力发电机中齿轴的更换方法的实际操作示意图。如图2所示，机舱的上罩001通过顶撑工装201顶起，布置于地面的绞车002的缆绳通过吊机202内的滑轮组牵引至吊臂末端，以实现中齿轴的吊装。

表1示出了采用本发明实施例中的一种风力发电机中齿轴的更换方法与现有大吊车方法，在140m高度的塔筒上更换中齿轴的成本对比，其中所述大吊车方法的成本数据根据往年实际发生成本统计得到，所述成本包括：设备及工装费用、时间成本、人力成本以及阻工成本，可以看出，相较于大吊车，本发明方案在人力成本、设备及工装费用等方面均具有明显优势。

	大吊车	本发明方案
			作业时间	7天	5-6天
设备及工装费用	65-80万	20万
			修路征地费用	＞10万	无
阻工费	＞25万	15万
			操作人数	＞10人	6-8人
作业风速	10m/s	8m/s

表1

尽管上文描述了本发明的各实施例，但是，应该理解，它们只是作为示例来呈现的，而不作为限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以对其做出各种组合、变型和改变而不背离本发明的精神和范围。因此，此处所公开的本发明的宽度和范围不应被上述所公开的示例性实施例所限制，而应当仅根据所附权利要求书及其等同替换来定义。

Claims (9)

1.一种风力发电机中齿轴的更换方法，其特征在于，包括步骤：

将风机机舱的上罩后移指定距离；

安装顶撑工装，并将所述风机机舱的上罩顶起指定高度；

在齿轮箱一侧安装吊机；

在齿轮箱箱体上安装铰链工装；

通过所述吊机将所述齿轮箱打开指定角度，并固定；

拆除齿轮箱中的中齿轴，并通过所述吊机及地面绞车配合，将所述中齿轴吊出；

通过所述吊机及地面绞车配合，将新的中齿轴放入齿轮箱中安装；以及

收尾恢复。

2.如权利要求1所述的更换方法，其特征在于，所述风机机舱的上罩后移包括步骤：

首先，将上罩与下罩连接处的密封胶割裂；

接下来，通过撬棍将上罩顶起；

接下来，在上罩与下罩的缝隙中安装后移工装；以及

最后，通过所述后移工装将所述上罩后移指定距离。

3.如权利要求2所述的更换方法，其特征在于，所述后移工装包括丝杠结构以及后移导轨，所述丝杠及后移导轨通过塔筒吊物孔运输至机舱后，在机舱内组装成后移工装。

4.如权利要求1所述的更换方法，其特征在于，所述顶撑工装包括上罩接口、第一导轨、第二导轨以及顶升滑块，所述顶撑工装通过塔筒吊物孔运输至机舱内后，在机舱内组装成顶撑工装。

5.如权利要求4所述的更换方法，其特征在于，将上罩顶起指定高度包括步骤：

首先，在上罩与下罩之间安装第一导轨，所述第一导轨的末端通过上罩接口固定于机舱上，并将所述顶升滑块固定于所述上罩上；

接下来，控制所述顶升滑块沿所述第一导轨上升，将上罩顶起第一指定高度，并固定；

接下来，在所述第一导轨上安装第二导轨；以及

最后，控制所述顶升滑块沿所述第二导轨上升，将上罩顶起第二指定高度，并固定。

6.如权利要求4所述的更换方法，其特征在于，所述顶升滑块末端连接至手拉葫芦的挂点，所述手拉葫芦用于拉动所述顶升滑块沿导轨移动。

7.如权利要求1所述的更换方法，其特征在于，所述吊机包括吊臂以及滑轮组，所述吊臂具有三个自由度。

8.如权利要求1所述的更换方法，其特征在于，所述齿轮箱打开后，在所述齿轮箱的上箱体与下箱体之间安装螺纹撑杆，以固定齿轮箱的打开角度。

9.如权利要求1所述的更换方法，其特征在于，所述吊机为模块化部件，其部件通过塔筒吊物孔运输至机舱内后，在机舱内装配成吊机。

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