CN113023572A - 叶片吊装设备及使用其拆卸叶片和安装叶片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种叶片吊装设备及使用其拆卸叶片和安装叶片的方法，叶片吊装设备包括：吊放装置，吊放装置用于被安装在风力发电机组的机舱的顶部上；夹持装置，夹持装置用于夹持叶片并且在使用时通过连接至吊放装置的吊放绳被提升或下放；揽风装置，揽风装置包括揽风绳，揽风绳在使用时连接到夹持装置，以与吊放绳配合而调节夹持装置在被提升或下放过程中的姿态。根据本发明的叶片吊放设备，可单独更换叶片，耗时短、效率高且安全系数高。

Description

叶片吊装设备及使用其拆卸叶片和安装叶片的方法

技术领域

本发明涉及风力发电设备技术领域，具体地涉及一种用于更换叶片的叶片吊装设备。

背景技术

国内海上风力发电机组的单机容量逐渐增大，机组的诸如机舱、发电机、轮毂、叶片等部件的尺寸也随之增大。就叶片而言，目前最长的叶片长度可达90米。叶片尺寸增加，增大了叶片更换工作的难度。

目前，单支叶片的更换主要采用两种方法，即，拆除整个叶轮的方法和利用单叶片吊具拆除单支叶片的方法。在拆除整个叶轮的方法中，安装船的主吊机将整个叶轮从风力发电机组拆下后放到安装船的甲板上，然后再拆除需要更换的叶片，然后安装新叶片，最后安装整个叶轮。就此方法而言，整个更换过程耗时长且效率低，并且叶片在叶轮翻身的过程中存在损坏的风险。在利用单叶片吊具拆除单支叶片的方法中，市场上少数厂家开发了配套的单叶片吊具，可采用该单叶片吊具在空中拆卸和安装单支叶片，安装船的主吊机配合单叶片吊具将单支叶片拆下放到安装船的甲板上，然后夹持新的叶片进行安装。

就上述两种方法而言，均需要使用安装船来配合。然而，目前市场上安装船的费用较高，因此导致单支叶片的更换所花费的成本较高，故亟需开发一种具有新型结构的吊具，以降低风力发电机组的维护成本。

发明内容

因此，本发明的一方面在于提供一种叶片吊装设备，以解决现有的叶片更换方法导致成本过高的问题。

本发明的另一方面在于提供一种使用上述叶片吊装设备拆卸需更换的叶片的方法以及一种使用上述叶片吊装设备安装叶片的方法，无需使用安装船，从而降低了叶片安装或更换时的施工成本。

根据本发明的一方面，提供一种叶片吊装设备，叶片吊装设备包括：吊放装置，吊放装置用于被安装在风力发电机组的机舱的顶部上；夹持装置，夹持装置用于夹持叶片并且在使用时通过连接至吊放装置的吊放绳被提升或下放；揽风装置，揽风装置包括揽风绳，揽风绳在使用时连接到夹持装置，以与吊放绳配合而调节夹持装置在被提升或下放过程中的姿态。

可选地，吊放装置可包括：固定支撑部，固定支撑部用于安装在机舱的顶部上；转动支撑部，转动支撑部可旋转地安装在固定支撑部上，并且吊放绳安装在转动支撑部上。

可选地，转动支撑部可包括：连接构件，连接构件的下端竖直地且可旋转地安装在固定支撑部上；至少两个悬臂，至少两个悬臂以预定角间隔安装在连接构件的上端并与连接构件垂直；滑动小车，滑动小车安装在悬臂上并能够沿着悬臂水平滑动，吊放绳通过安装在滑动小车上的电动葫芦而伸长或缩短。

可选地，夹持装置可包括叶根夹持装置，其中，叶根夹持装置包括：叶根支撑架，吊放绳在使用时连接到叶根支撑架；叶根夹持部，叶根夹持部安装在叶根支撑架下方，并且叶根夹持部的夹持尺寸可调。

可选地，叶根支撑架可包括第一叶根支撑横梁和设置在第一叶根支撑横梁下方的两个第一连接竖梁，其中，叶根夹持部包括分别铰接到两个第一连接竖梁下端的两个夹持臂组件，每个夹持臂组件包括：第一伸缩构件，第一伸缩构件的第一端铰接到第一连接竖梁的外侧部；第一连接横梁，第一连接横梁的第一端铰接到第一伸缩构件的第二端，并且第一连接横梁的第二端铰接到第一连接竖梁的下端，夹持组件，夹持组件连接到第一连接横梁的第二端并且被构造为能够在第一连接横梁的长度方向上运动预定距离。

可选地，叶根夹持组件还可包括：叶根夹板，叶根夹板连接到第一连接横梁的第二端并且被构造为能够在所述长度方向上运动预定距离；多个第二伸缩构件，多个第二伸缩构件的第一端连接到叶根夹板；多个叶根夹块，多个叶根夹块通过万向节分别连接到多个第二伸缩构件的第二端。

可选地，叶根夹持装置还可包括叶根保护部，其中，叶根支撑架还包括与第一叶根支撑横梁平行的第二叶根支撑横梁和设置在第二叶根支撑横梁下方的两个第二连接竖梁，其中，叶根保护部可包括：两个叶根夹持臂，两个叶根夹持臂呈弧形，并且分别铰接到两个第二连接竖梁的下端；两个第三伸缩构件，两个第三伸缩构件的两端分别与相应的叶根夹持臂和相应的第二连接竖梁连接，以能够使得两个叶根夹持臂相对于彼此旋转预定角度而实现叶根保护部的开合。

可选地，夹持装置还可包括叶尖夹持装置，其中，叶尖夹持装置包括：叶尖支撑架，叶尖支撑架在使用时通过连接绳连接到叶根支撑架，并且揽风绳在使用时连接到叶尖支撑架；叶尖夹持部，叶尖夹持部安装在叶尖支撑架下方，并且叶尖夹持部的夹持尺寸可调。

可选地，叶尖支撑架可包括第一叶尖支撑横梁，其中，叶尖夹持部可包括：两个第四伸缩构件，两个第四伸缩构件的第一端分别连接到第一叶尖支撑横梁的下部并且被构造为能够沿着第一叶尖支撑横梁运动和朝向彼此倾斜；两个第一叶尖夹板，两个第一叶尖夹板分别通过万向节连接到两个第四伸缩构件的第二端。

可选地，叶尖夹持装置还可包括叶尖保护部，其中，叶尖支撑架还可包括与第一叶尖支撑横梁平行的第二叶尖支撑横梁以及设置在第二叶尖支撑横梁下方的两个第三连接竖梁，其中，叶尖保护部可包括：两个叶尖夹持臂，两个叶尖夹持臂呈弧形，并且分别铰接到两个第三连接竖梁的下端；两个第五伸缩构件，两个第五伸缩构件的两端分别连接到相应的叶尖夹持臂和相应的第二叶尖支撑横梁，以能够使得两个叶尖夹持臂相对于彼此旋转预定角度而实现叶尖保护部的开合。

根据本发明的另一方面，提供一种使用上述叶片吊装设备拆卸需更换的叶片的方法，所述方法包括：将吊放装置安装在风力发电机组的机舱的顶部上，并且使待更换的叶片保持竖直状态；将揽风装置安装在安装平台上，并且分别使吊放绳和揽风绳与夹持装置相连；将夹持装置提升至叶片的夹持位置，并且使夹持装置夹住叶片；拆下叶片并且将夹持装置下放至距离安装平台预定高度；将叶片调整为水平状态，并且将叶片下放至安装平台上。

可选地，所述方法还可包括在除了更换叶片之外的两个叶片的根部缠绕辅助绳，将两个滑轮分别固定在两个辅助绳上，并且将吊放绳穿过两个滑轮与夹持装置相连。

可选地，将叶片调整为水平状态的步骤可包括：利用起重设备吊起叶片的叶尖并且下放吊放绳直至叶片处于水平状态。

根据本发明的另一方面，提供一种使用上述叶片吊装设备安装叶片的方法，所述方法包括：将吊放装置安装在风力发电机组的机舱的顶部上；将揽风装置安装在安装平台上，并且分别使吊放绳和揽风绳与夹持装置相连；使夹持装置夹住叶片并将叶片调整为竖直状态；将叶片竖直地提升至叶片安装位置，并且安装到位。

可选地，所述方法还可包括在安装于风力发电机组的原有两个叶片的根部缠绕辅助绳，将两个滑轮分别固定在两个辅助绳上，并且将吊放绳穿过两个滑轮与夹持装置相连。

可选地，将叶片调整为竖直状态的步骤可包括：利用起重设备吊起叶片的叶尖至预定高度，并且收紧吊放绳直至叶片处于竖直状态。

根据本发明的叶片吊放设备，可单独更换叶片，耗时短、效率高且安全系数高。此外，根据本发明的叶片吊放设备，可在不使用安装船的情况下更换叶片，因此可降低风力发电机组的维护成本。此外，根据本发明的叶片吊放设备，叶根夹持装置和叶尖夹持装置可适用于具有不同翼型和厚度的叶片，因此叶片吊放设备具有较强的适用性。此外，根据本发明的叶片吊放设备，叶根夹持装置和叶尖夹持装置各自具有独立的夹持部和保护部，在叶片夹持完毕后再使用保护部进一步保护叶片，因此可防止叶片在翻身时意外脱落，安全系数高。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述以及其他目的和特点将会变得更加清楚，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的叶片吊装设备的吊放装置的结构示意图。

图2和图3是根据本发明的实施例的叶片吊装设备的叶根夹持装置在不同视角下的结构示意图。

图4和图5是根据本发明的实施例的叶片吊装设备的叶尖夹持装置在不同视角下的结构示意图。

图6是根据本发明的实施例的叶片吊装设备的揽风装置的结构示意图。

图7至图11是使用根据本发明的实施例的叶片吊装设备更换叶片的步骤的示意图。

附图标号说明：

1、2、3：叶片；4：辅助绳；5：滑轮；10：吊放装置；11：固定支撑部；12：转动支撑部；121：连接构件；122：悬臂；13：轴承；14：滑动小车；15：电动葫芦；151：吊放绳；20：夹持装置；21：叶根夹持装置；211：叶根支撑架；212：叶根夹持部，211a：第一叶根支撑横梁；211b：第一连接竖梁；2121：第一伸缩构件；2122：第一连接横梁；2123：夹持组件；2123：电机；2123a：叶根夹板；2123b：第二伸缩构件；2123c：叶根夹块；213：叶根保护部；211c：第二叶根支撑横梁；211d：第二连接竖梁；211e：第一连接纵梁；2131：叶根夹持臂；2132：第三伸缩构件；211f：第一揽风梁；211h：揽风拉环；211g：第二揽风梁；211k：揽风拉环；211n：电源；211p：控制箱；22：叶尖夹持装置；221：叶尖支撑架；222：叶尖夹持部；221a：第一叶尖支撑横梁；221b：第二叶尖支撑横梁；221c：第三连接竖梁；221d：第二连接纵梁；2221：第四伸缩构件；2222：叶尖夹板；2223：电机；2224：滑块；2225：丝杠；223：叶尖保护部；2231：叶尖夹持臂；2232：第五伸缩构件；221e：第三揽风梁；221f：揽风拉环；221g：第四揽风梁；221h：揽风拉环；211j：电源；211k：控制箱；23：连接绳；30：揽风装置；31：卷扬机构；311：揽风绳；32：揽风框架；33：揽风支架。

具体实施方式

现在，将参照附图详细地描述根据本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的组件。

例如，参照图9，根据本发明的实施例的叶片吊装设备包括吊放装置10、夹持装置20和揽风装置30。吊放装置10用于安装在风力发电机组的机舱的顶部上并且用于控制吊放绳151的升降。夹持装置20用于夹持叶片并且在使用时可连接到吊放绳151，以通过吊放绳151提升或下放夹持装置20。揽风装置30包括揽风绳311，揽风绳311在使用时可连接到夹持装置20，以与吊放绳151配合而调节夹持装置20在被提升或下放过程中的姿态。

在本发明的实施例的叶片吊装设备中，通过吊放装置10与揽风装置30相配合下放夹持有需要更换的叶片的夹持装置20来拆卸下需要更换的叶片，并且提升夹持有新叶片的夹持装置20来完成新叶片的安装，而无需使用外部吊机(诸如安装船的主吊机)来提升或下放夹持装置20。更换叶片的操作可在运输船上完成，因此可降低风力发电机组的维护成本。关于叶片的更换，稍后将参照图7至图11具体描述。

现在，将参照图1详细地描述叶片吊装设备的吊放装置10。

如图1所示，吊放装置10可包括固定支撑部11和旋转支撑部12。固定支撑部11在使用时安装在机舱的顶部上，旋转支撑部12则可旋转地安装在固定支撑部11上，并且吊放绳151可安装在旋转支撑部12上。

吊放部12可包括连接构件121和两个悬臂122。连接构件121的第一端(即，下端)可通过例如轴承13等竖直地且可旋转地连接到固定支撑部11，连接构件121的第二端(即，上端)可固定连接到两个悬臂122。两个悬臂122可以以预定角间隔安装在连接构件121的第二端上。悬臂122垂直于连接构件121。两个悬臂122之间的角间隔可以与风力发电机组的叶片之间的角间隔相同，例如，当风力发电机组具有三个叶片时，两个悬臂122之间的角间隔可以为120度，但不限于此。虽然图1示出了两个悬臂122，但悬臂122的数量不限于此，其数量可基于需求而设置。这里，连接构件121、固定支撑部11和悬臂122均可以由诸如矩形钢或圆形钢或工字型钢等形成。

吊放绳151可分别安装在两个悬臂122上，并且能够沿着两个悬臂122的长度方向运动。具体地，吊放部12还可包括两个滑动小车14，每个悬臂122上安装有一个滑动小车14，滑动小车14可通过外力或者基于控制而自动地沿着悬臂122运动。吊放部12还可包括具有吊放绳151的电动葫芦15，电动葫芦15可安装在滑动小车14上，例如钩挂在滑动小车14之下，由此电动葫芦15随着滑动小车14沿着悬臂122运动而水平运动。吊放绳151可以是倒链。

下面，将参照图2至5详细地描述夹持装置20。

夹持装置20可包括互相柔性连接的叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22。例如，可利用连接绳23连接叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22。叶根夹持装置21用于夹持叶片的根部，以拆卸需更换的叶片或安装新叶片。叶尖夹持装置22可用于夹持叶片的叶尖，以提高夹持装置20的夹持力度。

如图2所示，叶根夹持装置21可包括叶根支撑架211和叶根夹持部212，叶根夹持部212可安装在叶根支撑架211下方，并且叶根夹持部212的夹持尺寸可以调节，以便于夹紧叶片且可适用于不同尺寸的叶片。

具体地，叶根支撑架211可包括第一叶根支撑横梁211a和设置在第一叶根支撑横梁211a下方的两个第一连接竖梁211b。第一连接竖梁211b与第一叶根支撑横梁211a垂直或基本垂直。叶根夹持部212可包括两个第一伸缩构件2121、两个第一连接横梁2122和两个夹持组件2123。叶根夹持部212可以为对称结构，即，可通过左侧的第一伸缩构件2121、第一连接横梁2122和夹持组件2123构成左夹持臂，通过右侧的第一伸缩构件2121、第一连接横梁2122和夹持组件2123构成右夹持臂，以实现夹持的功能。

为了避免重复描述，将仅描述叶根夹持部212的左夹持臂。参照图2的叶根夹持部212的左夹持臂，第一伸缩构件2121的第一端可例如通过铰接轴铰接到第一连接竖梁211b的外侧部，第一伸缩构件2121的第二端可例如通过铰接轴铰接到第一连接横梁2122的第一端，第一连接横梁2122的第二端可铰接到第一连接竖梁211b的下端。夹持组件2123可连接到第一连接横梁2122的第二端，如此可形成左夹持臂。通过左夹持臂和右夹持臂的第一伸缩构件2121的伸缩，可使左夹持臂和右夹持臂的夹持组件2123分别围绕第一连接竖梁211b与第一连接横梁2122之间的铰接轴旋转预定角度，因此可调节左夹持臂和右夹持臂之间的夹持尺寸。

可选地，夹持组件2123可以可移动地连接到第一连接横梁2122的第二端，以使夹持组件2123可沿着第一连接横梁2122的长度方向运动预定距离。例如，如图3所示，第一连接横梁2122可以为矩形空心钢管，并且第一连接横梁2122内可设置有电机2124和丝杠(未示出)，丝杠的第一端可连接到电机2124的输出轴，丝杠的第二端可连接到夹持组件2123，如此可通过丝杠结构实现夹持组件2123沿着第一连接横梁2122的长度方向上的运动。当然，夹持组件2123还可使用诸如齿轮齿条等其他方式实现其运动。

此外，夹持组件2123可包括叶根夹板2123a，丝杠的末端可借助固定至叶根夹板2123a上的丝母(未示出)与叶根夹板2123a形成螺纹配合，以此推动夹持组件2123的移动。叶根夹板2123a上可设置有压力传感器，以感测在夹持叶片时与叶片之间的压力值。可选地，夹持组件2123还可包括多个第二伸缩构件2123b以及多个叶根夹块2123c，每个第二伸缩构件2123b可连接在每个叶根夹块2123c与叶根夹板2123a之间。每个叶根夹块2123c可通过万向节与每个第二伸缩构件2123b相连，并且每个叶根夹块2123c可设置有用于感测与叶片之间的压力值的压力传感器。通过第二伸缩构件2123b的伸缩，可使得叶根夹块2123c不仅能够在第一连接横梁2122的长度方向上进一步运动，而且能够更好地适应于叶片的叶根的形状，以实现最佳的叶根夹持效果。通过设置压力传感器，可以确保对叶片的夹持力处于合适的范围内。

通过上述布局，叶根夹块2123c可通过第一伸缩构件2121的伸缩而围绕第一连接竖梁211b与第一连接横梁2122之间的铰接轴旋转，还可通过叶根夹板2123a与丝杠之间的相互运动而沿着第一连接横梁2122的长度方向运动，并且还可通过第二伸缩构件2123b的伸缩而沿着第一连接横梁2122的长度方向进一步运动，如此可实现叶根夹持部212的夹持尺寸可调。

可选地，叶根夹持装置21还可包括叶根保护部213，叶根保护部213可设置在叶根支撑架211下方，用于在叶片处于水平状态时保护叶片，以防止叶片意外下落。为此，叶根支撑架211还可包括第二叶根支撑横梁211c和设置在第二叶根支撑横梁211c下方的两个第二连接竖梁211d。第二连接竖梁211d基本上垂直于第二叶根支撑横梁211c。第二叶根支撑横梁211c和第一叶根支撑横梁211a平行，并通过两个第一连接纵梁211e彼此连接。叶根保护部213可包括两个叶根夹持臂2131和两个第三伸缩构件2132。两个叶根夹持臂2131可以呈弧形，以适应于叶片的根部的形状。每个叶根夹持臂2131的一端可分别铰接到对应的第二连接竖梁211d的下端，以形成夹子形式。第三伸缩构件2132的两端可分别通过上连接杆2133和下连接杆2134连接到相应的叶根夹持臂2131和相应的第二连接竖梁211d。通过两个第三伸缩构件2132的伸缩，可使得两个叶根夹持臂2131相对于彼此旋转预定角度，从而实现叶根保护部213的开合，以对应于叶片的根部的形状并保护叶片的根部。

第一伸缩构件2121、第二伸缩构件2123b和第三伸缩构件2132可以为液压缸。第一叶根支撑横梁211a上还可设置有电源211n和控制箱211p。电源211n可以为第一伸缩构件2121、第二伸缩构件2123b和第三伸缩构件2132等提供电力，控制箱211p可控制第一伸缩构件2121、第二伸缩构件2123b和第三伸缩构件2132的伸缩。此外，第一叶根支撑横梁211a的两端可设置有第一揽风梁211f，第一揽风梁211f上可设置有揽风拉环211h，以通过连接绳23与叶尖夹持装置22相连，或者通过吊放绳151与吊放装置10连接。类似地，第二叶根支撑横梁211c的两端可设置有第二揽风梁211g，第二揽风梁211g上可设置有揽风拉环211k，以与吊放绳151或连接绳23相连。换句话说，在实际使用过程中，叶根夹持装置21可以视情况翻转使用。

如图4所示，叶尖夹持装置22可包括叶尖支撑架221和叶尖夹持部222，叶尖夹持部222可安装在叶尖支撑架221下方，并且叶尖夹持部222的夹持尺寸可以调节，以便于夹紧叶片且可适用于不同尺寸的叶片。

叶尖支撑架221可包括第一叶尖支撑横梁221a。叶尖夹持部222可包括两个第四伸缩构件2221和两个叶尖夹板2222。叶尖夹持部222可以为对称结构，即，可通过左侧的第四伸缩构件2221和叶尖夹板2222构成左夹持臂，通过右侧的第四伸缩构件2221和叶尖夹板2222构成右夹持臂，以实现夹持的功能。左侧的第四伸缩构件2221的第一端可连接到第一叶尖支撑横梁221a的下部，左侧的第四伸缩构件2221的第二端可与左侧的叶尖夹板2222相连，并且左侧的第四伸缩构件2221朝向右侧的第四伸缩构件2221倾斜。右侧的第四伸缩构件2221的第一端连接到第一叶尖支撑横梁221a的下部，右侧的第四伸缩构件2221的第二端可与右侧的叶尖夹板2222相连，并且右侧的第四伸缩构件2221可朝向左侧的第四伸缩构件2221倾斜。如此，可形成叶尖夹持部222，并且通过左夹持臂和右夹持臂的第四伸缩构件2221的伸缩，可调节两个叶尖夹板2222之间的距离，因此可调节左夹持臂和右夹持臂之间的夹持尺寸。此外，每个叶尖夹板2222可例如通过万向节与相应的第四伸缩构件2221相连并适应叶片的叶尖的形状。此外，可以在每个叶尖夹板2222上设置压力传感器，以感测在夹持叶片时与叶片之间的压力值，以确保对叶片的夹持力处于合适的范围内。

可选地，每个第四伸缩构件2221可被构造为能够沿着第一叶尖支撑横梁221a运动，从而进一步调节两个叶尖夹板2222之间的距离。例如，参照图5，夹持部222还可包括电机2223、滑块2224和丝杠2225。电机2223、滑块2224和丝杠2225可设置在第一叶尖支撑横梁221a的内部。滑块2224可套设在丝杠2225上，丝杠2225的一端可连接到电机2223的输出轴，并且滑块2224可与第四伸缩构件2221的第一端相连，如此可通过丝杠结构带动叶尖夹板2222沿着第一叶尖支撑横梁221a运动。

此外，叶尖夹持装置22还可包括叶尖保护部223，叶尖保护部223也设置在叶尖支撑架221下方，用于在叶片处于水平状态时保护叶片，以防止叶片意外下落。为此，叶尖支撑架221还可包括第二叶尖支撑横梁221b和设置在第二叶尖支撑横梁221b下方并与第二叶尖支撑横梁221b垂直的两个第三连接竖梁221c。第二叶尖支撑横梁221b和第一叶尖支撑横梁221a可通过互相平行的两个第二连接纵梁221d彼此连接。优选地，第二连接纵梁221d与第一叶尖支撑横梁221a和第二叶尖支撑横梁221b垂直或基本垂直。叶尖保护部223可包括两个叶尖夹持臂2231和两个第五伸缩构件2232。两个叶尖夹持臂2231可以呈弧形，并且两个叶尖夹持臂2231的一端可分别铰接到两个第三连接竖梁221c的下端，以形成夹子形式。第五伸缩构件2232的两端可分别铰接到相应的叶尖夹持臂2231和相应的第二叶尖支撑横梁221b。通过两个第五伸缩构件2232的伸缩，可使得两个叶尖夹持臂2231可相对于彼此旋转预定角度，从而实叶尖保护部223的开合。

第一叶尖支撑横梁221a上还可设置有电源221j和控制箱221k。电源221j可以为第四伸缩构件2221和第五伸缩构件2232等提供电力，控制箱221k可控制第四伸缩构件2221和第五伸缩构件2232的伸缩。此外，第一叶尖支撑横梁221a的两端可设置有第三揽风梁221e，第三揽风梁221e上可设置有揽风拉环221f，以与揽风绳311相连。类似地，第二叶尖支撑横梁221b的两端可设置有第四揽风梁221g，第四揽风梁221g上可设置有揽风拉环221h，以通过连接绳23(参见图9)与叶根夹持装置21的第一叶根支撑横梁211a上的揽风拉环211h相连。在实际使用过程中，叶尖夹持装置22也可以视情况翻转使用。

此外，本领域技术人员应当理解，在叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22的支撑架也可以采用桁架的连接方式，而不限于上面描述的支撑横梁与连接纵梁互相垂直连接的方式，而且，叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22的夹持部的连接竖梁也不必一定垂直于支撑架或支撑横梁。

下面，将参照图6详细地描述叶片吊放设备的揽风装置30。

揽风装置30可用于在叶片更换过程中与吊放装置10连接的吊放绳151相配合通过控制夹持装置20的姿态来控制叶片在空中的稳定性。如图6所示，揽风装置30可包括卷扬机构31，揽风绳311可缠绕于卷扬结构31中。此外，揽风装置30还包括容纳卷扬机构31的揽风框架32以及支撑揽风框架32的揽风支架33。揽风框架32可倾斜地安装在揽风支架33上。

下面，将参照图7至图11描述使用叶片吊装设备更换叶片的方法。

如图7所示，在更换叶片1之前，将叶片1旋转到竖直向下状态。

然后，如图8所示，在更换叶片1时，首先将吊放装置10安装在机舱的顶部且靠近机舱前缘的位置。然后，在叶片2和3的根部分别缠绕两股辅助绳4，并且将两个滑轮5分别固定在两个辅助绳4上。然后，使吊放装置10的两个电动葫芦15的吊放绳151分别穿过两个滑轮5一直延伸到安装平台上。在这种情况下，两个电动葫芦15可与叶片2和3共同承载叶片1的重量。此外，由于吊放装置的两个悬臂122可相对于支撑部11旋转，因此可便于使两个悬臂122与叶片2和3在竖直方向上大体对准。

然后，在安装平台上，将叶片夹持装置20的叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22放置在同一水平线上，并且使两者之间的间距为叶片1的根部和尖部之间的距离。然后，使用两组连接绳23分别将叶根夹持装置21的两侧的揽风拉环211h与叶尖夹持装置22的两侧的揽风拉环221h彼此连接，并且将揽风装置30的揽风绳311与叶尖夹持装置22的两侧的揽风拉环221f彼此连接。然后，可将两个电动葫芦15的延伸到安装平台上的吊放绳151与叶根夹持装置21的两侧的揽风拉环211k彼此连接。

然后，如图9所示，可使两个电动葫芦15动作，以将叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22提升至叶片1的叶根和叶尖的夹持区域。

然后，如图10所示，可远程遥控叶根夹持装置21的夹持部212和叶尖夹持装置22的夹持部222分别夹持住叶片1的根部和尖部。在夹持完毕之后，可远程遥控叶根夹持装置21的叶根夹持臂2131和叶尖夹持装置22的叶尖夹持臂2231分别旋转叉开到叶根和叶尖后缘处并且闭合，以在叶片1翻身时保护叶片1。

然后，如图11所示，可拆除叶片1的叶根与变桨轴承的连接螺栓，可控制两个电动葫芦15的吊放绳151缓慢下放以使叶片1下落。待叶片1下落至距安装平台预定高度处，可通过安装平台上的外部起重设备(如，运输船上的吊机，或者安装船上的主吊机)提升叶片1的叶尖，然后通过两个电动葫芦15的吊放绳151缓慢使叶片1的叶根下落，直至叶片1处于水平状态，以完成叶片1的翻身操作。待完成叶片1翻身后，可使处于水平状态的叶片1继续下落，直至安放在安装平台上的叶片运输工装上。

在安装新叶片时，可使新叶片处于水平状态。可控制叶根夹持装置21的夹持部212和叶尖夹持工装22的夹持部222夹持住新叶片的根部和尖部。在夹持完毕后，可控制叶根夹持装置21的叶根夹持臂2131和叶尖夹持装置22的叶尖夹持臂2231分别旋转叉开到新叶片的叶根和叶尖后缘处并且闭合，以保护叶片1。

使用外部起重设备吊起新叶片的叶尖至预定高度，并且收紧两个电动葫芦15的吊放绳151，直至新叶片处于竖直状态。

然后，继续收紧两个电动葫芦15的吊放绳151，直至将新叶片提升至叶片安装位置。然后安装连接新叶片的叶根与变桨轴承的连接螺栓，以完成新叶片的安装。

然后，可遥控叶根夹持装置21的夹持部212和叶尖夹持装置22的夹持部222松开新叶片的根部和尖部，并且遥控叶根夹持装置21的叶根夹持臂2131和叶尖夹持装置22的叶尖夹持臂2231分别旋转至合适开口位置，以从新叶片1上拆卸下叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22。当然，在条件允许的情况下，也可使叶根夹持臂2131和叶尖夹持臂2231处于闭合状态而直接拆卸下叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22。

然后，可通过两个电动葫芦15的吊放绳151缓慢将叶根夹持装置21和叶尖夹持装置22下放至安装平台，并且从机舱的顶部拆掉吊放装置10、辅助绳4和滑轮5。

以上虽然描述了使用本发明的实施例的叶片吊放设备更换叶片的方法，但本发明不限于此。叶片吊放设备也可单独地用于叶片的拆卸或单独地用于叶片的安装。此外，在使用叶片吊放设备更换叶片时，安装平台可以为运输船的甲板，而无需使用安装平台，因此可降低风力发电机组的维护成本。

根据本发明的叶片吊放设备，可单独更换叶片，耗时短、效率高且安全系数高。此外，根据本发明的叶片吊放设备，可在不使用安装船的情况下更换叶片，因此可降低风力发电机组的维护成本。此外，根据本发明的叶片吊放设备，叶根夹持装置和叶尖夹持装置可适用于具有不同翼型和厚度的叶片，因此叶片吊放设备具有较强的适用性。此外，根据本发明的叶片吊放设备，叶根夹持装置和叶尖夹持装置具有独立的夹持部和保护部，在叶片夹持完毕后再使用保护部进一步保护叶片，因此可防止叶片在翻身时意外脱落，安全系数高。

虽然上面已经详细描述了本发明的实施例，但本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的实施例做出各种修改和变形。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变形仍将落入权利要求所限定的本发明的实施例的精神和范围内。

Claims (16)

1.一种叶片吊装设备，其特征在于，所述叶片吊装设备包括：

吊放装置(10)，所述吊放装置(10)用于被安装在风力发电机组的机舱的顶部上；

夹持装置(20)，所述夹持装置(20)用于夹持叶片并且在使用时通过连接至所述吊放装置(10)的吊放绳(151)被提升或下放；

揽风装置(30)，所述揽风装置(30)包括揽风绳(311)，所述揽风绳(311)在使用时连接到所述夹持装置(20)，以与所述吊放绳(151)配合而调节所述夹持装置(20)在被提升或下放过程中的姿态。

2.根据权利要求1所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述吊放装置(10)包括：

固定支撑部(11)，所述固定支撑部(11)用于安装在所述机舱的顶部上；

转动支撑部(12)，所述转动支撑部(12)可旋转地安装在所述固定支撑部(11)上，并且所述吊放绳(151)安装在所述转动支撑部(12)上。

3.根据权利要求2所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述转动支撑部(12)包括：

连接构件(121)，所述连接构件(121)的下端竖直地且可旋转地安装在所述固定支撑部(11)上；

至少两个悬臂(122)，所述至少两个悬臂(122)以预定角间隔安装在所述连接构件(121)的上端并与所述连接构件(121)垂直；

滑动小车(14)，所述滑动小车(14)安装在所述悬臂(122)上并能够沿着所述悬臂(122)水平滑动，所述吊放绳(151)通过安装在所述滑动小车(14)上的电动葫芦(15)而伸长或缩短。

4.根据权利要求1所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述夹持装置(20)包括叶根夹持装置(21)，其中，所述叶根夹持装置(21)包括：

叶根支撑架(211)，所述吊放绳(151)在使用时连接到所述叶根支撑架(211)；

叶根夹持部(212)，所述叶根夹持部(212)安装在所述叶根支撑架(211)下方，并且所述叶根夹持部(212)的夹持尺寸可调。

5.根据权利要求4所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述叶根支撑架(211)包括第一叶根支撑横梁(211a)和设置在所述第一叶根支撑横梁(211a)下方的两个第一连接竖梁(211b)，

其中，所述叶根夹持部(212)包括分别铰接到所述两个第一连接竖梁(211b)下端的两个夹持臂组件，每个所述夹持臂组件包括：

第一伸缩构件(2121)，所述第一伸缩构件(2121)的第一端铰接到所述第一连接竖梁(211b)的外侧部；

第一连接横梁(2122)，所述第一连接横梁(2122)的第一端铰接到所述第一伸缩构件(2121)的第二端，并且所述第一连接横梁(2122)的第二端铰接到所述第一连接竖梁(211b)的下端，

夹持组件(2123)，所述夹持组件(2123)连接到所述第一连接横梁(2122)的第二端并且被构造为能够在所述第一连接横梁(2122)的长度方向上运动预定距离。

6.根据权利要求5所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述叶根夹持组件(2123)还包括：

叶根夹板(2123a)，所述叶根夹板(2123a)连接到所述第一连接横梁(2122)的所述第二端并且被构造为能够在所述长度方向上运动预定距离；

多个第二伸缩构件(2123b)，所述多个第二伸缩构件(2123b)的第一端连接到所述叶根夹板(2123a)；

多个叶根夹块(2123c)，所述多个叶根夹块(2123c)通过万向节分别连接到所述多个第二伸缩构件(2123b)的第二端。

7.根据权利要求5所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述叶根夹持装置(21)还包括叶根保护部(213)，

其中，所述叶根支撑架(211)还包括与所述第一叶根支撑横梁(211a)平行的第二叶根支撑横梁(211c)和设置在所述第二叶根支撑横梁(211c)下方的两个第二连接竖梁(211d)，

其中，所述叶根保护部(213)包括：

两个叶根夹持臂(2131)，所述两个叶根夹持臂(2131)呈弧形，并且分别铰接到所述两个第二连接竖梁(211d)的下端；

两个第三伸缩构件(2132)，所述两个第三伸缩构件(2132)的两端分别与相应的所述叶根夹持臂(2131)和相应的所述第二连接竖梁(211d)连接，以能够使得所述两个叶根夹持臂(2131)相对于彼此旋转预定角度而实现所述叶根保护部(213)的开合。

8.根据权利要求4所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述夹持装置(20)还包括叶尖夹持装置(22)，

其中，所述叶尖夹持装置(22)包括：

叶尖支撑架(221)，所述叶尖支撑架(221)在使用时通过连接绳(23)连接到所述叶根支撑架(211)，并且所述揽风绳(331)在使用时连接到所述叶尖支撑架(221)；

叶尖夹持部(222)，所述叶尖夹持部(222)安装在所述叶尖支撑架(221)下方，并且所述叶尖夹持部(222)的夹持尺寸可调。

9.根据权利要求8所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述叶尖支撑架(221)包括第一叶尖支撑横梁(221a)，

其中，所述叶尖夹持部(221)包括：

两个第四伸缩构件(2221)，所述两个第四伸缩构件(2221)的第一端分别连接到所述第一叶尖支撑横梁(221a)的下部并且被构造为能够沿着所述第一叶尖支撑横梁(221a)运动和朝向彼此倾斜；

两个第一叶尖夹板(2222)，所述两个第一叶尖夹板(2222)分别通过万向节连接到所述两个第四伸缩构件(2221)的第二端。

10.根据权利要求9所述的叶片吊装设备，其特征在于，所述叶尖夹持装置(22)还包括叶尖保护部(223)，

其中，所述叶尖支撑架(221)还包括与所述第一叶尖支撑横梁(221a)平行的第二叶尖支撑横梁(221b)以及设置在所述第二叶尖支撑横梁(221b)下方的两个第三连接竖梁(221c)，

其中，所述叶尖保护部(223)包括：

两个叶尖夹持臂(2231)，所述两个叶尖夹持臂(2231)呈弧形，并且分别铰接到所述两个第三连接竖梁(211c)的下端；

两个第五伸缩构件(2232)，所述两个第五伸缩构件(2232)的两端分别连接到相应的所述叶尖夹持臂(2231)和相应的所述第二叶尖支撑横梁(221b)，以能够使得所述两个叶尖夹持臂(2231)相对于彼此旋转预定角度而实现所述叶尖保护部(223)的开合。

11.一种使用根据权利要求1中所述的叶片吊装设备拆卸需更换的叶片的方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述吊放装置(20)安装在风力发电机组的机舱的顶部上，并且使待更换的叶片保持竖直状态；

将所述揽风装置(30)安装在安装平台上，并且分别使所述吊放绳(151)和所述揽风绳(331)与所述夹持装置(20)相连；

将所述夹持装置(20)提升至所述叶片的夹持位置，并且使所述夹持装置(20)夹住所述叶片；

拆下所述叶片并且将所述夹持装置(20)下放至距离所述安装平台预定高度；

将所述叶片调整为水平状态，并且将所述叶片下放至所述安装平台上。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在除了更换所述叶片之外的两个叶片的根部缠绕辅助绳(4)，将两个滑轮(5)分别固定在所述两个辅助绳(4)上，并且将所述吊放绳(151)穿过所述两个滑轮(5)与所述夹持装置(20)相连。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，将所述叶片调整为水平状态的步骤包括：

利用起重设备吊起所述叶片的叶尖并且下放所述吊放绳(151)直至所述叶片处于水平状态。

14.一种使用根据权利要求1中所述的叶片吊装设备安装叶片的方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述吊放装置(20)安装在风力发电机组的机舱的顶部上；

将所述揽风装置(30)安装在安装平台上，并且分别使所述吊放绳(151)和所述揽风绳(311)与所述夹持装置(20)相连；

使所述夹持装置(20)夹住叶片并将所述叶片调整为竖直状态；

将所述叶片竖直地提升至叶片安装位置，并且安装到位。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在安装于风力发电机组的原有两个叶片的根部缠绕辅助绳(4)，将两个滑轮(5)分别固定在所述两个辅助绳(4)上，并且将所述吊放绳(151)穿过所述两个滑轮(5)与所述夹持装置(20)相连。

16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述叶片调整为竖直状态的步骤包括：

利用起重设备吊起所述叶片的叶尖至预定高度，并且收紧所述吊放绳(151)直至所述叶片处于竖直状态。

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