CN113498400A - 自动标记线控制系统和使用该自动标记线控制系统处理风力涡轮机部件的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在使用抬升设备对风力涡轮机进行操作期间处理风力涡轮机部件的标记线控制系统。所述标记线控制系统包括标记线控制模块(74，164)，所述标记线控制模块具有：外壳(80)；至少两个绞车(126，128)，其设置在所述外壳内，每个绞车具有标记线线缆(130，132)；控制器(146)，其设置在外壳内并操作性联接到所述至少两个绞车；以及电源(148)，其设置在外壳(80)内并操作性联接到所述至少两个绞车。一种在使用抬升设备对风力涡轮机进行操作期间处理风力涡轮机部件的方法包括以下步骤：将标记线控制模块联接到抬升设备和风力涡轮机部件；并且操作标记线控制系统以实现风力涡轮机部件的位置。

Description

自动标记线控制系统和使用该自动标记线控制系统处理风力 涡轮机部件的方法

技术领域

本发明总体上涉及风力涡轮机，并且更具体地，涉及用于在例如风力涡轮机组装期间处理风力涡轮机部件的自动标记线控制系统以及在风力涡轮机组装期间使用自动标记线控制系统处理风力涡轮机部件的方法。

背景技术

风力涡轮机用于使用可再生资源而不用燃烧化石燃料来产生电能。通常，风力涡轮机将来自风的动能转换成电能。水平轴风力涡轮机包括：塔架；机舱，其位于塔架的顶点处；以及转子，其具有中心毂和多个叶片，叶片联接到毂并且从毂向外延伸。转子被支撑在从机舱延伸的轴上，该轴要么直接要么间接地与被容纳在机舱内的发电机操作性联接。因此，当风迫使叶片旋转时，发电机产生电能。

近年来，风力发电已成为一种更具吸引力的替代能源，并且风力涡轮机、风力发电场等的数量在陆地和海上都有显著增加。另外，风力涡轮机的尺寸也显著增加，现代风力涡轮机叶片的长度扩展到50米至80米之间并且风力涡轮机塔架的高度超过200米。预计风力涡轮机部件和风力涡轮机高度的尺寸未来将持续增加。然而，风力涡轮机部件尺寸的增大，在风力涡轮机的组装、拆卸或维护期间提出了挑战。在组装、拆卸或维护期间，大型起重机通常被带到风力涡轮机现场，以有助于处理风力涡轮机部件。在这方面，起重机被配置为将各种风力涡轮机部件(包括例如机舱、毂和叶片)高高地抬升在空中。与使用大型起重机相关的成本高昂得令人难以承受，制造商不断努力在这些操作中有效地利用起重机。

在传统方法中，在大型起重机进行抬升期间对风力涡轮机部件的控制是使用从抬升部件延伸到地面的一条或更多条标记线来实现的。在地面上，服务人员手动抓住标记线，并以协调的方式移动标记线，以控制被抬升的风力涡轮机部件，并将部件定位在期望位置。由于现代风力涡轮机部件尺寸庞大、将风力涡轮机部件升高在空中的极高高度以及在升高高度处存在显著的风速，因此常常需要一大群服务人员以协调方式工作，从而对风力涡轮机部件进行控制和定向。另外，由于大量的服务人员会难以以协调方式移动并且在现代风力涡轮机所需高度处的风是不可预测的，导致对风力涡轮机部件进行控制和定向的手动过程是耗时的。因此，在起重机的成本和与人工劳力相关的成本之间，风力涡轮机的组装、拆卸或维护会是高的。

此外，与用大型起重机抬升风力涡轮机部件关联的索具往往是正被抬升的特定部件特定的。举例来说，将机舱抬升到塔架顶部所需的索具(包括标记线装置)通常不同于将转子毂或风力涡轮机叶片抬升到塔架顶部所需的索具。为了抬升各种风力发电机组部件而更换索具和标记线是耗时的，因此延长了大型起重机的使用。这进而进一步增加了与风力涡轮机操作关联的成本。

近年来，已有一些使对正被起重机抬升的部件进行控制和定向所需的人工劳动量最小化的尝试。这种方法通常包括安装到起重机吊架的滑轮装置、绞车，绞车被安装到起重机底座并具有沿着起重机吊架、围绕滑轮并延伸到部件或安装到部件的轭架的控制线缆。诸如，可由起重机的操作者将绞车的各种控制件定位在起重机的底座处。然而，这样的系统也有其缺点。在这方面，大型起重机必须被改造，以针对这种系统进行特定调整，并常常包括起重机的吊架或其他部分上的复杂的托架和滑轮装置。此外，控制系统的部件不是独立的，而是分散在起重机上，包括在起重机吊架、起重机底座上的各种元件(例如，绞车)和起重机驾驶室中的各种元件，以有助于对绞车和控制线缆进行控制。另外，将各种控制线缆装配到部件的索具可以是正被起重机抬升的特定风力涡轮机部件特定的。

鉴于起重机使用的高成本以及用于处理风力涡轮机部件的常规控制策略的缺点，需要改进的用于组装、拆卸或修理风力涡轮机的设备和方法。更具体地，需要在起重机操作期间改进风力涡轮机部件的处理的标记线控制系统以及在起重机操作期间使用这种标记线控制系统处理风力涡轮机部件的方法。

发明内容

为了这些和其他目的，本发明的一些方面涉及一种用于在使用抬升设备对风力涡轮机进行操作期间处理风力涡轮机部件的标记线控制系统。标记线控制模块被配置为定位在所述抬升设备的连接器和正被抬升的所述风力涡轮机部件中间。所述标记线控制模块包括：外壳；至少两个绞车，其设置在所述外壳内，每个绞车具有操作性联接到所述绞车的标记线线缆；控制器，其设置在所述外壳内并操作性联接到所述至少两个绞车，所述绞车的所述标记线线缆被配置为在所述控制器的控制下由相应的绞车卷起或放下；以及电源，其设置在所述外壳内并操作性联接到所述至少两个绞车。

在一个实施方式中，所述标记线控制系统还可包括引导构件，其中，所述引导构件被配置为操作性联接到所述标记线控制模块的所述标记线线缆，以在使用期间实现所述风力涡轮机部件的位置改变。所述引导构件可包括一条或更多条引导线缆或引导轨道。所述引导构件还可包括滑轮组，所述滑轮组被配置为沿着所述一条或更多条引导线缆的长度移动。在一个实施方式中，所述引导构件被配置为联接到所述抬升设备。例如，所述抬升设备可包括起重机，并且所述引导构件可被配置为联接到所述起重机的一个或更多个吊架。在另一实施方式中，所述引导构件被配置为联接到所述风力涡轮机。例如，所述风力涡轮机可包括塔架和机舱，并且所述引导构件可被配置为联接到所述塔架或联接到所述塔架和所述机舱。在其他实施方式中，所述引导构件包括被配置为联接到所述抬升设备的第一引导构件部分以及被配置为联接到所述风力涡轮机的第二引导构件部分。所述标记线控制模块被配置为操作性联接到所述第一引导构件部分和所述第二引导构件中的每个。

在一个实施方式中，所述标记线控制模块还可包括一对臂，所述一对臂从所述外壳延伸并被配置为与相应的标记线线缆接合。所述一对臂能相对于所述壳体选择性延伸和缩回。优选地，所述一对臂操作性联接到所述控制器，以便控制所述臂的延伸和缩回。

在另一实施方式中，所述标记线控制系统还可包括一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被配置为联接到所述风力涡轮机部件并与所述标记线控制模块中的所述控制器通信。所述一个或更多个传感器被配置为将所述风力涡轮机部件的位置信息传送到所述控制器。以这种方式，所述标记线控制系统可基于来自所述一个或更多个传感器的读数来调整所述风力涡轮机部件的位置。这可被配置为自动化过程。还可提供手动超越模式。

一种在使用抬升设备对风力涡轮机进行操作期间处理风力涡轮机部件的方法包括提供标记线控制系统。所述标记线控制系统包括标记线控制模块和引导构件。所述标记线控制模块包括具有至少两个绞车、控制器和电源的外壳，每个绞车具有操作性联接到该绞车的标记线线缆。所述方法还包括以下步骤：将所述标记线控制模块联接到所述抬升设备的连接器和所述风力涡轮机部件，使得所述标记线控制模块定位在所述连接器和所述风力涡轮机部件之间；将所述引导构件联接到引导支撑件；将所述标记线线缆联接到所述引导构件；并且操作所述标记线控制系统，以实现所述风力涡轮机部件的位置改变。

在一个实施方式中，将所述引导构件联接到引导支撑件还可包括将所述一条或更多条引导线缆联接到所述抬升设备。所述抬升设备可包括具有一个或更多个吊架的起重机，并且所述方法还可包括将所述一条或更多条线缆联接到所述起重机的所述一个或更多个吊架。在另一实施方式中，将所述引导构件联接到引导支撑件还可包括将所述一条或更多条引导线缆联接到所述风力涡轮机。所述风力涡轮机可包括塔架和机舱，并且所述方法还可包括将所述一条或更多条引导线缆联接到所述塔架或联接到所述塔架和所述机舱。在其他实施方式中，将所述引导构件联接到所述引导支撑件还可包括将所述一条或更多条引导线缆联接到所述抬升设备并且将所述一条或更多条引导线缆联接到所述风力涡轮机。

在一个实施方式中，所述标记线控制模块包括一对可调整臂，其中，所述臂与相应的标记线线缆接合。在一个实施方式中，所述方法还包括调整所述臂的长度。这使标记线控制模块处的标记线线缆之间的距离能够改变。标记线控制模块处的标记线线缆之间的距离增大可使标记线控制模块施加到风力涡轮机部件上的控制量增加。

在其他实施方式中，所述方法还可包括：感测所述风力涡轮机部件的位置；并且使用所述标记线控制系统响应于感测步骤而自动地调整所述风力涡轮机部件的位置。

感测所述风力涡轮机部件的位置的步骤还可包括以下步骤：将一个或更多个传感器放置在所述风力涡轮机部件上；并且将所述一个或更多个传感器操作性联接到所述标记线控制模块中的所述控制器。

在一个实施方式中，所述方法还可包括以下步骤：预先定义用于所述风力涡轮机部件的位置的设计标准；并且使用所述标记线控制系统，自动地调整所述风力涡轮机部件的位置以维持或实现所述设计标准。

在该方法的其他方面，可将多个设计标记存储在所述控制器中，并且可从存储在所述控制器中的所述多个设计标记中选择所述设计标准。然后，所述标记线控制系统进行操作，以实现或维护所选择的设计标准。

附图说明

包含在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图例示了本发明的一个或更多个实施方式，并且与上面给出的对本发明的总体描述和下面给出的详细描述一起用于说明本发明。

图1是使用按照本发明的实施方式的标记线控制系统组装的风力涡轮机的分解立体图；

图2是按照本发明的一个实施方式的标记线控制模块的立体图；

图3是大体沿着线3-3截取的图2中示出的标记线控制模块的剖视图；

图4是使用按照本发明的另一实施方式的标记线控制系统组装的风力涡轮机的分解立体图；

图5是使用按照本发明的另一实施方式的标记线控制系统组装的风力涡轮机的分解立体图；以及

图6是按照本发明的另一实施方式的标记线控制模块的立体图。

具体实施方式

参照图1，风力涡轮机10包括：塔架12；机舱14，其设置在塔架12的顶点处；以及转子16，其操作性联接到容纳在机舱14内的发电机(未示出)。除了发电机之外，机舱14还容纳将风能转换成电能所需的各种各样的部件以及操作、控制和优化风力涡轮机10的性能所需的各种部件。塔架12支撑由机舱14、转子16和风力涡轮机10的容纳在机舱14内的其他部件所带来的负荷，并且还进行操作以将机舱14和转子16抬高至超过地平面或海平面(视情况而定)的高度，低湍流的较快移动空气流通常会出现在所述高度。

被表示为水平轴风力涡轮机的风力涡轮机10的转子16用作机电系统的原动机。超过最小水平的风将使转子16启动并且引起在与风的方向基本垂直的平面中的旋转。风力涡轮机10的转子16包括中心毂18和至少一个转子叶片20，转子叶片20在围绕中心毂18的周缘分布的位置处从中心毂18向外伸出。在代表性实施方式中，转子16包括三个叶片20，但是数量可不同。叶片20被配置为与经过的气流相互作用，以产生致使中心毂18围绕中心纵轴自旋的升力。

风力涡轮机10可被包括在属于风力发电场或风电场的类似风力涡轮机的集合当中，该风力发电场或风电场用作通过输电线路与诸如三相交流(AC)电网这样的电网连接的发电设备。电网通常包括发电站的网络、输送电路和通过输电线路的网络联接的变电站，输电线路将电力传输到负荷，所述负荷为终端用户和电力设施的其他顾客的形式。在正常情况下，如本领域的普通技术人员所知的，电力被从发电机供应到电网。

如图1中例示的，风力涡轮机10的组装可通过利用大型起重机30来实现，该大型起重机30被运输到风力涡轮机安装场地并能够抬升重物并操纵重物到达期望位置。就这点而言，起重机30被配置为在组装过程期间抬升各种风力涡轮机部件，诸如塔架12的塔架部分12a、机舱14、毂18和叶片20。为此目的，起重机30通常包括底座32，底座32例如被支撑在地面上并具有用于容纳起重机的操作者的控制驾驶室34。主吊架36在第一下端可移动地联接到底座32，并可具有例如本领域中常规的大体格子状结构。悬臂吊架38具有与主吊架36的第二上端可移动联接的第一端。悬臂吊架38的第二端包括主滑轮40，主滑轮40可旋转地联接到悬臂吊架38，以接纳起重机的索具。悬臂桅杆42可在主吊架36和悬臂吊架38之间的接合部处枢转地联接到主吊架36。台架44也可以可移动地联接到底座32。

起重机30的索具包括用于支撑和提升各种风力涡轮机部件的主承载线缆46。主承载线缆46的一端连接到悬臂吊架38。主承载线缆46的另一端被拖拽(即，铺设或引导)通过悬臂块48上的滑轮，在悬臂吊架38的第二端上的主滑轮40上方，在可旋转地安装在悬臂桅杆42上的第二滑轮50上方，并连接到被支撑在底座32上的主绞车52。索具还包括悬垂线缆54，悬垂线缆54的一端连接到悬臂吊架36(诸如与悬臂吊架的第二端相邻)，并被拖拽到可旋转安装在悬臂桅杆42上的第三滑轮56上方，到达第二绞车58，第二绞车58能够以可控的方式卷起和放下悬垂线缆54，以移动或调整悬臂吊架38的角度。索具还可包括支索60，支索60的一端连接到主吊架36(诸如与主吊架的第二端相邻)，并被拖拽到台架44上的第四滑轮62上方，到达第三绞车64，第三绞车64以可控的方式卷起和放下支索60，以移动或调整主吊架36的角度。悬臂块48可包括用于有助于起重机30与正被起重机30抬升的风力涡轮机部件70之间的连接的起重钩66。

本领域的普通技术人员将认识到，起重机30的上述部件在本领域中通常是熟知的，并在本文中被描述为提供对下面将描述的方面和特征的完整描述和理解。此外，以上提供的起重机30的描述是示例性的，本领域的普通技术人员将认识到，可结合本发明的方面使用各式各样的起重机或其他抬升设备，因此本发明的方面不限于本文描述的示例性实施方式。

如图1中进一步例示的并且按照本发明的一方面，由标记线控制系统(以72一体示出)促进对正被起重机30抬升的风力涡轮机部件70的控制。虽然正被起重机30抬升的特定风力涡轮机部件70被例示为风力涡轮机叶片20，但应该理解，风力涡轮机部件70可采取塔架部分12a、机舱16、毂18或风力涡轮机10的其他部件的形式。在示例性实施方式中，标记线控制系统72包括标记线控制模块74和操作性联接到标记线控制模块74的引导构件76。如下面将更详细讨论的，当风力涡轮机部件正被起重机30抬升时，标记控制模块74和引导构件76共同促进了对风力涡轮机部件70的控制。此外，标记线控制模块74和引导构件76共同使得能够选择性调整风力涡轮机部件70的位置(例如，取向)。

如图2和图3中例示的，标记线控制模块74包括大体矩形外壳80，外壳80具有基本上平面的上壁82、下壁84、侧壁86、88、前壁90和后壁92。外壳80具有包括上壳体94和下壳体96的壳体构造，上壳体94和下壳体96在外壳的封闭构造中沿着界面98配合。一个或更多个闩锁100可选择性将外壳保持成封闭构造。闩锁100可被释放，使得上壳体94可从下壳体96上移除，由此为外壳80提供敞开构造。以这种方式，设置在外壳80的内部腔室102内的各种部件(下面讨论)可由服务人员等触及。在优选实施方式中，外壳80可由诸如铝或钢这样的耐用金属制成。然而，另选地，外壳80可由诸如ABS、聚碳酸酯、尼龙、聚酰胺、聚醚醚酮和其他工程塑料这样的各种塑料材料制成。此外，虽然外壳80在本文中被描述为具有大体矩形构造，但本发明的方面不限于这种布置，因为外壳可采取其他形状和构造。

如图1中例示的，在示例性实施方式中，标记线控制模块74优选地设置在起重机连接器104(诸如起重机的起重钩66或其他类似起重机连接接口)与正被起重机30抬升的特定风力涡轮机部件70之间。如此，标记线控制模块74包括有助于标记线控制模块74与起重机30的起重机连接器104之间连接的起重机连接接口106。举例来说，起重机连接接口106可包括固定到外壳80的一个或更多个耳轴108。在一个实施方式中，两个耳轴108从侧壁86、88中的每个延伸。这样的布置提供了起重机连接接口106在壳体80上的良好平衡分布。然而，耳轴108的其他布置也是可能的。例如，耳轴108可从外壳80的其他壁延伸。其他起重机连接接口106(诸如各种挂钩、毂等)也可用于将标记线控制模块74联接到起重机30。因此，本发明的方面不应该限于图中例示的特定布置。在任何情况下，一个或更多个连接器可将耳轴108与起重机30的起重钩66联接。例如，各种柔性连接器110(诸如吊索、条带、绳索、链条等)可在标记线控制模块74上的耳轴108与起重机30的起重钩66之间延伸，如图1中例示的。

另外，标记线控制模块74包括有助于标记线控制模块74与风力涡轮机部件70之间连接的部件连接接口112。举例来说，部件连接接口112可包括固定到外壳80上的一个或更多个突片114，其中，每个突片114包括用于接纳紧固件(诸如螺栓、钩、夹持件等)的孔洞或孔116。在一个实施方式中，四个突片114从下壁84延伸，使部件连接接口112在外壳80上良好地平衡分布。然而，应该认识到，突片114的其他布置也是可能的，包括使突片114从壳体80的其他壁延伸。其他部件连接接口112也是可能的。

在任何情况下，一个或更多个突片114被配置为将风力涡轮机部件70联接到标记线控制模块74。可直接联接到风力涡轮机部件70或者经由设置在标记线控制模块74和风力涡轮机部件70之间的附加支撑元件间接地联接到风力涡轮机部件70。在这方面，被起重机30抬升的风力涡轮机部件70中的许多可包括部件特定的支撑框架118。例如，如图1中例示的，为了有助于风力涡轮机叶片20的抬升，叶片夹持器120可被安装到叶片，并以不仅支撑叶片而且使由于抬升而导致对叶片的损害最小化的方式与叶片接合。在这种情况下，标记线控制模块74上的突片114可经由一个或更多个连接器110(诸如吊索、条带、绳索、链条等)联接到叶片夹持器120。叶片夹持器120在行业中通常是熟知的，因此在本文将不进一步详细描述。在另一实施方式中，某种类型的轭架可在起重机抬升期间支撑风力涡轮机部件70，即，轭架作为被抬升的风力涡轮机部件的支撑框架118操作。在这种情况下，标记线控制模块74上的突片114可通过一个或更多个连接器110(诸如吊索、条带、绳索、链条等)连接到轭架。本领域的普通技术人员可根据正被起重机30抬升的特定风力涡轮机部件70识别其他支撑元件，并理解如何将标记线控制系统74联接到这种支撑元件。

如图2中例示的，标记线控制模块74还包括一个或更多个用于将标记线控制模块74支撑在地面、船甲板或其他支撑表面上的支撑脚122。示出了四个这种支撑脚122，但具体数量可不同。支撑脚122在突片114下方延伸，使得脚首先与支撑表面接合。在一个实施方式中，支撑脚122可具有冲击吸收能力。

如以上讨论的，许多现有的标记线系统具有分散在起重机周围的各种元件。例如，用于控制标记线的绞车常常位于起重机的底座上，而绞车控制器则被集成在起重机的主驾驶室中。然后，出于特定目的独立地改造起重机。在本发明的一方面，标记线控制系统72的元件中的一些被包含在标记线控制模块74的外壳80内。如下面更详细说明的，绞车、控制器、能量源等全都可位于外壳60的内部腔室102中。以这种方式，标记线控制系统72是独立的系统，其容易被大型起重机30并入风力涡轮机10的整体组装过程中。换句话说，标记线控制系统72可在各式各样的起重机以及各式各样的风力涡轮机部件70的改造最小的情况下被实现并被调试。标记线控制系统72的“定位”在组装风力涡轮机10期间为服务人员提供了许多益处。这些益处不仅包括以上提供的涉及起重机实现方式的那些益处，而且还包括维护和更集中的设计性能。因此，认为将标记线控制系统72的许多元件集中在单个、独立的外壳80内是特别有利的。

出于这种考虑，图3例示了包含在标记线控制模块74的外壳80内的标记线控制系统72的各种部件。在这方面，标记线控制模块74包括至少两个绞车126、128，绞车126、128固定到下壁84的内表面130并与外壳80的前壁90相邻。绞车126、128可以是容易商购并且是本领域普通技术人员已知的标准绞车。因此，本文中将不提供对绞车126、128的其他描述。两个或更多个绞车126、128中的每个包括标记线线缆130、132，标记线线缆130、132分别与绞车126、128关联，并能够在相应绞车126、128的致动下被卷起或放下。标记线线缆130、132延伸穿过前壁90中的相应开口或狭槽136、138，并终止于紧固件140，紧固件140可采取夹具、钩、环、夹持件或本领域中已知的其他类型的线缆连接器的形式。为了引导标记线线缆130、132穿过它们相应的狭槽136、138，可设置一个或更多个皮带轮(示出了两个)142、144，并将其定位在外壳80的内部腔室102内，以有助于标记线线缆130、132穿过狭槽136、138移动。

为了控制绞车126、128的操作，机载控制器146设置在外壳的内部腔室102中，并操作性联接到两个或更多个绞车126、128中的每个。控制器146可表示由本领域的普通技术人员公认的并能够执行本文描述功能的任何计算机、计算机系统或可编程器件，如本领域的普通技术人员所理解的。控制器146通常包括联接到存储器的至少一个处理器。处理器可表示一个或更多个处理器(例如，微处理器)，并且存储器可表示随机存取存储器(RAM)装置，包括控制器146的主存储器以及任何补充级别的存储器，例如，高速缓存存储器、非易失性或备份存储器(例如，可编程的存储器或闪存存储器)、只读存储器等。另外，存储器可被认为包括物理上位于控制器146中的别处的存储器，例如，处理器中的任何高速缓存存储器以及例如存储在大容量存储装置上的用作虚拟存储器的任何存储容量。

控制器146可与用户接口联接，该用户接口被配置为接收用于在外部传送信息的多个输入和输出。为了与用户或操作者交互，用户接口通常包括一个或更多个用户输入装置(例如，键盘、鼠标、轨迹球、操纵杆、触摸板、小键盘、触控笔和/或麦克风，还有其他)和显示器(例如，CRT监视器或LCD显示面板，还有其他)。

控制器146在操作系统的控制下操作，并执行或以其他方式依赖于各种计算机软件应用、组件、程序、对象、模块、数据结构等。通常，由控制器146执行的用于操作标记线控制系统72的例程，无论是作为操作系统的一部分还是作为特定的应用、组件、程序、对象、模块或指令序列来实现，在本文中都将被称为“计算机程序代码”。该计算机程序代码通常包括一条或更多条指令，该指令在各种时间驻留在计算机中的各种存储器和存储装置中，并且当由计算机中的一个或更多个处理器读取和执行时，致使计算机执行履行实施本发明的各方面的步骤或元件所必需的步骤。控制器146包括将处理器与绞车126、128的绞车滚筒的绞车电机接合的数字和/或模拟电路。

在促成标记线控制模块74的独立方面，外壳80还包括电源148，电源148被承载在外壳80的内部腔室102内，并被配置为向绞车126、128供电，以选择性卷起或放下标记线线缆130、132。电源148被包括在外壳80本身内与许多现有的标记线控制系统形成对照。在这方面，由于通常与标记线关联的绞车需要电力，因此绞车传统上已被设置在起重机的底座处，从该底座处处容易得到电力。本发明的方面通过将电源148定位在标记线控制模块74的独立外壳80内来克服该限制(其造成起重机特定应用)。结果，本文中描述的标记线控制系统72可与更多样的起重机或其他抬升设备一起使用，并且是以简化的方式使用。

在示例性实施方式中，电源148可以是电池组，该电池组储存有足以在至少一次风力涡轮机部件抬升期间(优选地，在多次风力涡轮机部件抬升期间)为绞车126、128供电的能量。优选地，电池组中的电池可以是可充电类型的。这种电池是本领域的普通技术人员已知的，本文将不进行进一步描述。在替代实施方式中，电源148可采取发电机的形式。举例来说，发电机可包括燃料箱，燃料箱用于向电机供能，电机在风力涡轮机部件70抬升期间产生为绞车126、128供电所必需的电力。本领域的普通技术人员可认识到适于本应用的其他电源。然而，优选的是，任何替代电源都被包含在标记线控制模块74本身的外壳80内。因此，电力不一定从外部动力源(诸如，起重机)传输到标记线控制模块74中的绞车126、128，而是设置在本地，即设置在外壳80本身内。

如以上讨论的，标记线控制系统72还包括至少一个引导构件76，引导构件76被配置为与标记线控制模块74协作，以实现对正被起重机30抬升的风力涡轮机部件70的充分控制和定向。从广义的角度来看，引导构件76将标记线线缆130、132的力传输到支撑件，以提供反作用力，该反作用力使对标记线线缆130、132的操作能够影响风力涡轮机部件70的位置。在示例性实施方式中并且如图1中例示的，引导构件76可包括一条或更多条引导线缆154，引导线缆154在空中大体竖直地延伸并与正在组装的风力涡轮机10相邻。一条或更多条引导线缆154可依次联接到引导支撑件，该引导支撑件足以承受标记线控制系统72预计将经历的力和负载。在示例性实施方式中，用于一条或更多条引导线缆154的引导支撑件可由起重机30本身提供。例如，如图1中例示的，一条或更多条引导线缆154可联接到起重机30的吊架中的一个或更多个。如所例示的，一条或更多条引导线缆154可联接到起重机30的主吊架36。引导构件76还可包括滑轮组156，滑轮组156与一条或更多条引导线缆154关联，并被配置为在使用期间沿着一条或更多条引导线缆154的纵向长度移动。如图1中所示，标记线线缆130、132的端部被配置为可移除地联接到滑轮组156，由此将标记线控制模块74操作性联接到引导构件76。

本发明的方面不限于图1中示出的特定布置。在这方面，一条或更多条线缆154可联接到起重机30的吊架中的不止一个。例如，在替代实施方式(未示出)中，一条或更多条线缆154的下端可联接到主吊架36，而一条或更多条缆索的上端可联接到悬臂吊架38。应当理解，当风力涡轮机部件70处于其最低位置(例如，以便联接到起重机)以及在风力涡轮机10上的其期望组装位置时，一条或更多条线缆154可以以足以与标记线线缆130、132接合的方式联接到起重机30。因此，本发明的方面不限于图1中示出的方面。另外，引导构件76不应该限于一条或更多条引导线缆。在这方面，在替代实施方式(未示出)中，引导构件76可包括引导轨道，引导轨道在空中大体竖直地延伸并与正在组装的风力涡轮机10相邻。例如，引导轨道可包括与起重机30的一个或更多个吊架附接的梁(例如，工字梁)。标记线线缆130、132可诸如通过例如托架联接到所述梁，所述托架可移动地附接到所述梁并被配置为沿着所述梁的长度移动。本领域的普通技术人员可认识到可作为引导构件76操作的其他柔性或刚性的细长构件。

现在，将参考图1、图4和图5描述标记线控制系统72的使用。在初始步骤中，标记线控制模块74可联接到起重机30的索具。更具体地，标志线控制模块74可经由起重钩66联接到起重机30的主负载线缆46的悬臂块48。在这方面，并且如以上讨论的，柔性连接器110可用于将标记线控制模块74的耳轴108联接到起重机30的起重钩66，使得标记线控制模块74被起重机30悬挂并通过起重机30的致动而能与起重钩66一起移动。另外，引导构件76可与风力涡轮机10相邻地设置并联接到引导支撑件。在图1中示出的实施方式中，引导支撑件由起重机30提供。因此，一条或更多条线缆154的下端可与起重机底座30相邻地联接到起重机30。例如，一条或更多条引导线缆154可联接到主吊架36的下端。类似地，一条或更多条线缆154的上端可在与风力涡轮机部件70将与风力涡轮机10联接的位置相邻的位置处联接到起重机30。例如，一条或更多条引导线缆154可在主吊架36的上端处联接到起重机30。因此，起重机吊架36提供必要的支撑和负载传递能力，以适应由标记线控制模块74在使用期间产生的力。标记线线缆130、132的端部可联接到滑轮组156，滑轮组156可移动地联接到一条或更多条引导线缆154。随着标记线控制模块74在起重机30的致动下竖直移动，滑轮组156将沿着一条或更多条引导线缆154移动。

利用该布置，标记线控制模块74可与正被起重机30抬升的风力涡轮机部件70相邻地设置。该位置可与例如地面、船的甲板等相邻。如上所述，风力涡轮机部件70通常将包括用于支撑部件70的支撑框架118。在图1的实施方式中，正被起重机30抬升的风力涡轮机部件70是风力涡轮机叶片20，并且支撑框架118采取叶片夹持器120的形式。在这种情况下，标记线控制模块74可在叶片夹持器120上的适当抬升点处联接到叶片夹持器120。在这方面，柔性连接器110可用于将标记线控制模块74的突片114联接到与风力涡轮机叶片20关联的叶片夹持器120。然后，起重机的操作者可启动起重机30，以初始地将风力涡轮机部件70抬升离地。如以上进一步所述的，标记线控制模块74设置在起重钩66与正被起重机30抬升的风力涡轮机部件70之间。标记线线缆130、132与引导构件76的连接(在这种情况下，一条或更多条引导线缆154)使标记线线缆控制模块74能够通过操纵标记线线缆130、132来调整风力涡轮机部件70的位置。

为此目的，在本发明的一方面，在被起重机30抬升期间标记线控制模块74对风力涡轮机部件70的控制可以是自动化过程。在这方面，一个或更多个位置传感器158可联接到风力涡轮机部件70(在部件70本身上和/或在与部件70关联的支撑框架118上)，并被配置为与标记线控制模块74中的控制器146通信。例如，传感器158可被配置为通过蓝牙(Bluetooth)或其他无线通信协议与控制器146无线通信。位置传感器158可包括指示风力涡轮机部件的位置的各式各样的传感器，包括而不限于高度、倾斜度、扭转、横摆和/或其他位置和定向变量。例如，这些传感器可包括各种倾斜传感器(例如，倾斜仪)、GPS传感器、例如基于磁性的方向传感器或本领域的普通技术人员已知的其他传感器。

标记线控制模块74的控制器146可被配置为接收来自位置传感器158的信号，并致动绞车126、128中的一者或二者并由此致动与绞车126、128关联的标记线线缆130、132，以按照操作协议调整风力涡轮机部件70的位置。举例来说，控制器146可被配置为调整标记线线缆130、132，使得风力涡轮机部件70相对于例如转子毂18(叶片20正附接于该转子毂)基本上保持一定的横摆(被称为设计标准)。该设计标准通常是在起重机抬升之前已知或预定的，并可取决于正被起重机30抬升的特定风力涡轮机部件70。在任何情况下，控制器146和传感器158可用设计标准进行编程，使得标记线控制模块74可从传感器158取得读数，并操作标记线控制模块74以维持或实现设计标准。在这方面，控制器146可被配置为诸如在存储器中存储多个各种设计标准，使得用户可从预编程标准的库中选择设计标准。控制器146可被配置为使用户能够(诸如，从下拉菜单中)选择正被抬升的风力涡轮机部件70的类型以及该部件的特定设计标准。指定的横摆位置只是一个可能的设计标准，标记线控制模块74可被配置为在起重机抬升期间维持或实现该设计标准。然而，本发明不限于此，因为在本发明的范围内可能有各式各样的设计标准。

除了上述的自动化过程之外，标记线控制系统72可用手动超越模式(manualoverride mode)来增强的，该模式使服务人员能够控制标记线控制模块74来调整风力涡轮机部件70的位置。为此目的，地面上或有可能在风力涡轮机10的里面或上面的服务人员可拥有遥控器(未示出)，该遥控器能够启动标记线控制模块74中的绞车126、128，以调整风力涡轮机部件70的位置。该类型的手动超越在抬升过程接近结束时(诸如恰在风力涡轮机部件70附接到风力涡轮机10之前)可能是所期望的，以对位置进行微小调整，这有助于风力涡轮机部件70与风力涡轮机10连接。

通过利用标记线控制系统72，在抬升(例如，从地面抬升到风力涡轮机10的顶部)期间，可保持对风力涡轮机部件70的控制，并且部件70可设置在期望定向，以便在抬升的顶部连接到风力涡轮机10。风力涡轮机部件70的该定位可在没有从风力涡轮机部件延伸到地面的大量标记线或地面上没有一大群服务人员的情况下实现，这些服务人员必须以协调的方式工作，以在升降期间保持控制并在风力涡轮机部件70到达其组装到风力涡轮机10的位置时实现期望定向。本发明的另一个益处是标记线控制系统72可用在各式各样的风力涡轮机部件70上。因此，例如，标记线控制系统72可用于机舱14、毂18和叶片20的抬升。不再需要特定索具，特定索具取决于正被起重机30抬升的风力涡轮机部件是什么。标记线控制模块74被配置为直接地、通过支撑框架或经由轭架与例如以上列出的各风力涡轮机部件70接合。标记线控制系统72中的这种多功能性减少了索具装配时间，以实现许多不同的风力涡轮机部件的抬升。因此，由于本发明的方面，可实现更有效地使用大型起重机，并且操作成本可降低。

本发明的另一实施方式在图4中例示，在图4中，类似的参考标号表示参考图1示出和描述的类似特征。图4中示出的实施方式与图1中示出的实施方式类似，因此仅将进一步详细地描述差异。在这方面，相对于图1中示出的实施方式的主要差异涉及引导构件76的构造。在图1中，用于引导构件76的引导支撑件由起重机30提供，更具体地，由起重机30的主吊架36提供。由于起重机30抬升的各种风力涡轮机部件70的重量大，导致起重机吊架36、38在使用期间承受很大的负载。将引导构件76联接到起重机吊架只进一步增加了起重机30所承受的负载。为了确保起重机能够处理增加的负载，必须使用尺寸过大的起重机来适应由于标记线控制系统72而增加的负载。

然而，如图4中例示的，由于标记线控制系统72而增加的该负载负担可从起重机30卸下并被置于风力涡轮机10上，更具体地，置于风力涡轮机塔架12上。在该实施方式中，引导构件76可包括一条或更多条引导线缆154。一条或更多条引导线缆154的下端可附接到风力涡轮机塔架12的下端、风力涡轮机的基底或与塔架12的底座相邻的地面中的柱或支撑件。一条或更多条引导线缆154的上端可附接到风力涡轮机塔架12的上端，或另选地附接到机舱14。例如，可移除的套圈或夹持件(未示出)可与塔架12的顶部相邻地设置，一条或更多条引导线缆154的上端可附接到所述可移除的套圈或夹持件。引导构件76还可包括滑轮组156，滑轮组156与一条或更多条引导线缆154关联，并被配置为沿着一条或更多条引导线缆154的纵向长度移动。如图4中所示，标记线线缆130、132的端部被配置为可移除地联接到滑轮组156。图4中例示的标记线控制系统72的操作类似于以上关于图1描述的操作。主要差异在于，由标记线控制系统72产生的力此时由风力涡轮机10而非起重机30承载。这使起重机30的改造更加不引人注目，并使标记线控制系统72适用于更广泛的起重机范围。

本发明的其他实施方式在图5中例示，在图5中，类似的参考标号表示参考图1示出和描述的类似特征。图5中示出的实施方式与图1和图4中示出的实施方式类似，因此仅将进一步详细地描述差异。在这方面，相对于图1和图4中示出的实施方式的主要差异涉及引导构件76的构造。更具体地，图5中示出的实施方式是图1和图4中示出的实施方式的组合。在这方面，标记线控制系统72包括两个引导构件76a、76b。第一引导构件76a可包括一条或更多条引导线缆154a，引导线缆154a具有下端和上端，该下端与主吊架36的下端相邻地联接到主吊架36，该上端与主吊架36的上端相邻地联接到主吊架36。引导构件76a还可包括滑轮组156a，滑轮组156a与一条或更多条引导线缆154a关联，并被配置为沿着一条或更多条引导线缆154a的纵向长度移动。标记线线缆130a、132a的端部被配置为可移除地联接到滑轮组156a，并在控制器146的命令下，由标记线控制模块74中的一对绞车(未示出)操作。

以类似的方式，引导构件76b可包括一条或更多条引导线缆154b。一条或更多条引导线缆154b的下端可附接到风力涡轮机塔架12的下端、风力涡轮机的基底或与塔架12的底座相邻的地面中的柱或支撑件。一条或更多条引导线缆154b的上端可附接到风力涡轮机塔架12的上端，或另选地附接到机舱14。引导构件76b还可包括滑轮组156b，滑轮组156b与一条或更多条引导线缆154b关联，并被配置为沿着一条或更多条引导线缆154b的纵向长度移动。标记线线缆130b、132b的端部被配置为可移除地联接到滑轮组156b，并在控制器146的命令下，由标记线控制模块74中的第二对绞车(未示出)操作。图5中例示的标记线控制系统72的操作类似于以上关于图1描述的操作。主要差异在于，由标记线控制系统72产生的力由起重机30和风力涡轮机30二者承载。由于通过与塔架12分担标记线控制系统负载而使施加在起重机30上的负载减小，所以可使用较小的起重机来将风力涡轮机部件70组装到风力涡轮机10。

标记线控制模块164的另一实施方式在图6中例示，在图6中，类似的参考标号表示先前图中的类似特征。标记线控制模块164与图2中示出的标记线控制模块类似，因此仅将进一步详细地描述差异。在这方面，标记线控制模块164的外壳80包括从外壳80延伸的一对臂166、168。在所例示的实施方式中，臂166、168分别从外壳80的侧壁86、88延伸。在一个实施方式中，臂166、168可相对于外壳80选择性延伸或缩回。例如，臂166、168可被配置为具有适当电机或其他致动器的伸缩臂，以便控制臂166、168的延伸/缩回。在这方面，臂166、168操作性联接到标记线控制模块74中的控制器146，以便控制臂166、168的延伸/缩回。

臂166、168中的每个具有大体固定到外壳80的第一端以及包括皮带轮170、172的第二终止端。如图6中例示的，标记线线缆130、132从相应的侧壁86、88经由狭槽136、138(仅图6中示出的狭槽136)延伸，并被配置为在相应的臂166、168的端部处与皮带轮170、172接合。臂166、168的目的是增加在标记线线缆130、132从标记线控制模块74有效延伸的点处标记线线缆130、132之间的距离D。在图2中示出的实施方式中，距离D受外壳80的宽度限制。然而，在图6示出的实施方式中，距离D由臂166、168的长度控制。如可理解的，距离D越大，标记线控制系统72可对风力涡轮机部件70的位置施加的控制越多。因此，与图2中示出的实施方式相比，图6中示出的实施方式提供了对风力涡轮机部件70的更大程度的控制。在示例性实施方式中，臂166、168可被设置为，使得标记线电缆130、132在风力涡轮机部件70与风力涡轮机10的组装位置附近形成等边三角形。在任何情况下，标记线控制模块164的操作类似于以上参考标记线控制模块74描述的操作。

虽然已通过对各种优选实施方式的描述例示了本发明，并且虽然已详细地描述了这些实施方式，但是申请人并不旨在将所附权利要求书的范围约束或以任何方式限制于此细节。本领域的技术人员将容易想到另外的优点和修改。因此，根据用户的需要和偏好，本发明的各种特征可被单独使用或以任何组合使用。

Claims (24)

1.一种用于在使用抬升设备对风力涡轮机进行操作期间处理风力涡轮机部件的标记线控制系统，所述标记线控制系统包括：

标记线控制模块，其被配置为定位在所述抬升设备的连接器和正被抬升的所述风力涡轮机部件中间，所述标记线控制模块包括：

外壳；

至少两个绞车，其设置在所述外壳内，每个绞车具有操作性联接到该绞车的标记线线缆；

控制器，其设置在所述外壳内并操作性联接到所述至少两个绞车，所述绞车的所述标记线线缆被配置为在所述控制器的控制下由相应的绞车卷起或放下；以及

电源，其设置在所述外壳内并操作性联接到所述至少两个绞车。

2.根据权利要求1所述的标记线控制系统，所述标记线控制系统还包括引导构件，所述引导构件被配置为操作性联接到所述标记线控制模块的所述标记线线缆，以在使用期间实现所述风力涡轮机部件的位置改变。

3.根据权利要求2所述的标记线控制系统，其中，所述引导构件包括一条或更多条引导线缆或引导轨道。

4.根据权利要求3所述的标记线控制系统，其中，所述引导构件还包括滑轮组，所述滑轮组被配置为沿着所述一条或更多条引导线缆的长度移动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的标记线控制系统，其中，所述引导构件被配置为联接到所述抬升设备。

6.根据权利要求5所述的标记线控制系统，其中，所述抬升设备是起重机，并且所述引导构件被配置为联接到所述起重机的一个或更多个吊架。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的标记线控制系统，其中，所述引导构件被配置为联接到所述风力涡轮机。

8.根据权利要求7所述的标记线控制系统，其中，所述风力涡轮机包括塔架和机舱，并且所述引导构件被配置为联接到所述塔架或联接到所述塔架和所述机舱。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的标记线控制系统，其中，所述引导构件包括被配置为联接到所述抬升设备的第一引导构件部分以及被配置为联接到所述风力涡轮机的第二引导构件部分，并且其中，所述标记线控制模块被配置为操作性联接到所述第一引导构件部分和所述第二引导构件中的每个。

10.根据前述权利要求中任一项所述的标记线控制系统，其中，所述标记线控制模块还包括一对臂，所述一对臂从所述外壳延伸并被配置为与相应的标记线线缆接合。

11.根据权利要求10所述的标记线控制系统，其中，所述一对臂能相对于所述外壳选择性延伸和缩回。

12.根据权利要求11所述的标记线控制系统，其中，所述一对臂操作性联接到所述控制器，以便控制所述臂的延伸和缩回。

13.根据前述权利要求中任一项所述的标记线控制系统，所述标记线控制系统还包括一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器被配置为联接到所述风力涡轮机部件并与所述标记线控制模块中的所述控制器通信，所述一个或更多个传感器被配置为将所述风力涡轮机部件的位置信息传送到所述控制器。

14.一种在使用抬升设备对风力涡轮机进行操作期间处理风力涡轮机部件的方法，所述方法包括以下步骤：

提供标记线控制系统，所述标记线控制系统包括标记线控制模块和引导构件，所述标记线控制模块包括具有至少两个绞车、控制器和电源的外壳，每个绞车具有操作性联接到该绞车的标记线线缆；

将所述标记线控制模块联接到所述抬升设备的连接器和所述风力涡轮机部件，使得所述标记线控制模块定位在所述连接器和所述风力涡轮机部件之间；

将所述引导构件联接到引导支撑件；

将所述标记线线缆联接到所述引导构件；以及

操作所述标记线控制系统，以实现所述风力涡轮机部件的位置改变。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述引导构件联接到引导支撑件还包括将一条或更多条引导线缆联接到所述抬升设备。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述抬升设备包括具有一个或更多个吊架的起重机，并且所述方法还包括将所述一条或更多条引导线缆联接到所述起重机的所述一个或更多个吊架。

17.根据权利要求14中任一项所述的方法，其中，将所述引导构件联接到引导支撑件还包括将一条或更多条引导线缆联接到所述风力涡轮机。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述风力涡轮机包括塔架和机舱，并且所述引导构件被配置为联接到所述塔架或联接到所述塔架和所述机舱。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述引导构件联接到引导支撑件还包括将一条或更多条引导线缆联接到所述抬升设备并且将一条或更多条引导线缆联接到所述风力涡轮机。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其中，所述标记线控制模块包括一对可调整臂，其中，所述臂与相应的标记线线缆接合，所述方法还包括调整所述臂的长度。

21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

感测所述风力涡轮机部件的位置；以及

使用所述标记线控制系统响应于感测步骤而自动地调整所述风力涡轮机部件的位置。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，感测所述风力涡轮机部件的位置还包括以下步骤：

将一个或更多个传感器放置在所述风力涡轮机部件上；以及

将所述一个或更多个传感器操作性联接到所述标记线控制模块中的所述控制器。

23.根据权利要求21或22所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

预先定义用于所述风力涡轮机部件的位置的设计标准；以及

使用所述标记线控制系统，自动地调整所述风力涡轮机部件的位置以维持或实现所述设计标准。

24.根据权利要求23所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

将多个设计标准存储在所述控制器中；以及

从所述多个设计标准中选择设计标准。

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