CN114810518A - 一种多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，包括若干个爬升单元；若干个爬升单元之间通过自动夹紧机构连接形成整体为环状的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置；每个爬升单元均包括行走机构、环形机架、滚刷清洁机构、蒸汽清洁机构和喷涂机构；该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置通过若干个爬升单元的行走机构，能够相对于塔筒进行水平旋转运动及竖直方向升降运动；同时每个爬升单元的滚刷清洁机构能够对塔筒外表面的灰尘、铁锈和油污等进行清洁，蒸汽清洁机构能够对塔筒外表面进行蒸汽清洁，喷涂机构能够对塔筒外表面进行喷漆；具有油污清洗效果好、低耗水、低耗能和安全系数高等特点。

Description

一种多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置

技术领域

本发明涉及塔筒维护技术领域，特别涉及一种多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置。

背景技术

能源是社会发展与进步的基石，自工业化以来石油、煤炭等传统的化石能源，一直在能源消费结构中占据主导地位，随着经济的高速发展和人口的不断增长，传统化石能源已经无法满足人类发展的需要。经历两次的石油危机后，清洁能源的开发利用逐渐成为了各国关注的热点。在众多新能源中，风能凭借较为成熟的技术、较小的开发难度、储量巨大、较广的分布等优势，成为了目前开发体量最大，最具商业化开发价值的可再生能源。对于调整能源结构、降低碳排放、缓解温室效应、促进可持续发展具有重要作用。随着国家“低碳新能源”发展战略的提出，中国能源的开发利用正式成为能源结构不可缺少的部分。风力发电机作为机电设备，必须定期进行维护维修。

按行业惯例风机运行3-5年后就要进行较高频率的维护和维修。这所产生的工作量十分巨大，并逐渐进入维护或维修的高峰期。在这个关键时期，风电机组相应的维护维修设备的开发与设计则显得更为重要，同时需要配套的、合理的维护方案来保证维护工作的顺利和有序进行，从而为我国风力发电设备的高效运行提供技术保障。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，通过该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置能够清洁塔筒外表面的灰尘、铁锈和油污等污垢，具有油污清洗效果好、低耗水、低耗能和安全系数高等特点。

本发明采用的技术方案为：

一种多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置包括若干个爬升单元；所述若干个爬升单元之间通过自动夹紧机构连接形成整体为环状的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，所述自动夹紧机构能够自动调节爬升单元与爬升单元之间的间距保证该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置的若干个爬升单元始终与塔筒外壁接触；每个爬升单元均包括行走机构、环形机架、滚刷清洁机构、蒸汽清洁机构和喷涂机构；所述环形机架为圆弧形框架结构，其首、尾端通过自动夹紧机构与另一爬升单元的环形机架连接，环形机架的内侧中间处安装行走机构，环形机架中间处的顶部安装喷涂机构，环形机架的首、尾端内侧分别安装滚刷清洁机构和蒸汽清洁机构；该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置通过若干个爬升单元的行走机构能够相对于塔筒进行水平旋转运动及竖直方向升降运动；在水平旋转运动的同时，每个爬升单元的滚刷清洁机构能够对塔筒外表面的灰尘、铁锈和油污进行清洁，每个爬升单元的蒸汽清洁机构能够对塔筒外表面进行蒸汽清洁，每个爬升单元的喷涂机构能够对塔筒外表面进行喷漆。

进一步，所述自动夹紧机构包括驱动机架、传动组件、螺杆、导向管组件和缓冲机架；所述螺杆的一端通过轴承转动安装在驱动机架上，所述驱动机架与环形机架铰接；所述传动组件安装在驱动机架和螺杆上，其能够带动螺杆相对于驱动机架进行转动，其包括电机、皮带、小带轮和大带轮，电机固定安装在驱动机架上，小带轮固定安装在电机的输出轴上，大带轮固定套装在螺杆上，小带轮与大带轮之间通过皮带传动连接；所述导向管组件包括导向管、导向块、导向螺母和弹簧，导向管为内部中空一侧开口的管体结构，导向管的开口端固定安装缓冲机架，导向管和缓冲机架均活动套装在螺杆上，导向螺母和弹簧位于导向管内部，导向螺母和弹簧套装在螺杆上，且导向螺母与螺杆螺纹连接，弹簧位于导向螺母与导向管的封口端之间，导向管的外壁上还设有导向槽，导向块穿过导向槽与导向螺母固定连接。

进一步，所述导向管的外部还通过行程开关座安装有行程开关，行程开关设于导向槽的两侧，且行程开关能够与导向块接触，行程开关配合导向块能够检测导向管的行程。

进一步，所述行走机构包括底盘、转向机构和驱动机构；所述底盘采用两桥四轮结构，前桥安装有两个从动轮，后桥安装有两个驱动轮，底盘通过连接立柱与环形机架固定连接；所述驱动机构设于底盘后侧，其包括驱动电机、齿轮箱、传动齿轮和驱动齿轮，驱动电机通过齿轮箱固定安装于底盘后侧，驱动电机的输出轴插入齿轮箱，传动齿轮安装于齿轮箱外部，传动齿轮通过齿轮箱与驱动电机传动连接，驱动齿轮固定套装在后桥上，驱动齿轮与传动齿轮啮合；所述转向机构安装于前桥及从动轮处，从动轮分别与前桥铰接，转向机构通过从动轮与底盘产生角度偏移方式实现转向；所述转向机构包括连杆、转向电机、螺杆、滑块和转向杆，所述连杆位于两个从动轮之间，连杆两端为别与两个从动轮铰接，所述底盘上设有配合转向电机和螺杆安装的安装槽，所述转向电机固定安装于安装槽内，转向电机的输出端与螺杆一端固定连接，螺杆另一端与安装槽内壁转动连接，所述滑块位于安装槽内，滑块套装在螺杆上且与螺杆螺纹连接，滑块通过螺杆转动能够在安装槽内进行移动，所述转向杆一端与滑块铰接，另一端与从动轮铰接。

进一步，所述行走机构包括底盘、转向机构和驱动机构；所述底盘采用两桥四轮结构，前桥安装有两个从动轮，后桥安装有两个驱动轮，底盘中间处通过连接立柱连接有转盘，底盘通过转盘与环形机架转动连接；所述驱动机构设于底盘后侧，其包括驱动电机、齿轮箱、传动齿轮和驱动齿轮，驱动电机通过齿轮箱固定安装于底盘后侧，驱动电机的输出轴插入齿轮箱，传动齿轮安装于齿轮箱外部，传动齿轮通过齿轮箱与驱动电机传动连接，驱动齿轮固定套装在后桥上，驱动齿轮与传动齿轮啮合；所述转向机构安装于环形机架上，其与转盘传动连接，转向机构通过带动底盘整体旋转方式实现转向；所述转向机构包括转向电机、转向皮带、转向小带轮、转向大带轮、蜗杆轴承座、蜗杆和涡轮，所述蜗杆的两端通过蜗杆轴承座转动安装于环形机架上，蜗杆的一端穿过蜗杆轴承座且固定安装转向大带轮，所述转向电机固定安装于环形机架上，转向电机的输出端固定套装转向小带轮，所述转向小带轮与转向大带轮之间通过转向皮带传动连接，所述涡轮固定安装在转盘上，涡轮穿过环形机架与蜗杆啮合。

进一步，所述滚刷清洁机构和蒸汽清洁机构分别通过滚刷安装架和蒸汽安装架安装于环形机架的首、尾端内侧，且能够与塔筒外壁贴合；所述滚刷安装架和蒸汽安装架的结构相同均包括矩形安装框架、气压缸、铰接角码和连接销，所述矩形安装框架的一端通过连接销与环形机架铰接，其另一端通过铰接角码与滚刷清洁机构或蒸汽清洁机构铰接，所述气压缸的缸体安装于矩形安装框架的中间处，且通过连接销与矩形安装框架铰接，气压缸的气压杆通过连接销与环形机架铰接；所述气压缸通过其气压杆伸缩带动矩形安装框架相对于环形机架摆动，使滚刷清洁机构或蒸汽清洁机构与塔筒外壁贴合。

进一步，所述滚刷清洁机构包括滚刷电机、滚刷、滚刷安装盒、喷淋管和排污管；所述滚刷的两端通过轴承座转动安装于滚刷安装盒内；所述滚刷安装盒为矩形盒体，其通过铰接角码与滚刷安装架铰接，其上设有配合滚刷部分露于滚刷安装盒外部的窗口，其外部两侧通过万向轮角码安装有万向轮；所述滚刷电机固定安装于滚刷安装盒外部一端，其输出轴穿过滚刷安装盒通过联轴器与滚刷的一端传动连接；所述喷淋管由滚刷安装盒外部另一端插入滚刷安装盒内，其与滚刷平行设置，其上设有若干喷水孔，其通过管路能够接入清洁水源，并向滚刷喷水对滚刷进行清洁；所述排污管由滚刷安装盒外部另一端插入滚刷安装盒内，其能够与废水收集装置管路连接，并排出滚刷安装盒内的污水。

进一步，所述蒸汽清洁机构包括蒸汽管、汽管安装盒和蒸汽发生器；所述蒸汽管固定安装于汽管安装盒内，其上设有若干露于汽管安装盒外部的喷头，蒸汽管的一端通过固定螺钉封堵，其另一端穿过汽管安装盒通过管路与蒸汽发生器连接；所述汽管安装盒通过铰接角码与蒸汽安装架铰接，其外部两侧通过万向轮角码安装有万向轮。

进一步，所述喷涂机构通过喷涂安装架安装于环形机架中间处的顶部，且能够与塔筒外壁贴合；所述喷涂安装架呈三角形，其包括斜边框架、底座和气压缸；所述底座固定安装于环形机架中间处的顶部；所述斜边框架的一端插入底座一侧内，且通过连接销与底座铰接，其另一端通过铰接角码与喷涂机构铰接；所述气压缸的缸体安装于底座另一侧，且通过连接销与底座铰接，气压缸的气压杆通过铰接角码与斜边框架铰接；所述气压缸通过其气压杆伸缩带动斜边框架相对于环形机架摆动，使喷涂机构与塔筒外壁贴合。

进一步，所述喷涂机构包括防风罩和喷头；所述防风罩为一侧开口的箱体结构，其开口侧朝向塔筒外壁，其另一侧安装有若干一字排列的喷头，若干一字排列的喷头均通过管路与喷漆设备连接；所述防风罩外部两侧端面还通过万向轮角码安装有万向轮。

本发明的有益效果是：

该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置通过若干个爬升单元的行走机构能够相对于塔筒进行水平旋转运动及竖直方向升降运动，行走机构采用锂电池供能，从而使本设计具有高效无污染、安全系数高、投入成本低等特点。同时每个爬升单元的滚刷清洁机构能够对塔筒外表面的灰尘、铁锈和油污等进行清洁，滚刷清洁机构工作面是圆周面，避免了盘刷清刷能力不均匀问题，同时滚刷与塔筒外壁是线接触，相比盘刷有更高的贴合度，清刷效果较好。蒸汽清洁机构能够对塔筒外表面进行蒸汽清洁，蒸汽清洁机构具有油污清洗效果好、低耗水、低耗能和安全系数高等特点。喷涂机构能够对塔筒外表面进行喷漆，喷涂机构可以在进行塔筒清洁时对塔筒外壁需要修补的地方进行喷涂作业，由于塔筒外壁是圆弧形，采用喷涂方式比普通滚刷更好。该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置通过自动夹紧机构能够根据塔筒直径变化进行变径，具有一定的缓冲动能，从而使得本装置能够顺利完成塔筒上的相关作业，同时具有油污清洗效果好、低耗水、低耗能和安全系数高等特点。

该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置具有以下优点：

1.调研国内外风电塔筒爬升设备和爬壁机器人后，结合实际作业情况得出选择环形夹紧方式作为风电塔筒维护设备主体结构安全系数更高，负载能力更大；

2.对比多种爬升作业路径后，根据风电塔筒维护设备的功能性要求和工作效率要求得出，选择螺旋运动的作业效率更高，能耗更小；

3.分析风电塔筒壁面污垢类型后，提出以滚刷清洁为主，蒸汽清洁为辅的清洁方式，从而使塔筒清洁效率更高，清洁效果更好；

4.对多行业的机械设备调研后，自主设计了自动夹紧的机械结构，解决了夹紧力控制的难题，同时还具备缓冲和锁紧功能；

5.针对塔筒锥面和曲面的变化，自主设计了可以自动适应壁面变化的滚刷清洁机构、蒸汽清洁机构和喷涂机构，更适合塔筒维护工作；

6.针对风电塔筒壁面清洁耗水量大的问题，本设计提出污水回收、过滤、再次利用，使清洗液得到循环利用，减少整机负载；

7.本设备采用了大量减速器、减速电机、蒸汽发生器等的市购部件，能够大大降低设备的设计难度和制造难度；

8.本设计对设备多个结构进行了受力分析，对各零部件进行轻量化设计，充分减少零部件的材料使用量，从而实现轻量化设计；

9.本设备的大部分非标零件采用国标型材焊接和螺栓连接方式制造，很大程度上降低了制造成本。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2、图3为本发明爬升单元之间的连接示意图；

图4为本发明自动夹紧机构的结构示意图；

图5、图6为本发明行走机构方式1的结构示意图；

图7、图8为本发明行走机构方式2的结构示意图；

图9为本发明滚刷清洁机构的结构示意图；

图10为本发明滚刷安装架的结构示意图；

图11为本发明蒸汽清洁机构的结构示意图；

图12为本发明蒸汽安装架的结构示意图；

图13为本发明喷涂机构及喷涂安装架的结构示意图；

图1—13中，1—爬升单元，2—自动夹紧机构，3—塔筒，4—行走机构，5—环形机架，6—滚刷清洁机构，7—蒸汽清洁机构，8—喷涂机构，9—驱动机架，10—螺杆，11—缓冲机架，12—电机，13—皮带，14—小带轮，15—大带轮，16—导向管，17—导向块，18—导向螺母，19—弹簧，20—导向槽，21—行程开关，22—底盘，23—从动轮，24—驱动轮，25—连接立柱，26—驱动电机，27—齿轮箱，28—传动齿轮，29—驱动齿轮，30—连杆，31—转向电机，32—螺杆，33—滑块，34—转向杆，35—安装槽，36—转盘，37—转向电机，38—转向皮带，39—转向小带轮，40—转向大带轮，41—蜗杆轴承座，42—蜗杆，43—涡轮，44—滚刷安装架，45—蒸汽安装架，46—矩形安装框架，47—气压缸，48—铰接角码，49—连接销，50—滚刷电机，51—滚刷，52—滚刷安装盒，53—喷淋管，54—排污管，55—轴承座，56—万向轮角码，57—万向轮，58—联轴器，59—蒸汽管，60—汽管安装盒，61—喷头，62—固定螺钉，63—喷涂安装架，64—斜边框架，65—底座，66—气压缸，67—防风罩，68—喷头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

如图1所示，本实施例公开了一种多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置包括三个爬升单元1；所述三个爬升单元1之间通过自动夹紧机构2连接形成整体为环状的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，所述自动夹紧机构2能够自动调节爬升单元1与爬升单元1之间的间距保证该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置的若干个爬升单元1始终与塔筒3外壁接触。

如图2—3所示，每个爬升单元1均包括行走机构4、环形机架5、滚刷清洁机构6、蒸汽清洁机构7和喷涂机构8；所述环形机架5为圆弧形框架结构，环形机架5首、尾端通过自动夹紧机构2与另一爬升单元1的环形机架5连接，环形机架5的内侧中间处安装行走机构4，环形机架5中间处的顶部安装喷涂机构8，环形机架5的首、尾端内侧分别安装滚刷清洁机构6和蒸汽清洁机构7。该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置通过三个爬升单元1的行走机构4能够相对于塔筒3进行水平旋转运动及竖直方向升降运动；在水平旋转运动的同时，每个爬升单元1的滚刷清洁机构6能够对塔筒3外表面的灰尘、铁锈和油污进行清洁，每个爬升单元1的蒸汽清洁机构7能够对塔筒3外表面进行蒸汽清洁，每个爬升单元1的喷涂机构8能够对塔筒3外表面进行喷漆。

本实施例中还给出了自动夹紧机构2的具体结构，如图3—4所示：

具体的，所述自动夹紧机构2包括驱动机架9、传动组件、螺杆10、导向管组件和缓冲机架11。其中，所述螺杆10的一端通过轴承转动安装在驱动机架9上，所述驱动机架9与一个爬升单元1的环形机架5铰接。所述传动组件安装在驱动机架9和螺杆10上，传动组件能够带动螺杆10相对于驱动机架9进行转动，传动组件包括电机12、皮带13、小带轮14和大带轮15，电机12固定安装在驱动机架9上，小带轮14固定安装在电机12的输出轴上，大带轮15固定套装在螺杆10上，小带轮14与大带轮15之间通过皮带13传动连接。所述导向管组件包括导向管16、导向块17、导向螺母18和弹簧19，导向管16为内部中空一侧开口的管体结构，导向管16的开口端固定安装缓冲机架11，导向管16和缓冲机架11均活动套装在螺杆10上，缓冲机架11与另一个爬升单元1的环形机架5铰接，导向螺母18和弹簧19位于导向管16内部，导向螺母18和弹簧19套装在螺杆10上，且导向螺母18与螺杆10螺纹连接，弹簧19位于导向螺母18与导向管16的封口端之间，弹簧19一端与导向管16内壁固定连接，其另一端与导向螺母18固定连接，导向管16的外壁上还设有导向槽20，导向块17穿过导向槽20与导向螺母18固定连接。

所述自动夹紧机构2的工作原理为：

首先传动组件的电机12转动，电机12的输出轴带动小带轮14转动，小带轮14通过皮带13带动大带轮15同步转动；由于大带轮15固定套装在螺杆10，螺杆10的一端通过轴承转动安装在驱动机架9，因此大带轮15带动螺杆10同步转动；由于导向螺母18与螺杆10螺纹连接，且导向螺母18受导向块17及导向管16上的导向槽20的限制，因此导向螺母18在导向管16内部通过螺杆10正向或反向转动进行左右移动；导向螺母18进行左右移动的同时，其通过弹簧19带动导向管16整体左右移动，导向管16整体左右移动的同时，由于驱动机架9与一个爬升单元1的环形机架5铰接，缓冲机架11与另一个爬升单元1的环形机架5铰接，从而能够自动调节爬升单元1与爬升单元1之间的间距保证该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置的若干个爬升单元1始终与塔筒3外壁接触。

进一步的，作为本实施例优选方案，如图4所示，所述导向管16的外部还通过行程开关21座安装有行程开关21，行程开关21设于导向槽20的两侧，且行程开关21能够与导向块17接触，行程开关21配合导向块17能够检测导向管16的行程。通过增设行程开关21在通过电机12自动调节爬升单元1与爬升单元1之间的间距时可形成最大位移信号，通过该最大位移信号能够更好的对电机12运转进行控制。

本实施例中还给出了爬升单元1的行走机构4、环形机架5、滚刷清洁机构6、蒸汽清洁机构7和喷涂机构8的具体结构。

对于行走机构4本实施例中给出两种方式：

方式1，如图5—6所示， 所述行走机构4包括底盘22、转向机构和驱动机构。其中，所述底盘22采用两桥四轮结构，前桥安装有两个从动轮23，后桥安装有两个驱动轮24，底盘22通过连接立柱25与环形机架5固定连接。所述驱动机构设于底盘22后侧，驱动机构包括驱动电机26、齿轮箱27、传动齿轮28和驱动齿轮29，驱动电机26通过齿轮箱27固定安装于底盘22后侧，驱动电机26的输出轴插入齿轮箱27，传动齿轮28安装于齿轮箱27外部，传动齿轮28通过齿轮箱27与驱动电机26传动连接，驱动齿轮29固定套装在后桥上，驱动齿轮29与传动齿轮28啮合。

所述转向机构安装于前桥及从动轮23处，从动轮23分别与前桥铰接，转向机构通过从动轮23与底盘22产生角度偏移方式实现转向。所述转向机构包括连杆30、转向电机31、螺杆32、滑块33和转向杆34，所述连杆30位于两个从动轮23之间，连杆30两端为别与两个从动轮23铰接，所述底盘22上设有配合转向电机31和螺杆32安装的安装槽35，所述转向电机31固定安装于安装槽35内，转向电机31的输出端与螺杆32一端固定连接，螺杆32另一端与安装槽35内壁转动连接，所述滑块33位于安装槽35内，滑块33套装在螺杆32上且与螺杆32螺纹连接，滑块33通过螺杆32转动能够在安装槽35内进行移动，所述转向杆34一端与滑块33铰接，另一端与从动轮23铰接。

方式2，如图7—8所示，所述行走机构4包括底盘22、转向机构和驱动机构。其中，所述底盘22采用两桥四轮结构，前桥安装有两个从动轮23，后桥安装有两个驱动轮24，底盘22中间处通过连接立柱25连接有转盘36，底盘22通过转盘36与环形机架5转动连接。所述驱动机构设于底盘22后侧，驱动机构包括驱动电机26、齿轮箱27、传动齿轮28和驱动齿轮29，驱动电机26通过齿轮箱27固定安装于底盘22后侧，驱动电机26的输出轴插入齿轮箱27，传动齿轮28安装于齿轮箱27外部，传动齿轮28通过齿轮箱27与驱动电机26传动连接，驱动齿轮29固定套装在后桥上，驱动齿轮29与传动齿轮28啮合。

所述转向机构安装于环形机架5上，转向机构与转盘36传动连接，转向机构通过带动底盘22整体旋转方式实现转向。所述转向机构包括转向电机37、转向皮带38、转向小带轮39、转向大带轮40、蜗杆轴承座41、蜗杆42和涡轮43，所述蜗杆42的两端通过蜗杆轴承座41转动安装于环形机架5上，蜗杆42的一端穿过蜗杆轴承座41且固定安装转向大带轮40，所述转向电机37固定安装于环形机架5上，转向电机37的输出端固定套装转向小带轮39，所述转向小带轮39与转向大带轮40之间通过转向皮带38传动连接，所述涡轮43固定安装在转盘36上，涡轮43穿过环形机架5与蜗杆42啮合。

所述行走机构4的驱动原理相同，均是通过驱动电机26带动驱动齿轮29转动，通过驱动齿轮29带动传动齿轮28及后桥转动，从而使得安装在后桥上的两个驱动轮24转动，实现行走。对于转向机构，方式1和方式2采用两种不同的方式实现转向：方式1：通过转向电机31带动螺杆32转动，由于滑块33套装在螺杆32上且与螺杆32螺纹连接，且滑块33受安装槽35限位，进而滑块33能够在螺杆32及安装槽35内移动，进而带动转向杆34拉动任一从动轮23；由于连杆30两端为别与两个从动轮23铰接，连杆30、两个从动轮23、及前桥构成平行四边形结构，从而实现两个从动轮23同步转向。方式2：通过转向电机37转向小带轮39转动，转向小带轮39通过转向皮带38带动转向大带轮40同步转动，转向大带轮40带动蜗杆42转动；由于固定安装在转盘36的涡轮43与蜗杆42啮合从而实现转向。其中，方式1的转向方式稳定性较好，刚性较高，但偏角一般不能大于30度，灵活性相对较差；而方式2的转向方式能够实现整个行走机构4进行360°旋转，使得爬升单元1既可以螺旋爬升也可以延轴线方向和圆周方向运动，灵活性高，可以最短的路程到达作业区域。

如图9所示，所述滚刷清洁机构6包括滚刷电机50、滚刷51、滚刷安装盒52、喷淋管53和排污管54。其中，所述滚刷51的两端通过轴承座55转动安装于滚刷安装盒52内。所述滚刷安装盒52为矩形盒体，滚刷安装盒52通过铰接角码48与滚刷安装架44铰接，滚刷安装盒52上设有配合滚刷51部分露于滚刷安装盒52外部的窗口，滚刷安装盒52外部两侧通过万向轮角码56安装有万向轮57。所述滚刷电机50固定安装于滚刷安装盒52外部一端，滚刷电机50的输出轴穿过滚刷安装盒52通过联轴器58与滚刷51的一端传动连接。所述喷淋管53由滚刷安装盒52外部另一端插入滚刷安装盒52内，喷淋管53与滚刷51平行设置，喷淋管53上设有若干喷水孔，喷淋管53通过管路能够接入清洁水源，并向滚刷51喷水对滚刷51进行清洁。所述排污管54由滚刷安装盒52外部另一端插入滚刷安装盒52内，排污管54能够与废水收集装置管路连接，并排出滚刷安装盒52内的污水。

如图10所示，所述滚刷清洁机构6通过滚刷安装架44安装于环形机架5的尾端内侧，且能够与塔筒3外壁贴合。所述滚刷安装架44包括矩形安装框架46、气压缸47、铰接角码48和连接销49。所述矩形安装框架46的一端通过连接销49与环形机架5铰接，矩形安装框架46的另一端通过铰接角码48与滚刷清洁机构6铰接。所述气压缸47的缸体安装于矩形安装框架46的中间处，且通过连接销49与矩形安装框架46铰接，气压缸47的气压杆通过连接销49与环形机架5铰接。所述气压缸47通过气压杆伸缩带动矩形安装框架46相对于环形机架5摆动，使滚刷清洁机构6与塔筒3外壁贴合。

所述滚刷清洁机构6的工作原理为：

首先滚刷安装架44的气压缸47工作，气压缸47的气压杆伸出进而带动矩形安装框架46相对于环形机架5向塔筒3外壁处摆动，使滚刷清洁机构6与塔筒3外壁贴合；然后滚刷电机50工作，滚刷电机50的输出轴通过联轴器58带动滚刷51相对于滚刷安装盒52进行转动；由于滚刷51通过滚刷安装盒52的窗口部分露于滚刷安装盒52外部，进而能够对塔筒3外表面的灰尘、铁锈和油污进行清洁。滚刷清洁机构6对塔筒3外表进行清洁过程中，与滚刷51平行设置的喷淋管53通过其上的喷水孔始终向滚刷51喷水对滚刷51进行清洁，由于滚刷清洁机构6整体为竖直状态，排污管54插入滚刷安装盒52内的一端位于底部，进而滚刷安装盒52内能够形成污水收集仓，通过排污管54将污水抽出至废水收集装置进行回收、过滤、再次利用。由于滚刷清洁机构6对塔筒3外表进行清洁过程是在该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置水平旋转运动时完成的，因此滚刷安装盒52外部两侧通过万向轮角码56安装四个万向轮57，滚刷清洁机构6通过万向轮57与塔筒3外壁接触，便于该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置进行水平旋转运动的同时，通过万向轮角码56可调整滚刷安装盒52与塔筒3之间的间距，进而调整滚刷51与塔筒3外壁间的作用力。

如图11所示，所述蒸汽清洁机构7包括蒸汽管59、汽管安装盒60和蒸汽发生器。所述蒸汽管59固定安装于汽管安装盒60内，蒸汽管59上设有若干露于汽管安装盒60外部的喷头61，蒸汽管59的一端通过固定螺钉62封堵，其另一端穿过汽管安装盒60通过管路与蒸汽发生器连接。所述汽管安装盒60通过铰接角码48与蒸汽安装架45铰接，汽管安装盒60外部两侧通过万向轮角码56安装有万向轮57。如图12所示，所述蒸汽清洁机构7通过蒸汽安装架45安装于环形机架5的首端内侧，且能够与塔筒3外壁贴合。所述蒸汽安装架45的结构与滚刷安装架44的结构相同，均包括矩形安装框架46、气压缸47、铰接角码48和连接销49。所述气压缸47通过其气压杆伸缩带动矩形安装框架46相对于环形机架5摆动，使蒸汽清洁机构7与塔筒3外壁贴合。

所述蒸汽清洁机构7的工作原理为：

首先蒸汽安装架45的气压缸47工作，气压缸47的气压杆伸出进而带动矩形安装框架46相对于环形机架5向塔筒3外壁处摆动，使蒸汽清洁机构7与塔筒3外壁贴合；然后蒸汽清洁机构7的蒸汽发生器工作，其通过管路向蒸汽管59输送蒸汽，再由蒸汽管59上的喷头61喷向塔筒3外壁；当清洁结束或暂不需要蒸汽清洁时，气压缸47的气压杆收缩，进而带动矩形安装框架46相对于环形机架5向环形机架5处靠拢蒸汽清洁机构7与塔筒3外壁脱离。由于蒸汽清洁机构7对塔筒3外表进行清洁过程是在该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置水平旋转运动时完成的，因此汽管安装盒60外部两侧通过万向轮角码56安装四个万向轮57，蒸汽清洁机构7通过万向轮57与塔筒3外壁接触，便于该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置进行水平旋转运动的同时，通过万向轮角码56可调整蒸汽管59上的喷头61与塔筒3之间的间距。

如图13所示，所述喷涂机构8通过喷涂安装架63安装于环形机架5中间处的顶部，且能够与塔筒3外壁贴合。所述喷涂安装架63呈三角形，喷涂安装架63包括斜边框架64、底座65和气压缸66。所述底座65固定安装于环形机架5中间处的顶部。所述斜边框架64的一端插入底座65一侧内，且通过连接销49与底座65铰接，斜边框架64的另一端通过铰接角码48与喷涂机构8铰接。所述气压缸66的缸体安装于底座65另一侧，且通过连接销49与底座65铰接，气压缸66的气压杆通过铰接角码48与斜边框架64铰接。所述气压缸66通过其气压杆伸缩带动斜边框架64相对于环形机架5摆动，使喷涂机构8与塔筒3外壁贴合。所述喷涂机构8包括防风罩67和喷头68。所述防风罩67为一侧开口的箱体结构，防风罩67的开口侧朝向塔筒3外壁，防风罩67的另一侧安装有三个一字排列的喷头68，三个一字排列的喷头68均通过管路与喷漆设备连接。所述防风罩67外部两侧端面还通过万向轮角码56安装有万向轮57。

所述喷涂机构8的工作原理为：

首先喷涂安装架63的气压缸66工作，气压缸66的气压杆收缩进而带动斜边框架64相对于环形机架5向塔筒3外壁处摆动，使喷涂机构8与塔筒3外壁贴合；然后喷漆设备工作，其通过喷头68在防风罩67内向塔筒3外壁喷漆，对塔筒3外壁需要修补的地方进行喷涂作业；当喷涂作业结束或暂不需要喷涂作业时，气压缸66的气压杆伸出，进而带动斜边框架64相对于环形机架5向外侧摆动，使喷涂机构8与塔筒3外壁脱离。由于喷涂机构8对塔筒3外表进行喷涂作业过程是在该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置水平旋转运动时完成的，因此防风罩67外部两侧端面通过万向轮角码56安装四个万向轮57，喷涂机构8通过万向轮57与塔筒3外壁接触，便于该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置进行水平旋转运动的同时，通过万向轮角码56可调整防风罩67与塔筒3之间的间距，进而调节防风效果。

综上所述，该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置通过三个爬升单元1的行走机构4能够相对于塔筒3进行水平旋转运动及竖直方向升降运动，行走机构4采用锂电池供能，从而使本设计具有高效无污染、安全系数高、投入成本低等特点。同时每个爬升单元1的滚刷清洁机构6能够对塔筒3外表面的灰尘、铁锈和油污等进行清洁，滚刷清洁机构6工作面是圆周面，避免了盘刷清刷能力不均匀问题，同时滚刷51与塔筒3外壁是线接触，相比盘刷有更高的贴合度，清刷效果较好。蒸汽清洁机构7能够对塔筒3外表面进行蒸汽清洁，蒸汽清洁机构7具有油污清洗效果好、低耗水、低耗能和安全系数高等特点。喷涂机构8能够对塔筒3外表面进行喷漆，喷涂机构8可以在进行塔筒3清洁时对塔筒3外壁需要修补的地方进行喷涂作业，由于塔筒3外壁是圆弧形，采用喷涂方式比普通滚刷更好。该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置通过自动夹紧机构2能够根据塔筒3直径变化进行变径，具有一定的缓冲动能，从而使得本装置能够顺利完成塔筒3上的相关作业，同时具有油污清洗效果好、低耗水、低耗能和安全系数高等特点。

需要说明的是，本实施例中所提及自动夹紧机构2的电机12、行程开关21；行走机构4的驱动电机26、齿轮箱27、转向电机31、37；滚刷安装架44、蒸汽安装架45和喷涂安装架63的气压缸47、66；滚刷清洁机构6的滚刷电机50、联轴器58、清洁水源、废水收集装置；蒸汽清洁机构7的蒸汽发生器；喷涂机构8的喷漆设备均属于现有产品，可通过市购获得，以上产品的电路连接、安装、内部结构、及工作原理属于现有技术，因此本实施例中不再详细赘述。

Claims (10)

1.一种多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置包括若干个爬升单元；

所述若干个爬升单元之间通过自动夹紧机构连接形成整体为环状的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，所述自动夹紧机构能够自动调节爬升单元与爬升单元之间的间距保证该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置的若干个爬升单元始终与塔筒外壁接触；

每个爬升单元均包括行走机构、环形机架、滚刷清洁机构、蒸汽清洁机构和喷涂机构；所述环形机架为圆弧形框架结构，其首、尾端通过自动夹紧机构与另一爬升单元的环形机架连接，环形机架的内侧中间处安装行走机构，环形机架中间处的顶部安装喷涂机构，环形机架的首、尾端内侧分别安装滚刷清洁机构和蒸汽清洁机构；

该多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置通过若干个爬升单元的行走机构能够相对于塔筒进行水平旋转运动及竖直方向升降运动；在水平旋转运动的同时，每个爬升单元的滚刷清洁机构能够对塔筒外表面的灰尘、铁锈和油污进行清洁，每个爬升单元的蒸汽清洁机构能够对塔筒外表面进行蒸汽清洁，每个爬升单元的喷涂机构能够对塔筒外表面进行喷漆。

2.根据权利要求1所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述自动夹紧机构包括驱动机架、传动组件、螺杆、导向管组件和缓冲机架；

所述螺杆的一端通过轴承转动安装在驱动机架上，所述驱动机架与环形机架铰接；所述传动组件安装在驱动机架和螺杆上，其能够带动螺杆相对于驱动机架进行转动，其包括电机、皮带、小带轮和大带轮，电机固定安装在驱动机架上，小带轮固定安装在电机的输出轴上，大带轮固定套装在螺杆上，小带轮与大带轮之间通过皮带传动连接；所述导向管组件包括导向管、导向块、导向螺母和弹簧，导向管为内部中空一侧开口的管体结构，导向管的开口端固定安装缓冲机架，导向管和缓冲机架均活动套装在螺杆上，导向螺母和弹簧位于导向管内部，导向螺母和弹簧套装在螺杆上，且导向螺母与螺杆螺纹连接，弹簧位于导向螺母与导向管的封口端之间，导向管的外壁上还设有导向槽，导向块穿过导向槽与导向螺母固定连接。

3.根据权利要求2所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述导向管的外部还通过行程开关座安装有行程开关，行程开关设于导向槽的两侧，且行程开关能够与导向块接触，行程开关配合导向块能够检测导向管的行程。

4.根据权利要求1所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述行走机构包括底盘、转向机构和驱动机构；

所述底盘采用两桥四轮结构，前桥安装有两个从动轮，后桥安装有两个驱动轮，底盘通过连接立柱与环形机架固定连接；所述驱动机构设于底盘后侧，其包括驱动电机、齿轮箱、传动齿轮和驱动齿轮，驱动电机通过齿轮箱固定安装于底盘后侧，驱动电机的输出轴插入齿轮箱，传动齿轮安装于齿轮箱外部，传动齿轮通过齿轮箱与驱动电机传动连接，驱动齿轮固定套装在后桥上，驱动齿轮与传动齿轮啮合；所述转向机构安装于前桥及从动轮处，从动轮分别与前桥铰接，转向机构通过从动轮与底盘产生角度偏移方式实现转向；所述转向机构包括连杆、转向电机、螺杆、滑块和转向杆，所述连杆位于两个从动轮之间，连杆两端为别与两个从动轮铰接，所述底盘上设有配合转向电机和螺杆安装的安装槽，所述转向电机固定安装于安装槽内，转向电机的输出端与螺杆一端固定连接，螺杆另一端与安装槽内壁转动连接，所述滑块位于安装槽内，滑块套装在螺杆上且与螺杆螺纹连接，滑块通过螺杆转动能够在安装槽内进行移动，所述转向杆一端与滑块铰接，另一端与从动轮铰接。

5.根据权利要求1所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述行走机构包括底盘、转向机构和驱动机构；

所述底盘采用两桥四轮结构，前桥安装有两个从动轮，后桥安装有两个驱动轮，底盘中间处通过连接立柱连接有转盘，底盘通过转盘与环形机架转动连接；所述驱动机构设于底盘后侧，其包括驱动电机、齿轮箱、传动齿轮和驱动齿轮，驱动电机通过齿轮箱固定安装于底盘后侧，驱动电机的输出轴插入齿轮箱，传动齿轮安装于齿轮箱外部，传动齿轮通过齿轮箱与驱动电机传动连接，驱动齿轮固定套装在后桥上，驱动齿轮与传动齿轮啮合；所述转向机构安装于环形机架上，其与转盘传动连接，转向机构通过带动底盘整体旋转方式实现转向；所述转向机构包括转向电机、转向皮带、转向小带轮、转向大带轮、蜗杆轴承座、蜗杆和涡轮，所述蜗杆的两端通过蜗杆轴承座转动安装于环形机架上，蜗杆的一端穿过蜗杆轴承座且固定安装转向大带轮，所述转向电机固定安装于环形机架上，转向电机的输出端固定套装转向小带轮，所述转向小带轮与转向大带轮之间通过转向皮带传动连接，所述涡轮固定安装在转盘上，涡轮穿过环形机架与蜗杆啮合。

6.根据权利要求1所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述滚刷清洁机构和蒸汽清洁机构分别通过滚刷安装架和蒸汽安装架安装于环形机架的首、尾端内侧，且能够与塔筒外壁贴合；

所述滚刷安装架和蒸汽安装架的结构相同均包括矩形安装框架、气压缸、铰接角码和连接销，所述矩形安装框架的一端通过连接销与环形机架铰接，其另一端通过铰接角码与滚刷清洁机构或蒸汽清洁机构铰接，所述气压缸的缸体安装于矩形安装框架的中间处，且通过连接销与矩形安装框架铰接，气压缸的气压杆通过连接销与环形机架铰接；所述气压缸通过其气压杆伸缩带动矩形安装框架相对于环形机架摆动，使滚刷清洁机构或蒸汽清洁机构与塔筒外壁贴合。

7.根据权利要求6所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述滚刷清洁机构包括滚刷电机、滚刷、滚刷安装盒、喷淋管和排污管；

所述滚刷的两端通过轴承座转动安装于滚刷安装盒内；所述滚刷安装盒为矩形盒体，其通过铰接角码与滚刷安装架铰接，其上设有配合滚刷部分露于滚刷安装盒外部的窗口，其外部两侧通过万向轮角码安装有万向轮；所述滚刷电机固定安装于滚刷安装盒外部一端，其输出轴穿过滚刷安装盒通过联轴器与滚刷的一端传动连接；所述喷淋管由滚刷安装盒外部另一端插入滚刷安装盒内，其与滚刷平行设置，其上设有若干喷水孔，其通过管路能够接入清洁水源，并向滚刷喷水对滚刷进行清洁；所述排污管由滚刷安装盒外部另一端插入滚刷安装盒内，其能够与废水收集装置管路连接，并排出滚刷安装盒内的污水。

8.根据权利要求6所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述蒸汽清洁机构包括蒸汽管、汽管安装盒和蒸汽发生器；

所述蒸汽管固定安装于汽管安装盒内，其上设有若干露于汽管安装盒外部的喷头，蒸汽管的一端通过固定螺钉封堵，其另一端穿过汽管安装盒通过管路与蒸汽发生器连接；所述汽管安装盒通过铰接角码与蒸汽安装架铰接，其外部两侧通过万向轮角码安装有万向轮。

9.根据权利要求1所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述喷涂机构通过喷涂安装架安装于环形机架中间处的顶部，且能够与塔筒外壁贴合；

所述喷涂安装架呈三角形，其包括斜边框架、底座和气压缸；所述底座固定安装于环形机架中间处的顶部；所述斜边框架的一端插入底座一侧内，且通过连接销与底座铰接，其另一端通过铰接角码与喷涂机构铰接；所述气压缸的缸体安装于底座另一侧，且通过连接销与底座铰接，气压缸的气压杆通过铰接角码与斜边框架铰接；所述气压缸通过其气压杆伸缩带动斜边框架相对于环形机架摆动，使喷涂机构与塔筒外壁贴合。

10.根据权利要求1所述的多功能风力发电机组塔筒自适应维护装置，其特征在于：所述喷涂机构包括防风罩和喷头；

所述防风罩为一侧开口的箱体结构，其开口侧朝向塔筒外壁，其另一侧安装有若干一字排列的喷头，若干一字排列的喷头均通过管路与喷漆设备连接；所述防风罩外部两侧端面还通过万向轮角码安装有万向轮。

Images