CN115467796A - 支撑组件 - Google Patents

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CN115467796A CN202210653172.3A CN202210653172A CN115467796A CN 115467796 A CN115467796 A CN 115467796A CN 202210653172 A CN202210653172 A CN 202210653172A CN 115467796 A CN115467796 A CN 115467796A
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Abstract

一种用于承载布置在风力涡轮机(1)的机舱(2)内部的传动系、顶篷结构和/或其他部件的至少一部分负载的支撑组件(10)，所述支撑组件(10)包括：基架(12)，所述基架(12)在结构上建立所述传动系和/或所述机舱(2)与所述风力涡轮机(1)的塔架(8)之间的连接；以及耦接到所述基架(12)的支撑结构(11)，所述支撑结构被配置成支撑布置在所述机舱(2)内部的所述顶篷结构和/或部件的至少一部分负载，其特征在于，所述支撑组件(10)进一步包括用于将所述支撑结构(11)耦接到所述基架(12)的耦接装置(20)，其中所述耦接装置(20)包括被配置成插入到插入孔中的多个销(21)。

Description

支撑组件
技术领域
本发明涉及一种用于承载布置在风力涡轮机的机舱内部的传动系、顶篷结构和/或其他部件的至少一部分负载的支撑组件。本发明进一步涉及一种用于将支撑结构耦接到风力涡轮机的支撑组件的基架的方法。
背景技术
风力涡轮机越来越多地用于产生电能。风力涡轮机包括塔架和安装在塔架上的机舱，毂部附接到机舱。转子安装在毂部处并且耦接到发电机。多个叶片从转子延伸。所述叶片按如下方式取向：经过叶片的风使转子转动，从而驱动发电机。因此，叶片的旋转能被传送到发电机，发电机然后将机械能转换成电力并将所述电力传送到电网。
机舱通常包括支撑传动系、电气部件和/或其他部件（诸如机舱的顶篷结构或壳体）的至少一部分的支撑组件。另外，通过提供支撑组件，增加围绕垂直于轴轴线的水平轴线弯折的刚度。
所述支撑组件通常包括基架，所述基架是风力涡轮机的能够将作用在风力涡轮机的转子上的负载和振动传送到风力涡轮机的塔架的结构部件。为此，基架以如下方式连接到塔架：机舱可以在塔架上旋转。基架通常以刚性方式建造以经受转子的负载和振动。
支撑组件进一步包括承载存在于机舱中的数个系统和部件的支撑结构。所述系统和部件例如是电气系统（诸如转换器）、冷却系统或控制系统。基架可以承载所述支撑结构以及附接到支撑结构的系统和部件的重量。
基架和支撑结构可以一起制造为单件。然而，由于部件的重量和尺寸，组装好的支撑组件的运输是困难的。
替代地，支撑结构耦接到支撑组件的基架。通常，支撑结构通过多个螺栓安装到基架，如在EP 3 633 190 A1中可见。因此，支撑结构牢固地附接到基架。
支撑组件在风力涡轮机的塔架上的安装是复杂任务，如果支撑结构和基架没有制造在一起，则需要将支撑结构耦接到基架。这意味着，在现场手动拧紧将支撑结构耦接到基架的螺栓以将支撑组件安装在塔架上。此过程非常耗时并且显著增加安装成本。另外，延长的安装时间可能导致健康和安全问题，因为工人在悬置负载下工作拧紧螺栓。另外，其进一步导致开放部件在安装期间的更高天气暴露。最后，存在错误安装的较高风险，因为螺栓的预紧力是通过转动螺栓手动施加的，从而导致每一螺栓的不同预紧力。
从现有技术已知用于简化风力涡轮机中的部件的耦接的方法。在文献WO 2019/185100 A1中，已知一种用于联接风力涡轮机部件的连接系统。在此连接系统中，销被配置成与具有锥形轮廓的膛孔接合，这简化销在膛孔内部的引入。在WO 2019/238179 A1中，使用安装在其相应孔中的螺栓和定位销的组合来耦接动力传动系部件。然而，现有技术中已知的方法和耦接组件需要手动操作来耦接风力涡轮机的部件、特别是耦接支撑结构和基架。
风力涡轮机的当前发展趋于风力涡轮机的模块化组装，以简化风力涡轮机的运输和安装过程，并且能够针对不同风力涡轮机型号使用相同模块化部件。然而，模块化风力涡轮机也是在现场组装的，并且由于所需精确度和必须吊起的部件的重量，将模块化部件耦接在一起非常耗时。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于承载布置在风力涡轮机的机舱内部的传动系、顶篷结构和/或其他部件的至少一部分负载的支撑组件，其克服从现有技术已知的问题。
这通过一种根据权利要求1的支撑组件和一种根据权利要求15的将支撑结构耦接到风力涡轮机的支撑组件的基架的方法来实现。
本发明涉及一种用于承载布置在风力涡轮机的机舱内部的传动系、顶篷结构和/或其他部件的至少一部分负载的支撑组件。根据本发明，所述支撑组件包括：基架，所述基架在结构上建立所述传动系和/或机舱与风力涡轮机的塔架之间的连接；以及耦接到基架的支撑结构，所述支撑结构被配置成支撑布置在机舱内部的顶篷结构和/或部件的至少一部分负载。
根据本发明，所述支撑组件进一步包括用于将支撑结构耦接到基架的耦接装置，其中所述耦接装置包括被配置成插入到插入孔中的多个销。
使用插入到插入孔中的销是连接风力涡轮机部件的快速且可靠方式，因为比起必须拧紧的螺栓，其需要更少安装时间。
当支撑结构和基架处于正确位置中时，销可以自动插入到插入孔中，从而进一步减少安装时间。这可以例如通过弹簧机构来实现，当支撑结构和基架处于正确位置中时，所述弹簧机构释放所述销。
根据本发明的优选实施例，销布置在支撑结构处，并且插入孔布置在基架处。因此，支撑结构放置在正确位置处，并且支撑结构的销插入到基架的插入孔中以将两个部件耦接在一起。
根据本发明的另一优选实施例，销布置在基架处，并且插入孔布置在支撑结构处。因此，支撑结构放置在正确位置处，并且基架的销插入到支撑结构的插入孔中以将两个部件耦接在一起。
根据本发明的另一优选实施例，销在运输期间插入支撑结构内部以减小支撑结构的宽度并且避免对销的损坏。所述销可以例如是伸缩销或可伸长销。然后，销保持在支撑结构的本体内部，并且直到支撑结构被放置在正确的位置中才从支撑结构的表面凸出。此措施减少在运输期间凸出的销可能对其他部件造成的损坏。
根据本发明的另一优选实施例，销在运输期间插入基架内部以减小基架的宽度并且避免对销的损坏。所述销可以例如是伸缩销或可伸长销。然后，销保持在基架的本体内部，并且直到支撑结构被放置在正确位置中才从基架的表面凸出。此措施减少在运输期间凸出的销可能对其他部件造成的损坏。
根据本发明的另一优选实施例，所述支撑组件进一步包括用于使销接合在插入孔中的液压致动器。
所述液压致动器可以是通过借助流体操作的活塞的移动而沿着轴线气动地移动的轴。
例如，所述液压致动器可以是用于借助于加压液压流体（其通常是油）通过单向行程给予单向力的液压缸。所述液压缸包括缸筒，连接到活塞杆的活塞在所述缸筒中来回移动。所述筒在一端上由缸底部（即，盖）封闭，并且另一端由缸盖（即，压盖(gland)）封闭，其中活塞杆从缸中伸出。活塞具有滑动环和密封件。活塞将缸的内部划分成两个室，分别为底部室（即，盖端）和活塞杆侧室（即，杆端）。液压泵将固定或经调整流量的液压流体输送到液压缸以移动活塞。
比起每一销到插入孔中的手动插入，液压致动器的使用以更快且更可靠耦接提供将支撑结构耦接到基架的自动方式。所述耦接可以借助触发液压致动器的移动的控制系统从地面完成，从而显著降低在风力涡轮机的安装期间因悬置负载所致的伤害的风险。
根据本发明的另一优选实施例，针对每一销，存在将所述销插入到插入孔中的液压致动器。此措施确保在基架和支撑结构的耦接中每一销的正确安装。
根据本发明的另一优选实施例，液压致动器被配置成特别是在风力涡轮机的操作期间、在销可能松动时通过压靠销以将销重新插入到插入孔中而使所述销保持在插入位置中。
在操作期间引起的振动可能使销从插入孔松动，从而增加风力涡轮机损坏的风险。液压致动器通过压靠销来避免销的松动以降低销松动的风险或在销松动情况下重新插入销。
根据本发明的另一优选实施例，液压致动器具有可调节行程。可调节行程特别有利，因为如果销松动，则其可以借助可调节行程感测，从而允许对销在插入孔中的插入的更准确监测。另外，借助可调节行程，相同液压致动器可以用于不同销长度，例如用于连接不同涡轮机型号的支撑组件。
根据本发明的另一优选实施例，偏航系统布置在基架处以偏航风力涡轮机的机舱。带有安装在基架处的偏航马达的偏航系统能够以如下方式使机舱在塔架上旋转：风力涡轮机的转子面向风的方向。
根据本发明的另一优选实施例，支撑结构包括耦接在一起的多个负载承载梁或棒。使用梁或棒是支撑结构的稳健且稳定方法。
根据本发明的另一优选实施例，支撑结构包括地板层级支撑件，风力涡轮机的部件、特别是转换器可以支撑在所述地板层级支撑件处。
所述梁可以按不同水平地取向的组布置，以便具有多层级支撑并在不同高度处承载不同风力涡轮机部件。相对于机舱的地板层级，可以建立地板层级支撑件以承载功率转换器。不同水平地取向的梁组可以通过竖直和/或对角梁连接在一起。
根据本发明的另一优选实施例，支撑结构包括上部层级支撑件，风力涡轮机的部件、特别是风力涡轮机的传动系的主轴承、齿轮箱和/或发电机可以支撑在所述上部层级支撑件处。
所述梁可以按不同水平地取向的组布置，以便具有多层级支撑并在不同高度处承载不同风力涡轮机部件。可以建立上部层级支撑件以支撑风力涡轮机的传动系。不同水平地取向的梁组可以通过竖直或对角梁连接在一起。
根据本发明的另一优选实施例，所述支撑组件进一步包括用于监测销在插入孔中的插入深度的控制系统。
通过监测销在插入孔中的插入深度，在风力涡轮机的寿命期间可以分析耦接元件的磨损，并且可以在风力涡轮机的故障风险之前及时更换故障销。
另外，使用控制系统是在风力涡轮机的安装期间控制支撑结构到基架的耦接过程的准确方式。
根据本发明的另一优选实施例，当销松动超出在所述系统处设置的公差值时，由所述控制系统显示警告消息。这将允许工人知道在发生风力涡轮机损坏之前是否要采取措施以更换销，或者是否可以通过液压致动器自动插入销。
根据本发明的另一优选实施例，在将支撑结构耦接到基架之前，使用引导件来正确地放置支撑结构。这是简化支撑组件的安装的简单且高效方式。
本发明的又一方面涉及一种用于将支撑结构耦接到风力涡轮机的支撑组件的基架的方法，所述支撑组件包括用于将支撑结构耦接到基架的耦接装置，其中所述耦接装置包括被配置成插入到插入孔中的多个销。所述方法包括如下步骤：将支撑结构放置在销可以在插入孔中滑动以将支撑结构耦接到基架的位置处；以及借助于液压致动器将销插入到插入孔中。
附图说明
为了促进对本发明的特性的理解并且是本说明书的组成部分，附上一些图纸，在所述图纸的图上具有说明性而非限制性字符，呈现了如下：
图1示出风力涡轮机的示意性截面视图。
图2示出支撑组件，其包括借助多个销耦接在一起的支撑结构和基架。
图3示出附接到支撑组件的基架的多个液压致动器。
图4示出耦接到支撑组件的支撑结构的图3的基架，其中液压致动器的活塞在缸筒外部，并且因此将销压入支撑结构的插入孔中。
图5示出由支撑组件支撑的风力涡轮机的传动系和电气部件。
图6示出图5的截面视图，其中在此图中可以看到布置在基架内部的液压致动器。
图7示出图5的从另一视角的截面视图，其中可以看到其中活塞在缸筒外部的液压致动器。
具体实施方式
图1示出风力涡轮机1的示意性截面视图。风力涡轮机1包括塔架8，机舱2可旋转地安装在塔架8的顶部上。毂部3连接到机舱2。多个叶片4安装在毂部3上。
机舱2包括顶篷结构和支撑组件10。所述顶篷结构安装在支撑组件10上。支撑组件10支撑所述顶篷结构以及机舱2的其他部件，诸如安装在机舱2内部的传动系。所述传动系包括连接到毂部3的主轴承5、连接到主轴承5的齿轮箱6和连接到齿轮箱6的发电机7。
图2示出支撑组件10，其包括借助多个销21耦接在一起的支撑结构11和基架12。支撑结构11包括耦接在一起的多个负载承载梁。另外，支撑结构11包括地板层级支撑件，风力涡轮机1的部件可以支撑在所述地板层级支撑件处。另外，支撑结构11包括上部层级支撑件，风力涡轮机1的部件可以支撑在所述上部层级支撑件处。不同水平地取向的梁组通过竖直和对角梁连接在一起。
支撑组件10进一步包括用于将支撑结构11耦接到基架12的耦接装置20，其中耦接装置20包括插入到插入孔中的多个销21。
图3示出附接到支撑组件10的基架12的多个液压致动器22。附接有四个液压致动器22。所述液压致动器是用于借助于加压液压流体通过单向行程给予单向力以将销21压入插入孔内部的液压缸。所述液压缸包括缸筒，连接到活塞杆的活塞在所述缸筒中来回移动。
图4示出耦接到支撑组件10的支撑结构11的图3的基架12，其中液压致动器22的活塞在缸筒外部，并且因此将销21压入支撑结构11的插入孔中。
图5示出由支撑组件10支撑的风力涡轮机1的传动系和电气部件。主轴承5由基架12支撑。齿轮箱6由基架12部分支撑并且由支撑结构11部分支撑。发电机7由支撑结构11支撑。传动系布置在支撑结构11的上部层级支撑件处。诸如转换器和控制单元等电气设备9布置在支撑结构11的地板层级支撑件处。
图6示出图5的截面视图，其中在此图中可以看到布置在基架12内部的液压致动器22。将液压致动器22布置在基架内部保护液压致动器22在风力涡轮机1的运输、安装和操作期间免于受损。
图7示出图5的从另一视角的截面视图，其中可以看到其中活塞在缸筒外部的液压致动器22。
附图标记列表
1 风力涡轮机
2 机舱
3 毂部
4 叶片
5 主轴承
6 齿轮箱
7 发电机
8 塔架
9 电气设备
10 支撑组件
11 支撑结构
12 基架
20 耦接装置
21 销
22 液压致动器。

Claims (15)

1. 一种用于承载布置在风力涡轮机(1)的机舱(2)内部的传动系、顶篷结构和/或其他部件的至少一部分负载的支撑组件(10)，所述支撑组件(10)包括：
基架(12)，所述基架(12)在结构上建立所述传动系和/或所述机舱(2)与所述风力涡轮机(1)的塔架(8)之间的连接，以及
耦接到所述基架(12)的支撑结构(11)，所述支撑结构被配置成支撑布置在所述机舱(2)内部的所述顶篷结构和/或部件的至少一部分负载，
其特征在于，所述支撑组件(10)进一步包括用于将所述支撑结构(11)耦接到所述基架(12)的耦接装置(20)，其中所述耦接装置(20)包括被配置成插入到插入孔中的多个销(21)。
2.根据权利要求1所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述销(21)布置在所述支撑结构(11)处，并且所述插入孔布置在所述基架(12)处。
3.根据权利要求1所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述销(21)布置在所述基架(12)处，并且所述插入孔布置在所述支撑结构(11)处。
4.根据权利要求2所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述销(21)在运输期间插入所述支撑结构(11)内部以减小所述支撑结构(11)的宽度并且避免对所述销(21)的损坏。
5.根据权利要求3所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述销(21)在运输期间插入所述基架(12)内部以减小所述基架(12)的宽度并且避免对所述销(21)的损坏。
6.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述支撑组件(10)进一步包括用于使所述销(21)接合在所述插入孔中的液压致动器(22)。
7.根据权利要求6所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述液压致动器(22)被配置成特别是在所述风力涡轮机(1)的操作期间、在所述销(21)可能松动时通过压靠所述销(21)以将所述销(21)重新插入所述插入孔中而使所述销(21)保持在插入位置中。
8.根据权利要求6或7所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述液压致动器(22)具有可调节行程。
9.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的支撑组件(10)，其特征在于，偏航系统布置在所述基架(12)处以偏航所述风力涡轮机(1)的所述机舱(2)。
10.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述支撑结构(11)包括耦接在一起的多个负载承载梁或棒。
11.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述支撑结构(11)包括地板层级支撑件，所述风力涡轮机(1)的部件、特别是转换器能够支撑在所述地板层级支撑件处。
12.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述支撑结构(11)包括上部层级支撑件，所述风力涡轮机(1)的部件、特别是所述风力涡轮机(1)的传动系的主轴承(5)、齿轮箱(6)和/或发电机(7)能够支撑在所述上部层级支撑件处。
13.根据权利要求2所述的支撑组件(10)，其特征在于，所述支撑组件(10)进一步包括用于监测所述销(21)在所述插入孔中的插入深度的控制系统。
14.根据权利要求12所述的支撑组件(10)，其特征在于，当销(21)松动超出在所述系统处设置的公差值时，由所述控制系统显示警告消息。
15. 一种用于将支撑结构(11)耦接到风力涡轮机(1)的支撑组件(10)的基架(12)的方法，所述支撑组件(10)包括用于将所述支撑结构(11)耦接到所述基架(12)的耦接装置(20)，其中所述耦接装置(20)包括被配置成插入到插入孔中的多个销(21)，所述方法包括如下步骤：
- 将所述支撑结构(11)放置在所述销(21)能够在所述插入孔中滑动以将所述支撑结构(11)耦接到所述基架(12)的位置处，以及
- 借助于液压致动器(22)将所述销(21)插入到所述插入孔中。
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