CN117355478A - 用于竖立塔架和风力涡轮的起重机组件和方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于竖立包括多个塔架部段的塔架的起重机组件(200)，所述起重机组件包括第一伸缩桅杆(400)、连接到第一伸缩桅杆的第二伸缩桅杆(300)和安装在第一伸缩桅杆的顶部上并包括提升装备的起重机。第一伸缩桅杆构造成在第一方向上从缩回状态增加其长度，并且包括用于选择性地夹持塔架的部分的第一夹具组件(410)。第二伸缩桅杆构造成在第二方向上从缩回状态增加其长度，并且包括用于选择性地夹持塔架的部分的第二夹具组件(310)，其中，第二方向与第一方向相反。本公开还涉及用于利用所述起重机组件攀爬塔架的方法。

Description

用于竖立塔架和风力涡轮的起重机组件和方法

本申请要求2021年5月26日提交的EP专利申请21382478.2的权益。

技术领域

本公开涉及用于竖立包括多个塔架部段的塔架的起重机组件。并且特别地，本公开涉及用于竖立风力涡轮塔架的起重机组件。本公开还涉及用于起重机组件攀爬塔架的方法以及用于竖立风力涡轮塔架和用于安装风力涡轮的方法。

背景技术

现代风力涡轮通常用来将电力供应到电力网中。这种类型的风力涡轮大体上包括塔架和布置在塔架上的转子。典型地包括轮毂和多个叶片的转子在叶片上的风的影响下开始旋转。所述旋转生成扭矩，该扭矩通常通过转子轴直接地或通过齿轮箱传递到发电机。这样，发电机产生可供应到电力网的电力。

安装风力涡轮的已知方法包括将不同元件运输到风力涡轮的现场的步骤。风力涡轮塔架典型地可包括多个塔架部段，这些塔架部段安装或堆叠成一个在另一个的顶部上。塔架部段可在塔架凸缘处连结到彼此。

大型起重机可用来吊升后续塔架部段，并将它们堆叠成一个在另一个的顶部上。在组装塔架部段之后，风力涡轮机舱可用相同的大型起重机提升，并且可安装在塔架的顶部上。然后，风力涡轮转子轮毂可用起重机提升并安装到转子轴和/或机舱。

另外，一个或多个叶片安装到风力涡轮转子轮毂。转子轮毂大体上包括具有开口的多个环形安装凸缘。叶片可包括在其叶片根部处的诸如螺栓或销或螺柱的多个紧固件。在安装期间，这些紧固件将被装配到安装凸缘中的开口中。

还已知吊升完整的转子组件，即带有多个叶片的轮毂，并将其安装到例如机舱。但是为了安装完整的转子组件，需要大的表面积，这典型地是不可用的，例如在海上风力涡轮的情况下。

还已知在机舱上安装不完整的转子组件(例如，带有两个叶片的轮毂)，并且随后安装剩余的叶片。在这些情况下，带有两个叶片的转子通常安装为两个叶片向上指向，即“兔耳”构造。因此，不需要旋转风力涡轮转子，因为第三叶片可从下方竖直地安装。然而，为了能够执行这些操作，盛行风速必须在持续长的时间段内低于预定值。该时间段取决于安装步骤的预期长度和要考虑的安全因素。

还已知在基本上水平的取向上或在基本上竖直的取向上安装多个叶片中的每一个。这意味着各个安装步骤可能需要较少的时间，并且可在较高的风力下执行，从而增加了可用于安装的时间窗口。

典型地，为了将叶片安装到风力涡轮轮毂上，可操作先前用来安装例如塔架、机舱和转子轮毂的大型起重机，以便相对于转子轮毂升高叶片。不幸的是，操作这样的大型起重机是费用高昂的。事实上，采用这样的大型起重机的成本目前占与风力涡轮安装相关联的总成本的相当大的部分。对于海上应用，需要运载大型起重机的专用船舶。

该领域中存在增加风力涡轮的尺寸的明显趋势。风力涡轮塔架建造得越来越高，并且叶片变得越来越长。例如，目前的塔架设计超过80m、100m或者甚至超过120米高。诸如叶片、机舱和转子轮毂的风力涡轮部件的重量也随着尺寸的增加而增加。

为了将塔架部段安装成一个在另一个的顶部上并随后吊升机舱等，需要越来越大的起重机。此外，对于这些大型起重机，需要不断增加的配重。

存在与大型起重机的使用相关的多个缺点。用于起重机的平台或衬垫随着起重机的尺寸的增大而增大。起重机部件的运输变得越来越复杂和昂贵。并且大型起重机也对风负载更敏感。

鉴于这些缺点，已经提出了自升式或爬升式起重机。这样的爬升式起重机提供了若干潜在优点，包括例如更容易运输起重机，并且不管塔架的高度如何，起重机的长度都不需要增加。附接到塔架的吊升结构对风负载也将没那么敏感。另外，使用这样的自升式或爬升式起重机，对于安装而所需的表面积保持基本上相同，而不论塔架的高度如何。

WO 2018/132010公开了一种用于在岸上或海上竖立直立构造的方法，该直立构造包括纵向构造部分，特别是风车的部分。在本现有技术文献中，塔架部段中的每一个都承载描绘为导轨的引导设施。起重机可沿着导轨被引导。

US2018/0282134公开了一种用于安装风力涡轮的吊升系统，其中，所述吊升系统包括用于实现至风力涡轮的塔架的承载连接的措施(measures)，并且包括用于使吊升系统沿着塔架上下移动的措施，其中，当吊升系统利用所述承载连接固定到风力涡轮塔架的已经安装的部分时，吊升系统布置成在一次或多次组合吊升中或在单次吊升中安装或移除任何以下部件：塔架部段、机舱、发电机、轮毂和叶片。

本公开的示例提供了用于竖立塔架、并且特别是带有长且重的塔架部段的高风力涡轮塔架的方法和系统。本公开的示例提供了用于竖立风力涡轮的方法和系统，该方法和系统减少了起重机组件中的弯曲负载。

发明内容

在本公开的一个方面中，提供了一种用于竖立包括多个塔架部段的塔架的起重机组件。起重机组件包括第一伸缩桅杆和连接到第一伸缩桅杆的第二伸缩桅杆以及安装在第一伸缩桅杆的顶部上并包括提升装备的起重机。第一伸缩桅杆构造成改变第一伸缩桅杆的长度，并且包括用于选择性地夹持塔架的部分的第一夹具组件。第二伸缩桅杆构造成改变第二伸缩桅杆的长度，并且包括用于选择性地夹持塔架的部分的第二夹具组件。第一伸缩桅杆构造成在第一方向上从缩回状态增加其长度，并且第二伸缩桅杆构造成在第二方向上从缩回状态增加其长度，第二方向与第一方向相反。

根据该方面，提供了一种起重机组件，该起重机组件适用于提升相对重和大的部件，诸如塔架部段。根据该方面的起重机组件包括可在相反方向上延伸的两个伸缩桅杆。通过选择性地释放这些伸缩桅杆的夹具组件并改变伸缩桅杆的长度，起重机组件可攀爬塔架。此外，夹具组件可在提升塔架部段的时候适当地定位，以减少起重机组件中的负载。

在另一个方面中，提供了一种利用起重机组件攀爬塔架的方法。该方法包括定位第一塔架部段并将起重机组件附接到第一塔架部段，起重机组件包括伸缩桅杆和安装在伸缩桅杆的顶部上的起重机。该方法还包括：使用起重机组件将一个或多个另外的塔架部段堆叠在第一塔架部段的顶部上；以及起重机组件通过释放上部伸缩桅杆的顶部夹具组件并延伸上部伸缩桅杆以及释放下部伸缩桅杆的底部夹具组件并缩回下部伸缩桅杆来攀爬另外的塔架部段。

在又一个方面中，提供了一种用于与风力涡轮塔架一起使用的爬升式起重机组件，该起重机组件包括：下部伸缩桅杆，其包括下部夹具组件；上部伸缩桅杆，其包括上部夹具组件并安装在下部伸缩桅杆的顶部上；和起重机，其安装在上部伸缩桅杆的顶部上并包括提升装备。下部伸缩桅杆构造成通过在向下方向上可伸缩地延伸来增加其长度，并且上部伸缩桅杆构造成通过在向上方向上可伸缩地延伸来增加其长度。

附图说明

图1示意性地图示了风力涡轮的一个示例的透视图；

图2图示了图1的风力涡轮的机舱的一个示例的简化内部视图；

图3A至图3U示意性地图示了用于竖立塔架和风力涡轮的方法中的一系列步骤；

图4示意性地图示了起重机组件的示例；

图5A至图5D示意性地图示了起重机组件的下部伸缩桅杆的细节；

图6A至图6B示意性地图示了图4的起重机组件的起重机和上部夹具组件；以及

图7A至图7B示意性地图示了图4的起重机组件的伸缩桅杆区段的细节。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中被图示。每个示例通过解释本发明的方式被提供，而不是作为对本发明的限制。事实上，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可在本发明中进行各种修改和变型。例如，作为一个实施例的部分被图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用，以产生又一另外的实施例。因此，意图是，本发明覆盖如归入所附权利要求书的范围内的这种修改和变型及其等同物。

图1是风力涡轮10的示例的透视图。在该示例中，风力涡轮10是水平轴式风力涡轮。备选地，风力涡轮10可为竖直轴式风力涡轮。在该示例中，风力涡轮10包括从在地面12上的支撑系统14延伸的塔架100、安装在塔架100上的机舱16以及联接到机舱16的转子18。转子18包括可旋转的轮毂20和至少一个转子叶片22，该至少一个转子叶片22联接到轮毂20并从轮毂20向外延伸。在该示例中，转子18具有三个转子叶片22。在备选实施例中，转子18包括多于或少于三个转子叶片22。塔架100可由管状钢制成，以在支撑系统14和机舱16之间限定空腔(图1中未示出)。在备选实施例中，塔架100是具有任何合适高度的任何合适类型的塔架。根据备选方案，该塔架可为混合塔架，其包括由混凝土制成的部分和管状钢部分。另外，塔架可为部分格构(lattice)塔架或全格构塔架。

转子叶片22围绕轮毂20间隔开，以有利于使转子18旋转，从而使动能能够从风能转换成可用的机械能，并随后转换成电能。转子叶片22通过在多个负载转移区域26处将叶片根部部分24联接到轮毂20而配合到轮毂20。负载转移区域26可具有轮毂负载转移区域和叶片负载转移区域(两者在图1中均未被示出)。诱导在转子叶片22上的负载经由负载转移区域26转移到轮毂20。

在示例中，转子叶片22可具有从约15米(m)至约90m或更长的长度。转子叶片22可具有使得风力涡轮10能够如本文中所描述的那样起作用的任何合适的长度。例如，叶片长度的非限制性示例包括20m或更短、37m、48.7m、50.2m、52.2m或大于91m的长度。当风从风向28冲击转子叶片22时，转子18围绕旋转轴线30旋转。当转子叶片22旋转并受到离心力时，转子叶片22也受到各种力和力矩。照此，转子叶片22可从中性或非偏转位置偏转和/或旋转到偏转位置。

此外，转子叶片22的桨距角(即确定转子叶片22相对于风向的取向的角度)可由变桨系统32改变，以通过调整至少一个转子叶片22相对于风矢量的角向位置来控制由风力涡轮10生成的负载和功率。示出了转子叶片22的变桨轴线34。在风力涡轮10的操作期间，变桨系统32可特别地改变转子叶片22的桨距角，使得转子叶片(的部分)的迎角减小，这有利于减小旋转速度和/或有利于转子18的失速。

在该示例中，每个转子叶片22的叶片桨距由风力涡轮控制器36或变桨控制系统80单独控制。备选地，所有转子叶片22的叶片桨距可由所述控制系统同时控制。

此外，在该示例中，当风向28改变时，机舱16的偏航方向可围绕偏航轴线38旋转，以相对于风向28定位转子叶片22。

在该示例中，风力涡轮控制器36示出为集中在机舱16内，然而，风力涡轮控制器36可为遍布风力涡轮10、在支撑系统14上、在风电场内和/或在远程控制中心处的分布式系统。风力涡轮控制器36包括处理器40，该处理器40配置成执行本文中描述的方法和/或步骤。此外，本文中描述的许多其它部件包括处理器。

如本文中所用，术语“处理器”不限于在本领域中被称为计算机的集成电路，而是广义地指控制器、微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、专用集成电路和其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。应当理解，处理器和/或控制系统也可包括存储器、输入通道和/或输出通道。

图2是风力涡轮10的一部分的放大截面图。在该示例中，风力涡轮10包括机舱16和能够旋转地联接到机舱16的转子18。更具体地，转子18的轮毂20通过主轴44、齿轮箱46、高速轴48和联接器50能够旋转地联接到定位在机舱16内的发电机42。在该示例中，主轴44设置成至少部分地与机舱16的纵向轴线(未示出)同轴。主轴44的旋转驱动齿轮箱46，齿轮箱46随后通过将转子18和主轴44的相对慢的旋转移动转化成高速轴48的相对快的旋转移动来驱动高速轴48。高速轴48借助于联轴器50连接到发电机42，以用于产生电能。此外，变压器90和/或合适的电子设备、开关和/或逆变器可布置在机舱16中，以便将具有400V至1000V之间的电压的由发电机42生成的电能变换成具有中压(10-35KV)的电能。所述电能经由电力线缆160从机舱16传导到塔架100中。

变压器90中的齿轮箱46、发电机42可由机舱16的主支撑结构框架支撑，该主支撑结构框架任选地实施为主框架52。齿轮箱46可包括通过一个或多个扭矩臂103连接到主框架52的齿轮箱壳体。在该示例中，机舱16还包括主前支撑轴承60和主后支撑轴承62。此外，发电机42可通过脱离支撑装置54安装到主框架52，特别是为了防止发电机42的振动被引入到主框架52中，并因此导致噪声发射源。

任选地，主框架52构造成承载由转子18和机舱16的部件的重量以及由风和旋转负载导致的全部负载，并且进一步将这些负载引入到风力涡轮10的塔架100中。转子轴44、发电机42、齿轮箱46、高速轴48、联接器50以及任何相关联的紧固、支撑和/或固连装置(包括但不限于支撑件52以及前支撑轴承60和后支撑轴承62)有时被称为传动系64。

机舱16还可包括偏航驱动机构56，偏航驱动机构56可用于使机舱16旋转，并且因此也使转子18围绕偏航轴线38旋转，以控制转子叶片22相对于风向28的视角。

为了相对于风向28适当地定位机舱16，机舱16还可包括至少一个气象测量系统，该至少一个气象测量系统可包括风向标和风速计。气象测量系统58可向风力涡轮控制器36提供信息，该信息可包括风向28和/或风速。在该示例中，变桨系统32至少部分地布置为轮毂20中的变桨组件66。变桨组件66包括一个或多个变桨驱动系统68和至少一个传感器70。每个变桨驱动系统68联接到相应的转子叶片22(在图1中示出)，用于沿着变桨轴线34调制转子叶片22的桨距角。图2中仅示出了三个变桨驱动系统68中的一个。

在该示例中，变桨组件66包括至少一个变桨轴承72，该变桨轴承72联接到轮毂20和相应的转子叶片22(图1中示出)，用于使相应的转子叶片22围绕变桨轴线34旋转。变桨驱动系统68包括变桨驱动马达74、变桨驱动齿轮箱76和变桨驱动小齿轮78。变桨驱动马达74联接到变桨驱动齿轮箱76，使得变桨驱动马达74将机械力施加到变桨驱动齿轮箱76。变桨驱动齿轮箱76联接到变桨驱动小齿轮78，使得变桨驱动小齿轮78由变桨驱动齿轮箱76旋转。变桨轴承72联接到变桨驱动小齿轮78，使得变桨驱动小齿轮78的旋转导致变桨轴承72的旋转。

变桨驱动系统68联接到风力涡轮控制器36，以用于在从风力涡轮控制器36接收到一个或多个信号时调整转子叶片22的桨距角。在该示例中，变桨驱动马达74是由电功率和/或液压系统驱动的任何合适的马达，其使得变桨组件66能够如本文中所描述的那样起作用。备选地，变桨组件66可包括任何合适的结构、构造、布置和/或部件，诸如但不限于液压缸、弹簧和/或伺服机构。在某些实施例中，变桨驱动马达74由从轮毂20的转动惯量和/或向风力涡轮10的部件供应能量的存储能量源(未示出)提取的能量驱动。

变桨组件66还可包括一个或多个变桨控制系统80，用于在特定的优先情况下和/或在转子18超速期间根据来自风力涡轮控制器36的控制信号来控制变桨驱动系统68。在该示例中，变桨组件66包括至少一个变桨控制系统80，该变桨控制系统80通信地联接到相应的变桨驱动系统68，用于独立于风力涡轮控制器36控制变桨驱动系统68。在该示例中，变桨控制系统80联接到变桨驱动系统68和传感器70。在风力涡轮10的正常操作期间，风力涡轮控制器36可控制变桨驱动系统68来调整转子叶片22的桨距角。

根据实施例，例如包括电池、电容器或由轮毂20的旋转驱动的发电机的功率发生器84布置在轮毂20处或轮毂20内，并且联接到传感器70、变桨控制系统80和变桨驱动系统68，以向这些部件提供功率源。在该示例中，功率发生器84在风力涡轮10的操作期间向变桨组件66提供持续的功率源。在备选实施例中，功率发生器84仅在风力涡轮10的电功率损失事件期间向变桨组件66提供功率。电功率损失事件可包括电力网损失或电压跌落(dip)、风力涡轮10的电力系统的故障和/或风力涡轮控制器36的失效。在电功率损失事件期间，功率发生器84操作以向变桨组件66提供电功率，使得变桨组件66可在电功率损失事件期间操作。

在该示例中，变桨驱动系统68、传感器70、变桨控制系统80、线缆和功率发生器84各自定位在由轮毂20的内表面88限定的空腔86中。在备选实施例中，所述部件相对于轮毂20的外表面定位，并且可直接地或间接地联接到外表面。

图4示意性地图示了根据本公开的起重机组件的示例。用于竖立包括多个塔架部段的塔架的起重机组件200包括第一伸缩桅杆400、第二伸缩桅杆300和安装在第一伸缩桅杆的顶部上并包括提升装备的起重机600。第一伸缩桅杆400构造成改变第一伸缩桅杆400的长度，并且包括用于选择性地夹持塔架的部分的第一夹具组件410。第二伸缩桅杆300构造成改变第二伸缩桅杆300的长度，并且包括用于选择性地夹持塔架的部分的第二夹具组件310。第一伸缩桅杆400构造成在第一方向490上从缩回状态增加其长度，并且第二伸缩桅杆300构造成在第二方向390上从缩回状态增加其长度。第二方向390与第一方向490相反。

在示例中，起重机组件200构造成通过选择性地释放第一夹具组件310或第二夹具组件410并改变第一伸缩桅杆300和/或第二伸缩桅杆400的长度来攀爬塔架。

在图4的示例中，第一伸缩桅杆400包括第一基部420，并且第二伸缩桅杆300包括第二基部320，并且其中第一基部420安装在第二基部320的顶部上。第一基部420可螺栓连接到或以其它方式附接到第二基部320。

第一基部420和第二基部320一起可形成中央桅杆区段。因此，伸缩桅杆的长度可在两个相反的方向(即，当第一伸缩桅杆300从缩回状态改变为更加延伸的状态时的第一方向490和当第二伸缩桅杆400从缩回状态改变为更加延伸的状态时的第二方向390)上延伸。类似地，通过将第一伸缩桅杆300和/或第二伸缩桅杆400返回到更缩回的状态，伸缩桅杆的长度可因此缩短。

在图4的示例中，第一伸缩桅杆400构造成在向上方向490上增加其长度，并且第二伸缩桅杆300构造成在向下方向390上增加其长度。

起重机组件200还可包括与第一基部420或第二基部320一起布置的中央夹具组件500。中央夹具组件500可居中地布置在第一和第二伸缩桅杆之间。伸缩桅杆可改变它们的长度，并且向上和向下移动上部夹具组件410和下部夹具组件310。该示例的一个方面是，在塔架构建的不同阶段，中央夹具组件500可居中地布置在上部夹具组件310和下部夹具组件410之间。这可允许在将起重机组件中的弯曲负载保持在可接受的范围内的同时搬运重且长的部分(例如，塔架部段)。

在示例中，中央夹具组件500可布置成能够沿着第一基部420和第二基部320移位。该方面使起重机组件200更加通用和灵活，并且允许在塔架的竖立和风力涡轮塔架的安装的不同步骤中适当地定位中央夹具组件500。

中央夹具组件可相对于第一基部420和/或第二基部320可滑动地布置。包括例如引导件、导轨、齿条和小齿轮机构的任何合适的机构可用来使中央夹具组件相对于第一基部420和/或第二基部320移动。

如图4中所示，第一伸缩桅杆400还可包括一个或多个附加桅杆区段422、424、426，它们能够相对于第一基部420滑动。类似地，第二伸缩桅杆300还可包括一个或多个附加桅杆区段322、324、326，它们能够相对于第二基部320滑动。

增加第一和/或第二伸缩桅杆的长度(通过从缩回状态改变到更加延伸的状态)和缩短其长度(通过从延伸状态改变到更加缩回的状态)的机构可为例如液压的或气动的。在第一和第二伸缩桅杆中的每一个中，可布置一个或多个液压活塞或气动活塞。

附加桅杆区段422、424、426(和322、324、326)包括一个或多个中间区段422、424(和322、324)，以及比中间区段422、424(和322、324)更远离基部420(320)布置的最远侧区段426(326)，并且最远侧区段426(326)包括第一夹具组件410。上部桅杆区段400包括最上部区段426，该最上部区段426包括上部夹具组件410。下部桅杆区段300包括最下部区段326，该最下部区段326包括下部夹具组件。

第一夹具组件410可布置在最远侧区段426的远侧端部处或附近。类似地，第二夹具组件310可布置在最远侧区段326的远侧端部处或附近。

起重机600可布置在最远侧(最上部)区段426的顶部上。起重机的过渡件610可螺栓连接到或以其它方式附接到区段426的远侧端部。过渡件610形成(一个或多个)伸缩桅杆和起重机之间的连接件。基部(在图6中进一步图示)可能够旋转地安装在过渡件610上。基部可包括承载气动或液压机构650的框架630，以改变起重机600的吊臂640的取向。吊臂640可形成为桁架结构。在吊臂640的最远侧端部670处，可布置提升装备(未进一步图示)。提升装备可包括线缆、绳索、滑轮、钩子和/或其它合适的装备。

图5A至图5D示意性地图示了附接到包括多个塔架部段的塔架的起重机组件200的示例的细节，并且更特别地图示了第二夹具组件310(其在图4的示例中为下部伸缩桅杆300的下部夹具组件310)的示例的细节。下部夹具组件310布置在最远侧区段(最下部区段)326的远侧端部(最下端)处或附近。

塔架可包括第一塔架部段120和安装在第一塔架部段120的顶部上的第二塔架部段130。第一塔架部段120和第二塔架部段130附接在塔架部段之间的接合部125处的安装凸缘处。

在图5A至图5C的情况中，下部夹具组件310附接到衬垫127。在该示例中，衬垫127布置在第一塔架部段120的顶端附近。在另外的示例中，衬垫127可布置在塔架部段的底端处或附近。

衬垫可附接到塔架部段的外壁或与塔架部段的外壁一体地形成。衬垫可包括支撑基本上平坦的凸缘的加强件。平坦的凸缘可包括一个或多个孔128，该一个或多个孔128可接收用于附接和夹紧衬垫的夹具组件的零件336。

在示例中，第二夹具组件310包括第一臂312和第二臂314，第一臂312包括布置在第一臂312的远侧端部处的第一夹具330，第二臂314包括布置在第二臂314的远侧端部处的第二夹具330。第一臂312和第二臂314可为伸缩臂。在第一伸缩桅杆(上部伸缩桅杆)的远侧端部处的第一夹具组件410可具有类似的结构。

第一夹具组件310和/或第二夹具组件410可构造成改变第一臂312和第二臂314之间的距离，使得夹具组件可抓住(和释放)不同塔架部段的衬垫。不同的塔架部段可具有变化的尺寸，并且特别地塔架部段可为圆锥形的。在图5A至图5D的示例中，臂312、314可具有液压机构313来延伸臂和缩回臂。

夹具330可相对于第一臂312和第二臂314可旋转地安装。夹具可围绕轴线332旋转。夹具330可铰接地安装到柱339。围绕轴线332的旋转是第一臂312和第二臂314的夹具330之间的距离可被调整以适应不同塔架和/或不同塔架部段上的衬垫127之间的变化的距离的一种方式。

夹具330可包括与衬垫127接合的接合特征336，并且在该特定示例中可接收在衬垫127的孔128中。夹具至衬垫的联接可为公-母联接。通过在孔128中接收接合特征336，夹具可牢固地固定到塔架部段。当这样的特征336被抽出时，夹具被释放，并且对应的伸缩桅杆区段可向上或向下移动。夹具330可使用液压机构334选择性地激活和释放。

如在图5C中可看到的，下部夹具组件310可包括围绕伸缩桅杆区段326装配的中央基部340。中央基部可焊接到伸缩桅杆区段。也可使用其它附接方式。

图6A和图6B示意性地图示了安装在上部伸缩桅杆400上的起重机600和上部夹具组件410的细节，上部夹具组件410可布置在上部伸缩桅杆400的最上部区段426的远侧端部处或附近。

过渡件610可为部分圆锥形的或截头圆锥形的。过渡件610的下端可附接到上部伸缩桅杆的最上部区段426。与过渡件610的下端相比，上端可具有增加的尺寸或增加的直径。在过渡件610的上端处，可安装起重机600的基板620。基板620可用例如滚子元件轴承可旋转地安装在过渡件610上。

框架630安装在基板620上。液压活塞650可改变起重机600的吊臂640的取向。通过延伸液压活塞650，吊臂640可更竖直地定位。通过缩回液压活塞650，吊臂可更水平地且更不竖直地定位。

吊臂640可形成为桁架结构。并且吊臂640可围绕轴线645旋转以改变到更水平或更竖直的位置。为了吊升塔架部段或其它风力涡轮零件和部件，基板620可旋转，使得吊臂远离塔架指向。液压活塞650可适于将吊臂640旋转到更水平的位置，使得起重机600的远侧端部670更远离(部分地构建的)塔架。与起重机的远侧端部670一起布置的提升装备可用于吊升风力涡轮部件。一旦吊升到塔架的顶部，吊臂可朝向更竖直的位置旋转，并且然后可旋转基板620，使得部件(塔架部段或其它)可被安装。

上部夹具组件410在图6B中被图示。上部夹具组件410在功能和结构方面可大体上类似于图5A至图5D中图示的下部夹具组件310。

上部夹具组件410可具有第一臂412和第二臂414。臂的长度可被调适，例如臂412、414可为伸缩的。臂的长度可使用例如液压或气动机构来调节。在臂412、414的远侧端部处布置有夹具430。类似于图5A至图5D中所示的内容，夹具430可铰接地安装，并且可为围绕竖直轴线432可旋转的。可提供液压机构434来控制夹具的位置。如关于下部夹具组件所图示的，液压(或气动)机构可用于激活和释放夹具430。

图7A和图7B示意性地图示了起重机组件200的示例的中央夹具组件500。中央夹具组件500可包括两组“中央夹具”540、550。这两组中央夹具包括两个上部(中央)夹具540和两个下部(中央)夹具550。图7A和图7B图示了纵向截面图，并且因此仅示出了单个上部夹具540和单个下部夹具550。

上部夹具540和下部夹具550可用于选择性地夹持塔架的部分，并且更特别地用于选择性地夹紧和释放布置在塔架的不同高度处的衬垫127。夹具540、550大体上类似于上部和下部夹具组件的夹具。夹具的机构和联接可为类似的，因为它们构造成夹持与下部和上部夹具组件相同的衬垫127。因此，中央夹具组件500的上部夹具540和下部夹具550可分别包括接合特征546和556，接合特征546和556构造成与沿着塔架的衬垫上的相同孔接合。因此，这些接合特征546、556可类似地设计尺寸和成形，并且与上文参考图5描述的接合特征337以相同的方式工作。

中央夹具组件500可包括中央环520，该中央环520构造成围绕第一(上部)伸缩桅杆区段的基部420和/或第二(下部)伸缩桅杆区段的基部310装配。中央夹具组件500还可包括附接到中央环520并径向地远离伸缩桅杆区段延伸的框架530。框架530可包括桁架结构和柱535。夹具540、550可以如前所描述的类似方式围绕竖直轴线可旋转地安装。

中央夹具组件500可构造成沿着第一基部320和/或第二基部420的高度移位。第二基部和第一基部320可具有相同的直径，并且中央夹具组件500可沿着第一基部420和第二基部320的外部可滑动地布置。

上部夹具540和下部夹具550之间的距离可不同于上部夹具组件410的夹具430和下部夹具组件310的夹具330之间的距离。特别地，夹具540、550之间的距离可小于夹具330和430之间的距离。在使用中，中央夹具组件的夹具可布置在夹具330或430“内”。当夹具430将衬垫127夹持在给定高度处时，中央夹具组件的上部夹具540可向上移动，并且然后可例如使用比由夹具430占据的孔彼此更靠近地布置的孔128夹紧到相同的衬垫。然后，可释放上部夹具，并且上部伸缩桅杆可进一步向上移动，以进行塔架或风力涡轮的构建或竖立中的下一步骤。类似地，在使用中的中央夹具组件500可降低到由下部夹具330夹持的夹具衬垫127。在利用中央夹具组件固连衬垫127之后，下部夹具组件可被释放，并且下部伸缩桅杆可向下延伸(例如，在塔架完成之后的下降操作中)。

如示意性地图示的，伸缩桅杆区段300、400可包括一个或多个液压缸380、480和活塞382、482，以改变伸缩桅杆区段的长度。

在本公开的一个方面中，因此提供了一种用于与风力涡轮塔架一起使用的爬升式起重机组件。爬升式(或“自升式”)起重机组件包括：下部伸缩桅杆，其包括下部夹具组件；上部伸缩桅杆，其包括上部夹具组件并安装在下部伸缩桅杆的顶部上；和起重机，其安装在上部伸缩桅杆的顶部上并包括提升装备。下部伸缩桅杆构造成通过在向下方向上可伸缩地延伸来增加其长度，并且上部伸缩桅杆构造成通过在向上方向上可伸缩地延伸来增加其长度。

爬升式起重机组件还可包括中央夹具组件。并且中央夹具组件可能够沿着下部伸缩桅杆和上部伸缩桅杆移位。

爬升式起重机组件可包括第一组中央夹具和第二组中央夹具，第一组中央夹具相比于第二组中央夹具布置在不同的竖直位置处。

起重机可相对于上部伸缩桅杆可旋转地安装。

利用如本文中所描述的爬升式起重机组件的示例，能够实现根据本公开的另一个方面的方法。在另一个方面中，本公开提供了一种利用起重机组件200攀爬塔架100的方法。该方法包括定位第一塔架部段120和将起重机组件200附接到第一塔架部段120。起重机组件200包括伸缩桅杆和安装在伸缩桅杆的顶部上的起重机600。该方法还包括使用起重机组件200将一个或多个另外的塔架部段130(和其它部件)堆叠在第一塔架部段120的顶部上。并且，该方法还包括起重机组件200通过释放上部伸缩桅杆400的顶部夹具组件410并延伸上部伸缩桅杆400以及释放下部伸缩桅杆300的底部夹具组件310并缩回下部伸缩桅杆300来攀爬另外的塔架部段130(和其它部件)。

起重机组件200攀爬塔架还可包括：释放中央夹具组件550；将中央夹具组件550相对于上部伸缩桅杆400和/或下部伸缩桅杆300向上移位；以及用中央夹具组件550夹持塔架100的部分127。

该方法还可包括吊升塔架部段130(和其它部件)，同时中央夹具组件550夹持塔架100的部分127，并且定位在距下部夹具组件310和顶部夹具组件410基本上相同的距离处。

图3A至图3U示意性地图示了竖立风力涡轮塔架和风力涡轮的方法。在图3A中，底部塔架部段120安装在基础上。底部塔架部段120可包括在底部塔架部段120的上端124附近的衬垫127和在塔架部段120的下端122附近的衬垫129。衬垫127和129构造成用于由起重机组件200的夹具夹持。如先前所讨论的，起重机组件200包括第一(或上部)伸缩桅杆区段400、第二(或下部)伸缩桅杆区段300和中央夹具组件500。第一伸缩桅杆包括第一(或上部)夹具组件410，并且第二伸缩桅杆包括第二(或下部)夹具组件310。起重机组件200还包括起重机600。

在图3A中图示的情况中，底部夹具组件310可夹持衬垫129，并且中央夹具组件500的下部中央夹具可夹持衬垫127。起重机600可用来吊升另一个塔架部段130。

在图3A中图示的情况中，上部伸缩桅杆400和下部伸缩桅杆300两者都处于它们的缩回位置，即起重机组件200具有其最缩回(最短)的构造。

在图3B中，第二塔架部段130堆叠在底部塔架部段120的顶部上。塔架部段130包括底端134和上端132。塔架部段130在其底端134处附接到塔架部段120。在其上端134附近，布置有用于进一步夹持的衬垫137。在将第二塔架部段130堆叠在部段120的顶部上之后，上部夹具组件410可夹持衬垫137。

在图3C中，起重机600可能已经用来将另一个塔架部段140堆叠在塔架部段130的顶部上。塔架部段140的底端144可附接到塔架部段130的顶端132。衬垫147可设置在部段140的顶端附近。

上部夹具组件410可从衬垫137释放。在这种释放之后，上部伸缩桅杆400可从其缩回状态延伸到更加延伸的状态。在延伸状态下，上部伸缩桅杆的若干伸缩区段422、424、426更加可见。当上部夹具组件410触及衬垫147时，如在图3D中可看到的，上部夹具组件的夹具可夹持衬垫147。

图3E图示了另一个塔架部段150已经堆叠在塔架部段140的顶部上。在塔架部段150的顶端152附近，可布置用于在不同步骤中进一步夹持的衬垫157。

在图3F中，中央夹具组件500已经从衬垫127上释放，并且已经向上移动以接近衬垫157。在这方面，中央夹具组件可通过沿着伸缩桅杆区段300、400移位中央夹具组件500而向上移动，并且下部伸缩桅杆300已经延伸到更加延伸的状态，示出了基部320以及区段322、324和326。

然后，中央夹具组件500可夹持由上部夹具组件410夹持的衬垫157。夹具500可相对于上部夹具组件夹持衬垫157的位置在内侧上夹持衬垫的部分。

然后，如图3G中所示，上部伸缩桅杆400可向上延伸。上部夹具组件可触及塔架部段150的上端152附近的衬垫157并夹持这些衬垫。

在图3H中，下部伸缩桅杆300可缩回并因此向上移动以触及在塔架部段130的上端处的衬垫137。具有独立的伸缩区段并且能够在相反方向上延伸的伸缩桅杆的一个方面意味着中央夹具组件500可稍微居中地定位在上部夹具组件410和下部夹具组件310之间，使得起重机组件200中的弯曲负载保持在控制之下。

在图3I中，下一个塔架部段160然后定位并安装在塔架部段150的顶部上。塔架100的竖立中的另外的步骤可以类似的方式继续。

在图3K中，中央夹具组件500已经向上移动，下部伸缩桅杆已经延伸，并且上部伸缩桅杆也已经延伸，使得塔架部段160的顶部处的衬垫167可被触及。

在图3L中，另一个塔架部段170可定位并安装在塔架部段160上。至于其它塔架部段，塔架部段170可包括在塔架部段的上端处的衬垫177。

在图3M中，下部伸缩桅杆300已经缩回，使得下部夹具组件310触及塔架部段140的衬垫147。在图3N中，中央夹具组件500已经向上移动，使得中央下部夹具而不是中央上部夹具夹持衬垫157。

图3O、图3P和图3Q图示了竖立塔架100的方法中的另外的步骤，在这些步骤中，起重机组件200攀爬塔架100。

最后，图3R至图3U图示了相同的起重机组件200可用来吊升顶部塔架部段180和机舱16。在该示例中，轮毂20可被吊升并附接在机舱16的前侧处(图3S)。随后，各个叶片可被吊升并附接到轮毂20。在该示例中，叶片22以基本上水平的取向安装到轮毂(在轮毂的3点钟或9点钟位置处)。在又一个示例中，一个或多个叶片可附接到轮毂，并且组件可被吊升。

在图3U中，风力涡轮的安装已经完成。然后，起重机组件200可通过选择性地夹持塔架的部分、释放塔架的部分以及延伸和缩回伸缩桅杆300、400而沿塔架100下降。

在本公开的范围内，起重机组件200和塔架100以及塔架部段120、130、140等的若干元件的尺寸可变化。一般来说，起重机组件200的尺寸可在一定程度上适应于待竖立的塔架100。另一方面，上部和下部伸缩桅杆在这方面提供通用性和灵活性。

在示例中，伸缩桅杆的基部310、410的直径可例如在3和5米之间。处于最缩回状态的区段320、322、324、436和区段420、422、424、426的长度可例如在10和20米之间。在示例中，上部伸缩桅杆400可具有与下部伸缩桅杆300相同或相似的尺寸。在其它示例中，上部和下部伸缩桅杆在尺寸方面可不同，并且可包括不同数量的区段。

在示例中，起重机600可具有长度在30米和50米之间的吊臂。在示例中，吊臂可由连结到彼此的若干桁架部分组成。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括优选实施例，并且还使得本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有无实质性差别的等同结构要素，则此类其它示例旨在落入权利要求书的范围内。本领域普通技术人员可混合和匹配所描述的各种实施例的方面以及每个这样的方面的其它已知等同物，以根据本申请的原理构造附加的实施例和技术。如果与附图相关的参考标记被置于权利要求中的括号中，它们仅仅是为了试图增加权利要求的可理解性，而不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种用于竖立包括多个塔架部段的塔架的起重机组件(200)，所述起重机组件(200)包括：

第一伸缩桅杆(400)；

第二伸缩桅杆(300)，其连接到所述第一伸缩桅杆(400)；和

起重机(600)，其安装在所述第一伸缩桅杆(400)的顶部上，并且包括提升装备；其中

所述第一伸缩桅杆(400)构造成在第一方向(490)上从缩回状态增加其长度，并且包括用于选择性地夹持所述塔架的部分的第一夹具组件(410)，并且

所述第二伸缩桅杆(300)构造成在第二方向(390)上从缩回状态增加其长度，并且包括用于选择性地夹持所述塔架的部分的第二夹具组件(310)，其中

所述第二方向(390与所述第一方向(490)相反。

2.根据权利要求1所述的起重机组件，其中，所述起重机组件(200)构造成通过选择性地释放所述第一夹具组件(410)或所述第二夹具组件(310)并改变所述第一伸缩桅杆(400)和/或所述第二伸缩桅杆(300)的长度来攀爬塔架。

3.根据权利要求1或2所述的起重机组件，其中，所述第一伸缩桅杆(400)包括第一基部(420)，并且所述第二伸缩桅杆(300)包括第二基部(320)，并且其中，所述第一基部(420)安装在所述第二基部(320)的顶部上。

4.根据权利要求3所述的起重机组件，其中，所述第一伸缩桅杆(400)还包括一个或多个附加桅杆区段(422,424,426)，所述一个或多个附加桅杆区段(422,424,426)能够相对于所述第一基部(420)滑动。

5.根据权利要求4所述的起重机组件，其中，所述附加桅杆区段(422,424,426)包括一个或多个中间区段，以及比所述中间区段(422,424)更远离所述基部布置的最远侧区段(426)，并且所述最远侧区段(426)包括所述第一夹具组件(410)。

6.根据权利要求5所述的起重机组件，其中，所述第一夹具组件(410)布置在所述最远侧区段(426)的远侧端部处或附近。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的起重机组件，其中，所述第一伸缩桅杆(400)构造成在向上方向(490)上增加其长度，并且其中，所述第二伸缩桅杆(300)构造成在向下方向(390)上增加其长度。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的起重机组件，其中，所述起重机组件(200)包括与所述第一基部(420)或所述第二基部(320)一起布置的中央夹具组件(500)。

9.根据权利要求8所述的起重机组件，其中，所述中央夹具组件(500)布置成能够沿着所述第一基部(420)和所述第二基部(320)移位。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的起重机组件，其中，所述第一夹具组件(410)和/或所述第二夹具组件(310)包括第一臂(312)和第二臂(314)，所述第一臂(312)包括布置在所述第一臂(312)的远侧端部处的第一夹具(330)，所述第二臂(314)包括布置在所述第二臂(314)的远侧端部处的第二夹具(330)，并且任选地其中，所述第一臂和所述第二臂是伸缩臂。

11.根据权利要求10所述的起重机组件，其中，所述第一夹具组件(410)和/或所述第二夹具组件(310)构造成改变所述第一臂(312)和所述第二臂(314)之间的距离。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的起重机组件，其中，所述中央夹具组件(500)包括两个上部夹具(540)和两个下部夹具(550)。

13.一种用于利用起重机组件(200)攀爬塔架(100)的方法，包括：

定位第一塔架部段(120)；

将所述起重机组件(200)附接到所述第一塔架部段；

使用所述起重机组件(200)将一个或多个另外的塔架部段(130,140,150,160,170)堆叠在所述第一塔架部段(120)的顶部上；和

所述起重机组件(200)通过释放上部伸缩桅杆(400)的顶部夹具组件(410)并在向上方向(490)上延伸所述上部伸缩桅杆(400)以及通过释放下部伸缩桅杆(300)的底部夹具组件(310)并缩回所述下部伸缩桅杆(300)来攀爬所述另外的塔架部段(130,140,150,160,170)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述起重机组件(200)攀爬还包括：释放中央夹具组件(500)；将所述中央夹具组件(500)相对于所述上部伸缩桅杆(400)和/或所述下部伸缩桅杆(300)向上移位；以及用所述中央夹具组件(500)夹持所述塔架(100)的一部分。

15.根据权利要求13所述的方法，还包括吊升塔架部段(130,140,150,160,170)，同时所述中央夹具组件(500)夹持所述塔架(100)的一部分并定位在距所述下部夹具组件(310)和所述顶部夹具组件(410)基本上相同的距离处。