CN215804952U - 风电机组叶片的装配设备以及装配系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种风电机组叶片的装配设备以及装配系统，更安全可靠的实现叶片的安装。风电机组叶片的装配设备包括：空气动力推进器，用于调整待装配的叶片的位置；传感器，用于装配到叶片吊装设备的表面或所述叶片表面，以检测所述叶片所受风载对应的风力参数；控制器，连接至所述传感器以及所述空气动力推进器，用于根据所述风力参数调整所述空气动力推进器输出的作用力。

Description

风电机组叶片的装配设备以及装配系统

技术领域

本申请涉及风电领域，具体涉及风电机组叶片的装配设备以及装配系统。

背景技术

在风力发电机组大型化的趋势下，单叶片吊装方案会成为将来的主流吊装方式。这种新工艺的引入解决了风轮重量过重，大吨位吊机稀缺的问题。

传统抵消风载并调节单叶片吊具位姿的方式为缆风绳法，即，在单叶片吊具的两头各加一个锚点，锚点上牵拉缆风绳。缆风绳分机械式缆风绳和人工缆风绳。机械式缆风绳依靠地面或者吊机臂架上的绞车进行收放绳，从而调整叶片位姿；人工式即为依靠地面工人，对叶片吊具进行直接牵拉，具有很大的安全隐患，风大时容易造成人员伤害；而且，人的拉力有限，风大时基本无法作业。这两种方式耗时较多且系统复杂，往往要用到滑轮等装备，还具有成本高昂的缺点。

传统的缆风绳系统已经难以满足当前风电的经济性、实用性、灵活性以及安全性的发展要求，亟需提出一种叶片装配装置或装配系统来实现更安全可靠的叶片安装。

实用新型内容

鉴于此，本申请提供一种风电机组叶片的装配设备以及装配系统，更安全可靠的实现叶片的安装。

本申请提供的一种风电机组叶片的装配设备，包括：空气动力推进器，用于调整待装配的叶片的位置；传感器，用于装配到叶片吊装设备的表面或所述叶片表面，以检测所述叶片所受风载对应的风力参数；控制器，连接至所述传感器以及所述空气动力推进器，用于根据所述风力参数调整所述空气动力推进器输出的作用力。

可选的，所述空气动力推进器的数目至少为两个，且至少存在两个所述空气动力推进器能够提供的方向不同的作用力。

可选的，所述空气动力推进器包括螺旋桨推进装置以及涡轮推进装置中的至少一种。

可选的，还包括存储模块，连接至所述控制器，能够存储叶片在装配过程中的标准姿态信息。

可选的，还包括输入输出模块，连接至所述存储模块以及所述控制器，用于修改增删所述存储模块中的存储内容。

可选的，所述传感器包括风速传感器和风向传感器的至少一种。

可选的，所述传感器包括风速传感器。

可选的，还包括电控箱，所述控制器设置于所述电控箱内，所述电控箱内还设置有电源，所述电源连接至所述控制器以及所述空气动力推进器，用于给所述控制器以及空气动力推进器供电，且所述空气动力推进器通过基座连接到所述电控箱。

本申请提供的一种风电机组叶片的装配系统，包括所述装配设备，以及吊具，所述吊具用于装载待装配的叶片，且所述装配设备连接至所述吊具。

可选的，所述装配设备与所述吊具的连接方式包括螺栓连接、销轴连接以及焊接连接中的至少一种。

本申请中的风电机组叶片的装配设备以及装配系统开拓性的提出了通过空气动力推进器实现对装配过程中叶片位置、姿态的调整，使得吊装更加安全、精确，实时感知风速和风载，并进行智能调节。并且不依赖于场地和吊车的限制，成本更加低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请一实施例中所述装配设备的结构示意图。

图2为一实施例中所述控制器和空气动力推进器的拆解示意图。

图3为本申请一实施例中所述装配系统的结构示意图。

图4为图3所示的实施例中的所述装配系统装配有叶片时的受力示意图。

图5为图3所示的实施例中的所述装配系统装配有叶片时的受力示意图。

图6为本申请一实施例中所述装配方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例，对所述风电机组叶片的装配设备以及装配系统进行进一步的说明。

请参阅图1，为本申请的一实施例中所述风电机组叶片的装配设备11的结构示意图。

所述装配设备11包括：空气动力推进器（3和4），用于调整叶片5的位置；传感器（并未在图1中示出），用于装配到叶片5吊装设备的表面或所述叶片5表面，以检测所述叶片5所受风载对应的风力参数；控制器，连接至所述传感器以及所述空气动力推进器，用于根据所述风力参数调整所述空气动力推进器输出的作用力。

所述风电机组叶片的装配设备11可以应用在陆地风电解决方案以及海洋风电解决方案中。

所述空气动力推进器（3和4）能够将电能转化为机械能，通常具有旋转叶片或喷射口，通过旋转叶片或喷射口喷气或喷水来产生推力，可以用来驱动待吊装的叶片改变当前的姿态和位置。

所述空气动力推进器（3和4）的数目至少为两个，且至少存在两个所述空气动力推进器（3和4）能够提供的方向不同的作用力，以使得至少能够从两个方向上改变所述叶片的位置。

在图1所示的实施例中，所述装配设备11包括第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4。所述第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4通过基座2连接到所述控制器，且所述两个空气动力推进器通过出风的风力大小和风力方向改变所述叶片5的位置。所述两个空气动力推进器的出风方向可变，从而灵活机动的完成对叶片位置的调整。

实际上也可根据需要设置所述空气动力推进器的数目。所述空气动力推进器的出风方向受所述控制器的控制。

所述空气动力推进器包括螺旋桨推进装置以及涡轮推进装置中的至少一种。

所述传感器包括风速传感器和风向传感器，其中所述风速传感器可以用来测量风速备, 包括机械式风速传感器、超声波式风速传感器等。使用所述风速传感器能有效获得风速信息。所述风向传感器包括光电式风向传感器或者电压式风向传感器、罗盘式风向传感器等中的至少一种，用来测量室外环境中的风向。

在该实施例中，使用的传感器的壳体采用优质铝合金型材或聚碳酸酯复合材料，防雨水，耐腐蚀，抗老化，有利于在装配海上风电机组或者沙漠风电机组等极端风电机组时延长使用寿命，以便长期在室外使用。

所述控制器包括单片机、可编程逻辑器件以及微控制器等中的至少一种。在该示意图中，所述控制器连接两个所述空气动力推进器，用于控制第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4的出风。

在该实施例中，所述控制器设置于图1中的电控箱13内，所述电控箱13由于具有外壳，因此可以用来装配所述空气动力推进器。

请参阅图2，为一实施例中所述控制器和空气动力推进器的拆解示意图。

在该实施例中，所述第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4通过基座连接到所述电控箱，所述基座的一端均设置有对接法兰16，所述第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4可以通过所述对接法兰16可以连接到所述电控箱14，所述电控箱14内除了所述控制器外，还设置有PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）和电源等，且所述电源连接至所述控制器以及所述第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4，所述控制器可以控制所述电源的供电情况，所述电源也可以为所述控制器供电。

在图1所示的实施例中，所述装配设备11还包括存储模块（未在图1中示出），用来存储叶片5在装配过程中的标准姿态信息，所述标准姿态信息包括将叶片5安装到的轮毂接口时叶片5的标准叶片角度，所述标准叶片角度下，叶片5能够更加简单方便准确的安装到所述轮彀接口。

在一种更优的实施例中，所述装配设备11还包括输入输出模块，连接至所述控制模块以及所述存储模块，用于增删修改所述存储模块中的标准姿态信息。所述输入输出模块包括键盘、触摸屏等常见输入、输出设备中的至少一种。

所述控制器连接至所述存储模块，并能够获取所述存储模块中存储的标准姿态信息。在比较所述标准姿态信息与所述传感器实时获取到的实时姿态信息后，所述控制器会输出对应的调整指令，控制左右两个空气动力推进器产生推力或者拉力来让叶片5保持稳定的姿态。

本申请的实施例中还提供了一种风电机组叶片的装配系统1。

请参阅图3，为本申请的一实施例中所述风电机组叶片的装配系统1的结构示意图。

所述装配系统1包括所述的装配设备以及吊具6，所述吊具6用于装载待装配的叶片5，且所述装配设备连接至所述吊具6。

所述装配设备以及吊具6之间的连接可以是整装式的，也可以是分体式的。所述装配设备与所述吊具6的连接方式包括螺栓连接、销轴连接以及焊接连接中的至少一种。

所述装配设备通过图1中的安装件15来实现与吊具6的安装连接。在安装所述叶片5时，起重机7等设备利用吊绳10、吊钩9等起吊所述吊具6。所述吊具6包括单叶片吊具，通常具有夹持装置可以夹持住所述风力发电机组的风轮叶片5。所述吊绳10包括钢丝绳。

所述第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4装配到电控箱8两端，并连接到所述电控箱8内设置的电源、控制器等。

在第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4没有启动时，所述风力发电机组风轮叶片5在空中会受到风载作用力而摆动，或者以吊钩9为中心转动。所述传感器可以检测所述叶片5所受风载对应的风力参数，并将所述风力参数传输至所述控制器，由所述控制器根据所述风力参数控制第一空气动力推进器3和第二空气动力推进器4产生推力来抵消风载的作用力，确保叶片5在起吊过程中保持稳定。

请参阅图4，为图3所示的实施例中的所述装配系统1装配有叶片5时的受力示意图。

在该实施例中，当风力发机组风轮叶片5受到风载产生的作用力为F1时，控制器会控制第一空气动力推进装置3和第二空气动力推进装置4产生相反的力F3和F4来抵消。

在其他的实施例中，由于叶片5形状不规则，形心和重心不在同一条直线上，而吊装时需要吊在所述叶片5的重心，导致重心和形心之间的距离形成弯矩，该弯矩会让整个吊具6围绕吊点（即对应至吊钩9的位置）旋转。因此，所述装配系统1也应当对该种旋转具有抵消作用。

请参阅图5，为图3所示的实施例中的所述装配系统1装配有叶片5时的受力示意图。

在该实施例中，当风力发电机组叶片5以吊钩9为中心旋转时，控制器会发出调整指令，让第一空气动力推进装置3和第二空气动力推进装置4产生不同作用力来抵消M1或M2的作用。

在其他的实施例中，当叶片5靠近将要安装到的轮毂接口时，需要对叶片5位置进行微调以实现对中，此时可以手动调整第一空气动力推进器3和第二空气动力推进装置4来完成叶片5姿态的微调，最终实现叶片5和轮毂中心的对中，完成对接安装。

所述装配设备提供了一种全新的适用于风力发电机组风轮叶片5安装过程中的姿态稳定控制，解决了人力拉缆风绳时，叶片5姿态和位置控制困难的问题，以及地面绞车拉缆风绳需要更大的场地的问题，以及在吊车吊臂上拉缆风绳遇到的拆装繁琐的问题，并且避免了叶片5安装过程中缆绳卡滞导致的安全隐患。并且，所述装配设备的整体机构自动化程度高，结构精简，安装方便。所述装配设备可以匹配不同的吊具6，也可以与所述吊具6集成设置。设备结构紧凑、运输方便，自动化程度高，安装时间也可显著减少。

本申请的一实施例中还提供了一种风电机组叶片的装配方法。

请参阅图6，为一实施例中所述装配方法的步骤流程示意图。

在该实施例中，所述装配方法包括以下步骤：

步骤S101：提供空气动力推进器，所述空气动力推进器用于调整待装配的叶片5的位置；

步骤S102：检测所述叶片5所受风载对应的风力参数。所述风力参数包括风速和风向。

在一种实施例中，通过风速传感器检测所述叶片5所受风载对应的风速，通过风向传感器检测所述叶片5所受风载对应的风向。

步骤S103：根据所述风力参数调整所述空气动力推进器的输出，从而调整所述叶片5的位置。

该装配方法还包括以下步骤：提供控制器，所述控制器连接到所述空气动力推进器以及所述传感器；由所述控制器根据所述风速输出调整指令至所述空气动力推进器；所述空气动力推进器根据所述调整指令调整对叶片5输出的作用力，以平衡所述叶片5所受的风载。

所述空气动力推进器至少能够在水平方向和竖直方向上改变所述叶片5的位置。

该装配方法还包括以下步骤：获取所述叶片5在装配过程中的标准叶片角度；获取所述叶片5在装配过程中的实际叶片角度；根据所述标准叶片角度与实际叶片角度，获取偏移量；根据所述偏移量，调整所述空气动力推进器的输出，以调整所述叶片5在装配过程中的实际叶片角度，使所述实际叶片角度趋向所述标准叶片角度。

本申请中的风电机组叶片的装配方法、装配设备以及装配系统1开拓性的提出了通过空气动力推进器实现对装配过程中叶片5位置、姿态的调整，使得吊装更加安全、精确，实时感知风速和风载，并进行智能调节。并且不依赖于场地和吊车的限制，成本更加低廉。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种风电机组叶片的装配设备，其特征在于，包括：

空气动力推进器，用于调整待装配的叶片的位置；

传感器，用于装配到叶片吊装设备的表面或所述叶片表面，以检测所述叶片所受风载对应的风力参数；

控制器，连接至所述传感器以及所述空气动力推进器，用于根据所述风力参数调整所述空气动力推进器输出的作用力。

2.根据权利要求1所述的风电机组叶片的装配设备，其特征在于，空气动力推进器的数目至少为两个，且至少存在两个所述空气动力推进器能够提供的方向不同的作用力。

3.根据权利要求1所述的风电机组叶片的装配设备，其特征在于，所述空气动力推进器包括螺旋桨推进装置以及涡轮推进装置中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的风电机组叶片的装配设备，其特征在于，还包括存储模块，连接至所述控制器，能够存储叶片在装配过程中的标准姿态信息。

5.根据权利要求4所述的风电机组叶片的装配设备，其特征在于，还包括输入输出模块，连接至所述存储模块以及所述控制器，用于修改增删所述存储模块中的存储内容。

6.根据权利要求1所述的风电机组叶片的装配设备，其特征在于，所述传感器包括风速传感器和风向传感器的至少一种。

7.根据权利要求1所述的风电机组叶片的装配设备，其特征在于，所述传感器包括风速传感器。

8.根据权利要求1所述的风电机组叶片的装配设备，其特征在于，还包括电控箱，所述控制器设置于所述电控箱内，所述电控箱内还设置有电源，所述电源连接至所述控制器以及所述空气动力推进器，用于给所述控制器以及空气动力推进器供电，且所述空气动力推进器通过基座连接到所述电控箱。

9.一种风电机组叶片的装配系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的装配设备，以及吊具，所述吊具用于装载待装配的叶片，且所述装配设备连接至所述吊具。

10.根据权利要求9所述的风电机组叶片的装配系统，其特征在于，所述装配设备与所述吊具的连接方式包括螺栓连接、销轴连接以及焊接连接中的至少一种。

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