DE10141928B4 - Verfahren zur Montage einer Windenergieanlage - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur in situ Montage einer Windenergieanlage, bestehend aus einem Turm, auf dem ein Maschinenträger lastet, welcher eine Aufnahme für einen Rotor aufweist, wobei der Rotor eine Nabe enthält, die wenigstens einen Flansch zur Aufnahme von wenigstens einem Rotorblatt aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
lösbare Montage eines Gewichtes (20) an wenigstens einem Flansch der Rotornabe (14);
Anbringen der Rotornabe (14) am Maschinenträger;
Positionieren der Rotornabe (14) in einer vorgegebenen Position;
Austausch des am Flansch der Rotornabe angeordneten Gewichtes (20) durch ein Rotorblatt (16) durch Demontage des Gewichtes (20) und anschließender Montage des Rotorblattes (16) an der Rotornabe (14).
lösbare Montage eines Gewichtes (20) an wenigstens einem Flansch der Rotornabe (14);
Anbringen der Rotornabe (14) am Maschinenträger;
Positionieren der Rotornabe (14) in einer vorgegebenen Position;
Austausch des am Flansch der Rotornabe angeordneten Gewichtes (20) durch ein Rotorblatt (16) durch Demontage des Gewichtes (20) und anschließender Montage des Rotorblattes (16) an der Rotornabe (14).
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anbringen von Rotorblättern an einer Rotornabe einer Windenergieanlage in situ.
- Aus
DE 32 21 422 C3 ist eine Einblatt-Windturbine mit Fliehkraftregelungbekannt. - Aus
EP 1 101 936 A2 ist ein Verfahren zur Montage der wesentlichen Komponenten eines Maschinenhauses einer Windturbine bekannt, wobei die wesentlichen Bestandteile des Maschinenhauses der Windenergieanlage nach und nach in Gondelhöhe befördert werden und dort bestimmungsgemäß eingesetzt werden. Auch diese Entgegenhaltung offenbart insoweit eine in situ Montage einer Windenergieanlage. - Eine in situ Montage einer Windenergieanlage ist bereits allgemein bekannt und vermeidet Probleme, die bei einer Montage von Rotorblättern an einer Rotornabe am Boden und bei der nachfolgenden Handhabung beim Anbringen des Rotors an der Windenergieanlage entstehen. Eine solche Montage ist z. B. dargestellt im Windkraft-Journal, Ausgabe 1/2000, Seite 13.
- In der dort gezeigten Abbildung ist erkennbar, dass zunächst die Gondel mit der Rotornabe an der Turmspitze angebracht wird. Sodann wird ein Rotorblatt von einem Kran angehoben und in situ an der Rotornabe befestigt.
- Bei diesem bekannten Verfahren ist es jedoch nachteilig, dass bereits nach der Montage des ersten Rotorblattes eine beträchtliche Unwucht durch die einseitige Last des Blattes vorhanden ist, die beim Weiterdrehen der Rotornabe in die Montageposition für das nächste Blatt ein beträchtliches zu überwindendes Drehmoment in dem gesamten mechanischen Strang bewirkt und dessen Komponenten in hohem Maß beansprucht.
- Diese Belastung steigert sich nach der Montage des zweiten Blattes, z. B. bei einem Dreiblattrotor, noch weiter. Die dabei auftretenden Momente können zu Beschädigungen bzw. zur Verkürzung der Lebensdauer der Komponenten insbesondere in dem mechanischen Triebstrang führen.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, hohe Drehmomente bei der Montage der Rotorblätter in situ zu vermeiden.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren nach den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Ferner wird diese Aufgabe durch die Verwendung eines Ausgleichsgewichtes mit den Merkmalen nach Anspruch 4 gelöst. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein gemäß Anspruch 5 ausgebildetes Gewicht gelöst. Auch wird die Aufgabe durch eine Windenergieanlage mit den Merkmalen nach Anspruch 12 gelöst.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Merkmale wird eine Unwucht im Bereich der Rotomabe auch während des Aufbaus der Windenergieanlage von vorn herein vermieden bzw. verringert. Dadurch treten während der Montage der Rotorbläter an der Rotornabe und insbesondere beim Drehen der noch nicht vollständig mit Rotorblättern besetzten Rotornabe maximal lediglich die bereits bei der Dimensionierung berücksichtigten Momente an der Rotornabe auf. Eine Beschädigung der Komponenten der Anlage – z. B. Lager, aber auch Generator (der regelmäßig für die Drehung der Rotornabe bei der Montage sorgt) – wird somit sicher vermieden.
- Um eine unbeabsichtigte Drehung der Rotomabe während der Montage des Rotorblattes insbesondere nach Entfernen des Gewichtes und vor dem Anbringen des Rotorblattes zu vermeiden, wird die Rotornabe durch eine starre Verriegelung in ihrer Position gehalten. Diese starre Verriegelung nimmt auch die während dieses Austausches auftretenden Drehmomente auf. Dabei sind die verwendeten Gewichte insbesondere zur Befestigung an der Rotornabe einer Windenergieanlage ausgebildet und weisen maximal die Masse auf, die der Masse eines einzelnen Rotorblattes entspricht.
- Um ein Drehmoment zu erzeugen, dass dem von einem Rotorblatt erzeugten Drehmoment entspricht, muss ein Hebelarm vorhanden sein, dessen Länge der Entfernung des Schwerpunktes des Rotorblattes von der Rotornabe entspricht, wenn das Gewicht die Masse des Rotorblattes aufweist.
- Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Gewicht einen Massekörper und einen Hebelarm, wobei der Massekörper entlang des Hebelarms verschiebbar ist. Damit kann durch Variation der wirksamen Länge des Hebelarmes, also der Distanz zwischen Rotomabe und Massekörper, das von dem Gewicht auf die Rotornabe wirkende Drehmoment variiert werden.
- In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Massekörper bevorzugt aus einem oder mehreren Einzelkörpern gebildet. Diese Einzelkörper haben jeweils eine vorgegebene Masse und sind aneinander anreihbar. Durch diese Ausgestaltung des Massekörpers kann dessen Masse auf einfache Weise variiert werden. Weiterhin verschiebt sich durch die Aneinanderreihung der Einzelkörper jeweils der Schwerpunkt des Massekörpers und somit verändert sich die Länge des Hebelarms.
- In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung beträgt die Masse des Gewichts etwa die Hälfte der Masse eines Rotorblattes. Dadurch können die während der Drehung der Rotornabe auftretenden Momente immer noch ausreichend ausgeglichen werden, während das Gewicht jedoch einerseits kleiner baut und andererseits einfacher zu transportieren ist.
- In einer insbesondere bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist jedes Gewicht wenigstens eine Tragöse auf, an der es gehandhabt und insbesondere von einem Kran gehalten werden kann. Dadurch kann das Gewicht nach dem Lösen von der Rotornabe sicher gehalten und am Boden abgesetzt werden, bevor das Rotorblatt für die Montage zur Rotornabe angehoben wird.
- Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine Vorderansicht eines oberen Teils einer Windenergieanlage; -
2 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Gewichts; -
3a –3d den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
4 eine vereinfachte Innenansicht eines erfindungsgemäßen Gewichts; und -
5 eine Mehrzahl von Teilgewichten. - In
1 ist ein oberer Abschnitt eines Turmes10 dargestellt, an dessen Spitze eine Gondel12 angeordnet ist, in welcher der Maschinenträger untergebracht ist, der sämtliche mechanisch bewegten Teile der Windenergieanlage aufnimmt. Im Zentrum der Gondel12 (des Maschinenträgers) ist eine Rotornabe14 vorgesehen, an welcher Rotorblätter16 über Flanschverbindungen an der Nabe befestigt werden können. Eines der Rotorblätter16 in der Montageposition ist dargestellt. - An den verbleibenden Flanschverbindungen sind Gewichte
20 vorgesehen, die an der Rotornabe14 Lastverhältnisse herbeiführen, wie sie bei drei montierten Rotorblättern16 entstehen. Dabei ist das resultierende Drehmoment Null. Auf diese Weise kann die Rotornabe14 jetzt in eine gewünschte Position gedreht werden. Sodann kann eines der Gewichte20 entfernt und durch ein Rotorblatt16 ersetzt werden. Dadurch bleiben die Lastverhältnisse wiederum unverändert, so dass auch eine weitere Drehung und ein Austausch des verbleibenden Gewichtes20 gegen ein Rotorblatt16 unproblematisch ist. - Um ein ungewolltes Verdrehen der Rotornabe
14 während des Austauschvorgangs zu vermeiden, und um während des Austauschvorgangs auftretende Drehmomente aufzunehmen, kann diese Rotornabe durch eine (nicht dargestellte) Verriegelungseinrichtung in ihrer vorgesehenen Position verriegelt werden. -
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gewicht20 . Dieses Gewicht20 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt auf. An einer Seite des Gewichtes20 sind Stehbolzen22 vorgesehen, die es erlauben, eine Verbindung zwischen der Rotornabe14 und dem Gewicht20 herzustellen. Weiterhin sind an dem erfindungsgemäßen Gewicht20 Ösen24 dargestellt, die eine Handhabung des Gewichtes20 einerseits für den Transport und andererseits auch beim Anbringen an der Rotomabe14 sowie auch beim Entfernen von der Rotornabe14 erlauben. - Demnach wird entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren die Rotornabe
14 am Boden bereits mit drei Gewichten20 bestückt. Die Rotornabe14 wird dann mit einem (nicht dargestellten) Kran in die Einbausituation transportiert, so dass die Rotorblätter16 dann im Austausch mit den Gewichten20 in situ montiert werden können. - Die
3a –3d zeigen vereinfacht den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. - In
3a ist die Rotornabe14 mit drei Gewichten20 dargestellt. Dabei befindet sich eines der Gewichte20 in einer seitlichen (03:00 Uhr) Position. - Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nun die Rotornabe
14 in ihrer Position verriegelt, so dass ein Verdrehen aus dieser Position ausgeschlossen ist. Dann wird das Gewicht20 in der seitlichen Position von der Rotornabe14 gelöst und entfernt und an dessen Stelle wird ein Rotorblatt16 an der Rotornabe14 befestigt. - Dies ist in
3b mit einem Rotorblatt16 in der seitlichen Position anstelle des Gewichtes20 dargestellt. Wird jetzt zur Vorbereitung der Montage des nächsten Rotorblattes16 die Verriegelung gelöst, sind die Lastverhältnisse an der Rotornabe14 unverändert. Die Rotornabe14 kann somit weitergedreht werden, bis das nächste Gewicht20 in der seitlichen (03:00 Uhr) Position steht. Sodann wird die Rotornabe14 wiederum verriegelt und der Austausch von Gewicht20 und Rotorblatt16 wird wiederholt. Das Ergebnis dieses weiteren Austauschvorganges ist in3c dargestellt. - Auch jetzt sind die Lastverhältnisse unverändert, so dass dieser Vorgang noch ein zweites Mal wiederholt werden kann.
-
3d zeigt den Rotor mit allen an der Rotomabe14 angebrachten Rotorblättern16 nach Abschluss des erfindungsgemäßen Verfahrens. - Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren treten an der Rotornabe
14 stets nur die Momente auf, für die sie und der gesamte nachfolgende Triebstrang ausgelegt sind. Sind alle drei Momente gleich groß, ist das resultierende Moment stets gleich Null. -
4 zeigt eine vereinfachte Innenansicht eines erfindungsgemäßen Gewichtes20 . Dazu weist dieses Gewicht20 einen elliptischen Schnitt auf. Innerhalb dieses Gewichtes20 befindet sich ein Hebelarm26 , auf dem ein Massekörper23 verschiebbar angeordnet ist. Das Gewicht20 sei derart ausgebildet, dass Befestigungsvorrichtungen an der linken Seite des Gewichtes20 vorgesehen (jedoch in dieser Figur nicht dargestellt) sind. - Erfindungsgemäß lässt sich der Massekörper
23 entlang des Hebelarms26 verschieben, so dass die von dem linken Ende des Gewichtes20 ermittelte Entfernung des Schwerpunktes des Massekörpers23 , die in dieser Figur mit 21 bezeichnet ist, veränderlich ist. Diese mit 21 bezeichnete Distanz ist der wirksame Hebelarm, über welchen der Massekörper23 auf die (nicht dargestellte) Rotornabe einwirkt und ein Moment erzeugt. - Bei unveränderter Masse des Massekörpers
23 kann also das von dem Gewicht20 erzeugte Moment variiert werden. - Dem Fachmann sind natürlich Vorrichtungen zum Festlegen des Massekörpers
23 in einer gewünschten Position, z. B. in Form von Stoppern oder andern geeigneten Halteelementen bekannt und in dieser Figur nicht ausdrücklich dargestellt. Da aber erfindungsgemäß dieses Gewicht20 mit der Rotornabe14 gedreht wird, muss eine Verschiebung des Massekörpers23 entlang des Hebelarms26 zuverlässig verhindert werden. -
5 zeigt eine Variante des Massekörpers. In dieser Figur sind mehrere Einzelgewichte28 dargestellt, die durch Aneinanderreihen zu einem Massekörper vereinigt werden können. Durch dieses Aneinanderreihen der Einzelgewichte28 kann die gewünschte Masse des Massekörpers23 in vorgegebenen Stufen angepaßt werden und ergibt somit eine weitere Möglichkeit, dass von dem Gewicht20 ausgeübte Drehmoment zu variieren.
Claims (20)
- Verfahren zur in situ Montage einer Windenergieanlage, bestehend aus einem Turm, auf dem ein Maschinenträger lastet, welcher eine Aufnahme für einen Rotor aufweist, wobei der Rotor eine Nabe enthält, die wenigstens einen Flansch zur Aufnahme von wenigstens einem Rotorblatt aufweist, gekennzeichnet durch folgende Schritte: lösbare Montage eines Gewichtes (
20 ) an wenigstens einem Flansch der Rotornabe (14 ); Anbringen der Rotornabe (14 ) am Maschinenträger; Positionieren der Rotornabe (14 ) in einer vorgegebenen Position; Austausch des am Flansch der Rotornabe angeordneten Gewichtes (20 ) durch ein Rotorblatt (16 ) durch Demontage des Gewichtes (20 ) und anschließender Montage des Rotorblattes (16 ) an der Rotornabe (14 ). - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an sämtlichen zur Befestigung von Rotorblättern vorgesehenen Flanschen der Rotornabe (
14 ) Gewichte (20 ) angeordnet werden. - Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotornabe (
14 ) wenigstens während der Montage eines Rotorblattes (16 ) durch eine Verriegelung in ihrer Position gehalten wird. - Verwendung eines Gewichtes (
20 ) als temporäres Ausgleichsgewicht zur lösbaren Befestigung an einer Rotornabe (14 ) einer Windenergieanlage während der Montage der Windenergieanlage. - Temporäres Ausgleichsgewicht zur lösbaren Befestigung an einer Rotornabe einer Windenergieanlage während einer Montage einer Windenergieanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht einen Massekörper (
23 ) und einen Hebelarm (26 ) umfasst. - Ausgleichsgewicht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper (
23 ) und der Hebelarm (26 ) so bemessen sind, dass das Ausgleichsgewicht auf die Nabe (14 ) ein vorgegebenes Moment aufbringt, welches insbesondere in etwa dem Moment entspricht, dass ein Rotorblatt (16 ) auf die Nabe aufbringt. - Ausgleichsgewicht nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge des Hebelarms (
26 ) der Entfernung des Schwerpunktes des Rotorblattes (16 ) von der Nabe (14 ) entspricht und/oder die Masse des Massekörpers (23 ) der Masse des Rotorblattes (16 ) entspricht. - Ausgleichsgewicht nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper (
23 ) und der Hebelarm (26 ) so bemessen sind, dass das Ausgleichsgewicht auf die Nabe (14 ) ein vorgegebenes Moment aufbringt, welches insbesondere der Hälfte des Momentes entspricht, dass ein Rotorblatt (16 ) auf die Nabe (14 ) aufbringt. - Ausgleichsgewicht nach einem der Ansprüche 5 – 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper (
23 ) aus einem oder mehreren Einzelkörpern (28 ) gebildet ist. - Ausgleichsgewicht nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (
26 ) geeignete Vorrichtungen zur Befestigung an einem Flansch der Rotornabe (14 ) aufweist. - Ausgleichsgewicht nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Einzelkörper (
28 ) geeignete Vorrichtungen zur Befestigung an einem Flansch der Rotornabe (14 ) aufweist, und dass Verbindungsmittel zum Verbinden der Einzelkörper (28 ) untereinander vorgesehen sind. - Ausgleichsgewicht nach einem der Ansprüche 5 – 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Massekörper (
23 ) entlang des Hebelarms (26 ) verschiebbar ist. - Ausgleichsgewicht nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Massekörper (
23 ) und dem Hebelarm (26 ) ein Spindelantrieb ausgebildet ist. - Ausgleichsgewicht nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der als Antriebsspindel wirkende Hebelarm (
26 ) drehbar gelagert ist und motorisch und/oder manuell drehbar ist, um den Massekörper (23 ) entlang des Hebelarms (26 ) zu verfahren. - Ausgleichsgewicht nach einem der Ansprüche 5 – 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgewicht wenigstens eine Tragöse (
24 ) zum Transport des Ausgleichsgewichtes aufweist. - Ausgleichsgewicht nach einem der Ansprüche 5 – 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mantel (
30 ) den Massekörper (23 ) und den Hebelarm (26 ) umschließt. - Ausgleichsgewicht nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch wenigstens einen Durchbruch des Mantels (
30 ) als Sichtöffnung zum Bestimmen der Position des Massekörpers (23 ). - Ausgleichsgewicht nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Reihe von Bohrungen als Sichtöffnungen, die in Längsrichtung des Ausgleichsgewichtes voneinander beabstandet sind.
- Ausgleichsgewicht nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sichtöffnung als Langloch ausgebildet ist, welches sich in Längsrichtung des Ausgleichsgewichtes erstreckt.
- Windenergieanlage, bestehend aus einem Turm, einem auf dem Turm gelagerten Maschinenträger und einer an dem Maschinenträger angebrachten Nabe (
14 ) für einen Rotor, wobei die Nabe (14 ) wenigstens einen Flansch zur Aufnahme eines Rotorblattes (16 ) aufweist und an dem Flansch ein Gewicht (20 ), vorzugsweise ein Gewicht nach einem der Ansprüche 5 und 19, lösbar angebracht ist, welches gegen ein Rotorblatt (16 ) austauschbar ist.
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