DE102009013876A1 - Vorrichtung zum Verdrehen des Rotors einer Windkraftanlage während der Montage - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdrehen des Rotors während der Montage. Bei der Einzelblattmontage treten große Unwuchten des während des Montagevorgangs unvollständigen Rotors auf. Dieser muss jedoch in die nächste Montageposition weitergedreht werden, wozu dann ein sehr hohes Drehmoment aufzubringen ist. Die Erfindung löst das Problem durch Anbringen von Hebelarmen an die Flügelflansche der Nabe, sowie einer Zugvorrichtung, deren eine Seite an einem festen Punkt und deren andere Seite an einen Hebelarm angeschlagen wird und so in der Lage ist, den unvollständigen und damit unwuchtigen Rotor in die gewünschte Montageposition zu drehen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdrehen des Rotors (
1 ) einer Windkraftanlage während der Montage. Moderne Windkraftanlagen im Megawattbereich besitzen einen Rotordurchmesser von 100 m und mehr. Bei der Montage solcher Anlagen kann man den Rotor (1 ) am Boden vormontieren, d. h. man montiert die Rotorblätter (3 ) am Boden an die Nabe (2 ). Dann wird der fertig montierte Rotor (1 ) mittels eines Krans (15 ) zum bereits auf den Turm (13 ) montierten Maschinensatz (14 ) gebracht und dort verschraubt. Bedingt durch die Größe der Anlagen stößt diese Methode an vielen Standorten auf Grund des enormen Platzbedarfs (die benötigte ebene Fläche entspricht der Größe der Rotorkreisfläche) an ihre Grenzen. - Eine Alternative zu der oben beschriebenen Methode stellt die Einzelblattmontage dar. Hierbei werden die Rotorblätter (
3 ) einzeln an die bereits mit dem Maschinensatz (14 ) verschraubte Nabe (2 ) montiert. Die Montage erfolgt in der Regel entweder in vertikaler Position des Rotorblattes (3 ), d. h. das Rotorblatt (3 ) wird von unten an der Nabe (2 ) befestigt, oder in waagrechter Rotorblattposition. Zur Montage des Rotorblattes (3 ) muss die Nabe (2 ) in die entsprechende Montageposition gebracht werden, also in aller Regel zeigt der entsprechende Nabenflansch entweder senkrecht nach unten oder aber in waagrechte Richtung. Hat man nun das erste Rotorblatt (3 ) montiert so ergibt sich das Problem, die Nabe (2 ) mit einem montierten Rotorblatt (3 ) in die entsprechende zweite Montageposition zu drehen. Dadurch, dass nur ein Rotorblatt (3 ) montiert ist, besitzt der unvollständige Rotor (1 ) eine sehr große Unwucht gegen die gedreht werden muss. Es ist also in dieser Situation ein sehr großes Drehmoment erforderlich. - In
EP 1167755A2 wird ein Hilfsantrieb beschrieben, der die Welle in Rotation versetzen kann, um so den Rotor (1 ) aktiv zu drehen. Diese Lösung ist für getriebebehaftete Anlagen möglich, da man dort mit dem Hilfsantrieb an der schnellen Welle ansetzen kann und so zur Drehung des Rotors (1 ) nur ein relativ geringes Antriebsmoment nötig ist. Für getriebelose Anlagen ist dieses Vorgehen des Antreibens der Maschinenachse durch einen Hilfsantrieb der im Maschinensatz (14 ) angeordnet ist und an der Hauptwelle angreift, schwer möglich. Das in diesem Fall nötige enorme Drehmoment, das aufgebracht werden muss um den unvollständigen Rotor (1 ) zu drehen, würde die hierfür nötigen maschinenbaulichen Elemente sehr aufwendig machen. - Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zu entwickeln, die es erlaubt den während der Montagesituation extrem ungleich gewichtigen Rotor (
1 ) in die nächste Montageposition zu drehen. - Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Anbringen von Hebelarmen (
7 ) an die Flügelflansche der Nabe (2 ), sowie einer damit verbundenen Zugvorrichtung (4 ), die an den Hebelarmen (7 ) angeschlagen werden kann und so in der Lage ist den unvollständigen und damit unwuchtigen Rotor (1 ) in die entsprechende Montageposition zu drehen, gelöst. - Die Länge der Hebelarme (
7 ) bestimmt zum einen die nötige Antriebsleistung und Bremskraft der Zugvorrichtung (4 ) und die nötige Fixierung des festen Punktes der Zugvorrichtung (4 ), zum Anderen den nötigen Platzbedarf Boden. Bezüglich des Platzbedarfs sind möglichst kurze Hebelarm (7 ) wünschenswert, bezüglich der Antriebsleistung, der Bremskraft der Zugvorrichtung und der Fixierung des festen Punktes der Zugvorrichtung (4 ) sind möglichst lange Hebelarm (7 ) wünschenswert. - Der Montageprozess wird entsprechend der Lösung nach Anspruch 1 und 2 in den unten beschriebenen Schritten dargestellt, wobei die Zugvorrichtung durch eine Winde realisiert wird:
- Schritt 1: An die Nabe (
2 ) werden am Boden die Hebelarme (7 ) montiert. (1a ) - Schritt 2: Die Nabe (
2 ) mit den montierten Hebelarmen (7 ) wird an den bereits auf dem Turm (13 ) befindlichen Maschinensatz (14 ) montiert. (1b ) - Schritt 3: Das Windenseil (
6 ) der Zugvorrichtung (4 ) wird mit einem der beiden nach unten weisenden Hebelarmen (7 ) verbunden und durch Aktivieren der Zugvorrichtung (4 ) wird nun der unvollständige Rotor (1 ) in die erste Montageposition gebracht, so dass ein Flügelflansch zum Beispiel in waagerechte Richtung weist. In dieser Position wird der Rotor (1 ) durch die bei modernen Windkraftanlagen vorhandene Rotorverriegelung formschlüssig arretiert. (1c ) - Schritt 4: Der in waagrechte Richtung weisende Hebelarm (
7 ) wird mit Hilfe des Krans (15 ) demontiert und das erste Rotorblatt (3 ) wird montiert. (1d und1e ) - Schritt 5: Das Windenseil (
6 ) der Zugvorrichtung (4 ) wird nun mit dem nach unten weisenden Hebelarm (7 ) verbunden, die Rotorarretierung wird gelöst und der nächste Flügelflansch, diesmal der an den die Zugvorrichtung (4 ) bereits angeschlagen ist, kann in waagrechte Montageposition gebracht werden. Dies geschieht durch kontrolliertes Nachlassen des Windenseiles (6 ), da der unvollständige Rotor (1 ) in dem aktuellen Montagezustand auf Grund seiner Gewichtsverteilung in diese Position strebt. (1e und1f ) - Schritt 6: Nach Verriegelung in der neuen Montageposition wird
das Windenseil (
6 ) abgeschlagen und der Hebelarm (7 ) demontiert und das zweite Rotorblatt (3 ) montiert (1g und1h ) - Schritt 7: Das Windenseil (
6 ) wird mit dem jetzt nach oben weisenden letzten Hebelarm (7 ) verbunden. (1h ) - Schritt 8: Die Rotorverriegelung wird gelöst und der Nabenflansch
mit dem Hebelarm (
7 ) durch Aktivieren der Zugvorrichtung in waagrechte Position gebracht. (1i ) - Schritt 9: Nach Verriegelung in der letzten Montageposition
wird der Hebelarm (
7 ) demontiert und das dritte Rotorblatt (3 ) montiert. (1i ). - Um das Anschlagen des Kranhakens an den Hebelarm (
7 ) zu erleichtern, ist dieser mit Trittblechen (9 ) und Absturzsicherung (10 ) versehen. So kann der Monteur gesichert entlang des Hebelarms (7 ) zu den Anschlagpunkten (8 ) gelangen und den Kranhaken anschlagen. - Eine sinnvolle Ausgestaltung nach Anspruch 3 ist dadurch gegeben, dass man die Zugvorrichtung (
4 ) wie zum Beispiel eine Winde auf einen Transportfahrzeug (11 ) montiert. Dieses kann wenn nötig mit zusätzlichem Ballast beschwert werden, um das nötige Gegengewicht für die Winde zu realisieren. Eine solche Lösung ermöglicht eine hohe Flexibilität bezüglich des Winkels in welchem am Hebelarm (7 ) gezogen wird. Weiterhin reduziert man die Rüstzeiten für die Vorrichtung erheblich. - Eine sinnvolle Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist dadurch gegeben, dass man den festen Punkt der Zugvorrichtung (
4 ) durch Beschweren mittels Gewichten (19 ) am Grund sichert. - Eine sinnvolle Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist dadurch gegeben, dass man die Sicherung des festen Punktes der Zugvorrichtung (
4 ) durch befüllbare Behälter (18 ) vornimmt, die mit eventuell vor Ort verfügbaren Material wie Wasser oder Erdreich befüllt werden können. Hierdurch erübrigt sich der Transport der Ballastgewichte. - Eine sinnvolle Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist dadurch gegeben, dass man den nötigen festen Punkt der Zugvorrichtung (
4 ) dadurch erreicht, dass man diese einseitig an eine gegebene feste Stelle am Grund befestigt, zum Beispiel am Fundament (16 ), welches mit Anschlagpunkten (8 ) versehen sein kann. - Eine sinnvolle Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist dadurch gegeben, dass man den aktiven Teil der Zugvorrichtung (
4 ), zum Beispiel die Winde (5 ) an dem Hebelarm (7 ) befestigt und das Ende des Windenseils (6 ) am Boden fixiert. Die Winde (5 ) kann dabei auch zur Vereinfachung auch nahe der Nabe (2 ) oder sogar an der Nabe (2 ) montiert sein, wenn man das Windenseil (6 ) über eine Umlenkrolle (17 ) am Ende des Hebelarms (7 ) zum Boden führt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass zum Anschlagen der Zugvorrichtung (4 ) das Windenseil (6 ) nicht durch einen Kran (15 ) oder eine Hilfswinde nach oben gebracht werden muss, da das Windenseil (6 ) nach unten abgelassen werden kann. - Eine sinnvolle Ausgestaltung nach Anspruch 8 ist durch das Anbringen von Hilfsseilen (
20 ) an den äußeren Anschlagpunkten (8 ) gegeben. Diese Hilfsseile in der Länge der Hebelarme (7 ) werden dann zum Nabenflansch geführt, wo sie temporär fixiert sind. Von dieser Position aus kann das Hilfsseil (20 ) leicht mit dem von unten herangeführten Windenseil (6 ) verbunden werden. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit des Begehens des Hebelarms (7 ) zum Anschlagen des Windenseils (6 ) an den Anschlagpunkt (8 ) des Hebelarms (7 ). -
- 1
- Rotor
- 2
- Nabe
- 3
- Rotorblatt
- 4
- Zugvorrichtung
- 5
- Winde
- 6
- Windenseil
- 7
- Hebelarm
- 8
- Anschlagpunkt
- 9
- Trittblech
- 10
- Absturzsicherung
- 11
- Transportfahrzeug für Zugvorrichtung
- 12
- Ballastmaterial
- 13
- Turm
- 14
- Maschinensatz
- 15
- Kran
- 16
- Fundament
- 17
- Umlenkrolle
- 18
- Ballastbehälter
- 19
- Gewichte
- 20
- Hilfsseil
- 21
- Erdanker
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1167755 A2 [0003]
Claims (8)
- Vorrichtung zum Verdrehen des Rotors (
1 ) einer Windkraftanlage während der Montage dadurch gekennzeichnet, dass Hebelarme (7 ) an die Nabenflansche montiert werden, die mit einer Zugvorrichtung (4 ) verbunden werden, die einseitig an einem festen Punkt fixiert, das Drehen des unvollständigen und unwuchtigen Rotors (1 ) in die gewünschte Montageposition ermöglicht. - Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Teil der Zugvorrichtung (
4 ), zum Beispiel die Winde (5 ) am Boden befestigt ist und deren Seil (6 ) am Ende des Hebelarms (7 ), zum Beispiel an einem dort befindlichen Anschlagpunkt (8 ) befestigt wird. - Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Zugvorrichtung (
4 ) am Boden verschiebbar ist, zum Beispiel durch Montage auf einen Transportfahrzeug (11 ) und so flexibel zur Errichtung eines Windparks eingesetzt werden kann. - Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der nötige Ballast zum Sichern des festen Punktes der Zugvorrichtung durch feste Gewichte (
19 ) erfolgt. - Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der nötige Ballast zum Sichern des festen Punktes durch einen Behälter (
18 ) erfolgt der vor Ort befindliches Ballastmaterial (12 ) wie Wasser oder Erdreich aufnehmen kann. - Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Sichern des festen Punktes durch Befestigung des Selben an einer gegebenen fixen Stelle wie z. B. dem Fundament (
16 ) oder an Erdankern (21 ) geschieht. - Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Teil der Zugvorrichtung (
4 ), zum Beispiel die Winde (5 ), am Hebelarm (7 ) befestigt ist und das Ende des Seils (6 ) am Boden befestigt wird, wobei der Anschlagpunkt am Boden auch verschiebbar sein kann, zum Beispiel als gewichtsbeschwertes Transportfahrzeug (11 ) ausgeführt sein kann. - Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass von den äußeren Anschlagpunkten (
8 ) der Hebelarme (7 ) Hilfsseile (20 ) zum Flansch des Hebelarms führen, die dort fest aber lösbar befestigt sind und an die dann das Seil (6 ) der Zugvorrichtung (4 ) befestigt werden kann, ohne dass ein Monteur den Hebelarm entlang gehen muss.
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