NO326537B1 - Fremgangsmate for a lofte opp og montere tunge enheter til et vindkraftverk - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for løfting og montering av tunge deler til et vindkraftverk. Nevnte deler vil være de tunge seksjonene/delelementene (4) av det permanente tårnet (1), turbinen (2) med sin fot (11), propellene, etc. Løftingen av turbinen (2), turbinfoten (11), etc. gjøres av løfteanordninger (9) som klatrer på/beveger seg på fagverkstårn/master (6 eller alternativt 6A og 6B) som er plassert tilnærmet symmetrisk rundt på tårnveggen (1). Fagverkstårnene/mastene (6 eller alternativt 6A og (6B) forankres/avstives suksessivt i horisontalplanet til den del av det permanente tårnet (1) som allerede er montert. Seksjonene/delelementene (4) danner den videre oppbygging av det permanente tårnet (1) når de er løftet på plass og blir forbundet med den del av det permanente tårnet (1) som allerede er ferdig montert. Løfting og montering av de tunge seksjonene/delelementene (4) til det permanente tårnet (1), propellene, etc. gjøres av et kranarrangement (3) som kan være montert på turbinen (2). For adkomst til den suksessivt høyere arbeidsplassen for montører, etc. anordnes minst en adkomst- og monteringsheis (7) utvendig alternativt innvendig. Ved løfting av seksjonene/delelementene (4) eller en propell, etc. anordnes en føring (5) mellom nevnte deler og fagverkstårnet/masten (6) som kan overføre de vindbelastinger på det som løftes, til det permanente tårnet (1).

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til montering av takkonstruksjonen og oppløfting av de tunge elementene til et vindkraftverk som delelementene til selve tårnet og den komplette sammen monterte turbinen med aksling/generator, turbinfot, propeller, etc.

Ved bygging av vindkraftverk innebærer bygging av selve tårnet, montering av turbinen med propeller på et meget høyt tårn, en rekke praktiske og sikkerhetsmessige problemer. Vindkraftverk bygges, på land, normalt på steder med dårlig, liten eller ingen infrastruktur eller offshore hvor vind, strøm og bølger/dønninger kan være et stort praktisk problem. Den tyngste enheten som skal monteres er normalt selve turbinen. Det å komme til med tungt løfteutstyr er et problem i seg selv og krever normalt på land, at tilførselsveier etc. må bygges slik at de tåler de belastningene de utsettes for, eller til havs, hvor det fordres en vanndybde på 10 meter eller mer. Av kvalitetsmessige årsaker produseres normalt turbinen så komplett som mulig på en fabrikk, transporteres til montasjeplassen, løftes opp og monteres med et minimum av kompletterende arbeid på toppen av tårnet. De praktiske vanskeligheter med å montere sammen en turbin av mindre komponenter oppe på et tårn med en høyde på 120 meter eller mer og på et vindfullt, regnfullt og utilgjengelig sted, utgjør i seg selv, av sikkerhets- og kvalitetsmessige grunner, en begrensning.

I store deler av verden er det vindmessig grunnlag for å bygge store og små vindkraftverk både til lands og til havs. Løftekraner med tilstrekkelig løftekapasitet og med tilstrekkelig høyde for å løfte opp å montere turbiner med de store vekter det her dreier seg om, er derimot kun tilgjengelig i de industrielt utviklede landene. Tilgjengeligheten av løfteutstyr, store mobilkraner eller offshore kraner med nødvendig krokhøyde, og kostnadene for å få det frem til monteringsstedet utgjør derfor i dag et hinder for utvikling av vindkraftverk. For mange land vil selv oppløfting og montering av turbinen, propellene, delelementer til selve tårnet, etc. selv til små vindkraftverk, være et uoverstigelig hinder uten import av løfteutstyr utenfra.

Fra patentskriftet JP2004340999 er det kjent en anordning omfattende en fremgangsmåte som baserer seg på at løftearrangementet har sitt opplag, for vertikallastene og horisontallastene, på den permanente tårnveggen, innsiden av denne, og suksessivt kan forflytte seg oppover og samtidig tilpasse seg tårnets koniske/geometriske utforming. En vesentlig ulempe ved denne løsning er de praktiske vanskelighetene ved å etablere alle disse opplagene på tårnveggen og den konsentrasjon av vertikallastene dette innebærer, samt det kompliserte arrangement som skal til for å kunne tilpasse seg tårnets koniske/geometriske utforming samtidig som løftearrangementet skal bære belastningen fra det som løftes. En annen vesentlig ulempe ved denne løsning er også de praktiske og

ikke minst de kostbare løsninger som må til for å kunne overføre de horisontale rotasjonskreftene til opplagene på den koniske utformede tårnveggen som oppstår når turbinen skal starte opp en rotasjon, akselrasjon, og siden bremse denne ned igjen, retardasjon. De horisontale rotasjonskreftene som skal overføres til tårnveggen, fra denne start akselrasjonen og siden nedbremsings retardasjonen, for en turbin med en vekt på opp til 700 tonn kan være meget store.

Hovedformålet med foreliggende oppfinnelse var å komme frem til en arbeidsmessig enkel og samtidig rimelig fremgangsmåte ved oppløfting og montering av delelementene til selve tårnet, løfte opp den komplette sammenmonterte turbinen med aksling/generator,

etc. til toppen av tårnet og siden løfte opp og montere propellene.

Et annet formål var på en ny måte å unngå bruk av store tunge løftekraner som måtte bringes inn til byggeplassen som siden fjernes derfra igjen etter at de tunge elementene som turbin, propell etc., er montert på toppen av tårnet.

Et ytterligere formål var å redusere avhengigheten av nesten stille vindforhold ved løfting av deler til oppføringen av selve tårnet, montering av turbinen, propellene, etc.

Enda et ytterligere formål var å benytte de installasjoner av utvendige adkomst- og arbeidsplattformer, hvor arbeidsplattformenes master benyttes som føringer for overføring av de vmdbelastninger på det som løftes til det monterte tårnet, på en mer praktisk og økonomisk måte.

Basert på de erfaringer man har med dagens teknikk og de krav det stilles til bruk av eksternt, tungt og dyrt løfteutstyr, de sikkerhetskrav som stilles til adkomst til en arbeidsplass på så høye tårn samt å arbeide/montere på stor høyde på et vind- og regnfullt utsatt sted, og ikke minst de kvalitetsmessig krav som stilles til den ferdig monterte turbinen, prøvde oppfinneren å angripe problemet med å løfte tunge element og løse de arbeidsmessige ulempene med dagens teknikk på en ny og enklere måte.

Adkomstproblemene løses ved bruk av vanlige adkomst- og monteringsheiser som beveger seg, klatrer, på fagverkstårn/master som suksessivt festes til tårnveggen. Brukes det tre heiser, tilnærmet symmetrisk plassert rundt tårnet periferi, kan det anordnes teleskopiske gangbrygger mellom arbeidsplattformene på heisene. De teleskopisk gangbryggene er en arbeidsplattform i seg selv og gir en kommunikasjonsmulighet mellom adkomst- og monteringsheisenes arbeidsplattformer. De teleskopiske gangbryggene gjør at adkomst- og monteringsheisene kan følge den koniske utformingen av vindkraftverktårnet og samtidig ha en komplett arbeidsplattform rundt tårnet til enhver tid.

Ved å forsterke fagverkstårnene/mastene som normalt brukes av adkomst- og monteringsheisene ved deres klatring/bevegelser opp og ned på tårnsidene, for den tilleggs belastning fra løfting av den komplette turbinen, etc. kan man etablere et opplag for et løftearrangement som klatrer på fagverkstårnene/mastene, for løfting av den komplette turbinen, etc. Belastningen fra turbinen, etc, til løftearrangementene overføres av en egen konstruksjon som er festet til turbinfoten. Denne konstruksjonen har en teleskopisk anordning eller ledd i horisontalplanet til hvert løftearrangement for å tilpasse seg den avstandsreduksjon til senter av tårnet som oppstår når løftearrangementet beveger seg oppover på de skråstilte mastene.

Med dagens teknikk må man avvente tidsperioder med lite eller nesten ingen vind når man skal løfte opp og montere propellene. Ved å bruke adkomst- og monteringsheisenes fagverkstårn/master som føringer og er man helt uavhengig av vind for denne monteringen. Føringene mellom propellen og fagverkstårnene/mastene, vil føre

vindkreftene fra propellen over til det permanente vindkraftverkstårnet på en sikker og enkel måte.

Samme fremgangsmåte, bruk av adkomst- og monteringsheisenes fagverkstårn/master, som føringer, kan også brukes ved oppløfting og montering av delelementene til det permanente vindkraftverkstårnet og innebærer at man er helt uavhengig av vind også ved denne oppløftingen.

Ved å bygge selve kranarrangement som en innkorporert del av turbinen, for den løfting som er nødvendig for oppføring av det permanente tårnet og andre løft som propeller, etc., samt å bruke fagverkstårnene/mastene til adkomst- og monteringsheisenes til å løfte turbinen fra, utnyttes de tilgjengelig resursene for bygging av et vindkraftverk på en praktisk og økonomisk bedre måte.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart under beskrivelsen av tegningene.

Det spesielle ved oppfinnelsen er som definert i de tilknyddede patentkrav.

Figur 1 viser er tårn (1) til et vindkraftverk under bygging. På turbinen (2) kan det være montert et kranarrangement (3) for løfting av delelementene (4) til selve tårnet (1), propellene, etc. Delelementene (4) som løftes opp, plasseres oppe på den allerede ferdig monterte delen av det permanente tårnet (1). Når de oppløftede delelementene (4) danner en hel sirkel oppe på de allerede monterte delene av det permanente tårnet (1), forbindes disse delelementene (4) sammen horisontalt med spennkabler eller friksjonsforband av skruer, etc. til en fast konstruksjon og vertikalt også med spennkabler eller friksjonsforband av skruer, etc. til den allerede

monterte delen av tårnet (1). Sammen danner de dermed den videre oppbygging av det permanente tårnet (1).

Under oppløftingen med kranarrangementet (3), kan delelementene (4) styres av en føring (5) som beveger seg langs et utvendig fagverkstårn/mast (6). Føringen overfører belastningen fra vinden på delelementet (4) til den allerede monterte delen av det permanente tårnet (1).

Kontroll av selve løfteoperasjonene kan gjøres fra adkomst- og monteringsheisene (7). For å få en arbeidsplattform rundt hele tårnet (1)

kan man montere en teleskopisk brygge (8) mellom adkomst- og monteringsheisenes arbeidsplattformer (7).

Oppløfting av turbinen (2) gjøres av et løftearrangement (9) som klatrer/løfter på minimum tre av de forsterkede fagverkstårnene/mastene (6) til adkomst- og monteringsheisene (7). Belastningen fra turbinen (2) overføres via turbinfoten (11) og konstruksjonen (10) videre til løftearrangementene (9). Konstruksjonen (10) horisontale del (12) har en teleskopisk anordning eller ledd i horisontalplanet til hvert løftearrangement (9) for å tilpasse seg til den avstandsreduksjon til senter

av turbinfoten (11) som oppstår når løftearrangementet (9) beveger seg oppover på de skråstilte fagverkstårnene/mastene (6).

Figur 2 viser snitt A - A på fig. 1 med turbinfoten (11), den horisontale delen av konstruksjonen (10) med den sine teleskopiske anordninger (12), de forsterkede fagverkstårnene/mastene (6) og konturen av tårnet (1). Figur 3 viser snitt B - B på fig. 1 med tårnet (1), horisontal avstivingene (13) av delelementene (4), de forsterkede fagverkstårnene/mastene (6 alternativt 6A og 6B), et utvendig (6A) og et innvendig (6B) i hver gruppe, samt løftearrangementene (9). Figur 4 viser snitt C - C på fig. 1 med tårnet (1), adkomst- og monteringsheisene (7),

de teleskopiske bryggene (8), de forsterkede utvendige fagverkstårnene/mastene (6), og et delelement (4).

Figur 1 viser bygging av det permanente tårnet (1) til et vindkraftverk hvor den komplette turbinen (2) suksessivt blir løftet opp etter hvert som tårnet (1) bygges ferdig. Byggingen av tårnet skjer ved at selve tårnet (1) prefabrikkeres i delelementer (4) av stål eller betong eller en kombinasjon av stål og betong samt av annet egnet materiale. Prefabrikkeringen kan gjøres på byggeplassen eller på et annet sted og transporteres til byggeplassen for montering. På turbinen (2) er anordnet et kranarrangement (3) for å kunne løfte opp, svinge rundt og sette ned delelementene (4) på de allerede monterte delene av selve tårnet (1). Når de oppløftede delelementene (4) danner en hel sirkel oppe på de allerede monterte delene av det permanente tårnet (1), forbindes disse delelementene (4) sammen horisontalt med spennkabler eller friksjonsforband av skruer, etc. og vertikalt også med spennkabler eller friksjonsforband av skruer, etc. til en fast konstruksjon sammen med den allerede monterte delen av tårnet (1). Sammen danner de dermed den videre oppbygging av det permanente tårnet (1).

Ved oppløftingen av delelementene (4) fra bakkenivå til monteringshøyden kan delelementene (4) styres av en føring (5) som beveger seg langs en eller flere av de utvendig fagverkstårnene/mastene (6). Føringen kan overføre belastningen fra vind, på det delelementet (4) som løftes, til den allerede monterte delen av det permanente tårnet (1).

Kontroll av hele løfteoperasjonen kan gjøres fra adkomst- og arbeidsplattformene (7). Adkomst- og arbeidsplattformene (7) kan bindes sammen så de danner en arbeidsplattform rundt hele tårnet (1) med teleskopiske brygger (8).

Oppløfting av turbinen (2) gjøres av et løftearrangement (9) som klatrer/løfter på minimum tre av nevnte fagverkstårn/master (6). Antall fagverkstårn/master (6) og disses eventuelle forsterkning bestemmes ut fra den aktuelle belastningen fra den komplette turbinen (2), turbinfoten (11), propeller, løfting av delelementer (1), etc. Ved behov av flere fagverkstårn/master (6) for oppløftingen, kan disse eventuelt plasseres innvendig ovenfor de utvendig plasserte fagverkstårnene/mastene (6). De samme forankringsboltene til de ovenfor hverandre plasserte fagverkstårn/master kan da gå gjennom tårnveggen og overføre horisontalkreftene fra de innvendige fagverkstårnene/mastene til de utvendige fagverkstårnene/mastene (6) som igjen vil overføre horisontalkreftene til den utvendige siden av tårnet (1). Belastningen fra turbinen (2) overføres via turbinfoten (11) og konstruksjonen (10) til løftearrangementene (9). Konstruksjonen (10), horisontale del (12), har en teleskopisk anordning (12) eller ledd i horisontalplanet til hvert løftearrangement (9) for å tilpasse seg til den avstandsreduksjon til senter av turbinfoten (11) som oppstår når løftearrangementet (9) beveger seg oppover på de skråstilte

fagverkstårnene/mastene (6).

Propellene til vindkraftverket kan løftes opp fra fundamentsnivå til montering i turbinen (2) på toppen av det ferdigbygde tårnet (1), med kranarrangementet (3). Under oppløftingen kan propellen styres av en føring (5) som beveger seg langs et

fagverkstårn/mast (6) og som overfører belastningen fra vind, på propellen, til den allerede monterte delen av det permanente tårnet (1).

Ved foreliggende oppfinnelse har man kommet frem til en fremgangsmåte som ikke har de ulemper som generelt er kjent. Ved bruk av oppfinnelsen er i tillegg behovet for minimale vindforhold, under selve hofteoperasjonene, sterkt redusert. Den nye løsningen, med bruk av eventuelt forsterkede vertikale fagverkstårn/master som føringer og hvor fagverkstårnene/mastene samtidig kan brukes for adkomst- og monteringsheisenes vertikale bevegelser, opp og ned på tårnsidene, samt brukes som opplag for det løftearrangement for oppløfting av den komplette turbinen med turbinfot, etc. gir en enkel og sikker adkomst og montasjemessig fremgangsmåte for å løfte opp tunge deler til selve vindkraftverkets tårn samt propellene og montere disse, selv under ugunstige vindforhold.

Claims (8)

1 Fremgangsmåte ved montering av deler til et vindkraftverk, så som tunge deler av selve tårnkonstruksj onen (1), hele eller deler av turbinen (2) med aksling og propeller, etc. uten bruk av eksterne kraner, karakterisert ved at det permanente tårnet bygges av seksjoner/delelementer (4 ) som suksessivt løftes på plass ved hjelp av kranarrangementet (3 ) som er montert på turbinen (2), og hvor turbinen (2) er utstyrt med en turbinfot (11), omfattende en konstruksjon (10) som overfører belastningen av turbinen (2), turbinfoten (11), belastningen fra løfting av seksjonene/delelementene (4), propellene, etc. til løftearrangementene (9) som er montert på og beveger seg/klatrer på minimum tre utvendige plasserte fagverkstårn/master (6) eller tre grupper av fagverkstårn/master, hver omfattende minimum to fagverkstårn/master (6A og 6B) plassert overfor hverandre på tårnveggen (1), et fagverkstårn/mast (6A) på utsiden av tårnveggen (1) og det andre fagverkstårnet/masten (6B) på innsiden av tårnveggen (1), tilnærmet symmetrisk plassert rundt tårnets (1) periferi og hvor de utvendige og/eller innvendige fagverkstårnene/mastene (6 alternativt 6A og 6B) er montert tilnærmet parallelt med den skråstilte tårnveggen (1) og forankret i tårnveggen (1), med eller uten et felles boltearrangement i tårnveggen (1) mellom de utvendig og innvendige fagverkstårnene/mastene (6A og 6B).

2 Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakterisert ved at løftearrangementene (9) er montert og beveger seg på minimum tre fagverkstårn/master (6) eller minimum tre fagverktårn/maste (6A og 6B) grupper som er plassert og forankret, utvendig og/eller innvendig, i den allerede ferdig monterte permanente tårnveggen (1).

3 Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakterisert ved at fagverkstårnene/mastene (6 alternativt 6A og/eller 6B) også kan brukes som heisetårn for adkomst- og arbeidsplattformer (7)

4 Fremgangsmåten ifølge krav 1 karakterisert ved at seksjonene/delelementene (4) til det permanente tårnet (1) etter hvert som de løftes opp og monteres, kobles sammen vertikalt og/eller horisontalt med spennkabler og/eller støpes sammen, eller kobles sammen vertikalt og/eller horisontalt med friksjonsforband av skruer, slik at de utgjør sin del av den permanente tårnkonstruksjonen (1).

5 Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakterisert ved at oppløfting for montering av seksjonene/delelementene (4) til det permanente tårnet (1), propellene, etc. gjøres på utsiden av tårnet (1), idet seksjonene/delelementene (4), propellene, etc. kan kobles til føringen/føringer (5) som igjen er forbundet til den utvendige fagverkstårnet/masten (6 eller 6A)) og som kan bevege langs fagverkstårnet/masten (6 eller 6A)) og hvor føringen/føringene (5) kan overføre belastningen fra vinden på det som løftes via fagverkstårnet/masten (6 eller 6A)) til det permanente tårnet (1).

6 Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakterisert ved at antall fagverkstårn/master (6), for å ta opp belastningen fra løftearrangementene (9), kan økes ved å alternativt plassere fagverkstårn/master (6B) innvendig i tårnet (1) og overfor de fagverkstårnene/mastene (6) som brukes som opplag for de utvendige plasserte løfterarrangementene (9) og hvor de innvendige fagverkstårnene/mastene (6B) monteres tilnærmelsesvis parallelt med den skråstilte tårnveggen (1), forankres i tårnveggen (1) med eller uten et felles boltearrangement med de utvendige fagverktårnene/mastene (6A) slik at horisontalkreftene fra løftingen på de innvendige plasserte fagverkstårnene/mastene (6B) kan overføres til de utvendige fagverkstårnene/mastene (6A).

7 Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakterisert ved at konstruksjonen (10) som overfører belastningen fra turbinen (2), turbinfoten (11), etc. til løftearrangementene (9) har en teleskopisk anordning (12) eller ledd i horisontalplanet til hvert løftearrangement (9) som kan tilpasse seg til den avstandsendring til senter av turbinfoten (11) som oppstår når løftearrangementet (9) beveger seg oppover på de skråstilte fagverkstårnene/mastene (6 alternativt 6A og 6B).

8 Fremgangsmåte ifølge krav 1 karakterisert ved at de utvendig plasserte fagverkstårnene/mastene (6 alternativt 6A) via føringen (S) anvendes til overføring av vindbelastningen på det som løftes, til den allerede monterte delen av det permanente tårnet (1) og hvor de utvendige og/eller innvendige fagverkstårnene/mastene (6 alternativt 6A og 6B) også kan brukes som heisetårn for adkomst- og arbeidsplattformene (7).