TWI597420B - Wind power generation equipment assembly method - Google Patents

Description

風力發電設備之組裝方法

本發明係關於一種風力發電設備之組裝方法，特別是關於適合用於將構成風力發電設備的各零件水平地進行組裝之風力發電設備的組裝方法。

為了提高效率，風力發電設備近年來持續朝大型化發展。特別是在對於土地面積或周圍的狀況之限制較少的地方，所開發的風力發電設備會在5MW以上，其會變成接近：葉片的長度大約在100m，且整體的長度在150m的尺寸。

然而，隨著風力發電設備朝大型化發展，用以搬運其的拖車等的搬運手段或作業用起重機等也會大型化，不僅會使其費用增大並且造成在工地現場的作業時間變長等的課題也不少。

有鑑於上述情事，專利文獻1記載有以下內容：將構成風力發電設備的各零件水平地進行組裝，亦即利用起重機等在低處將構成風力發電設備的塔柱、風車本體、輪轂、及葉片等的各零件水平地進行組裝。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]特開2002-147340號公報

通常，一般而言，風力發電設備係相對於地面由下依序地朝呈垂直的上方方向進行組裝，但由於大型風車其高度接近100m(在不同情況下，會超過100m)，所以會有作業時的危險性較高並且作業費用也會變高(高處作業的危險性、與大型起重機的租借費用、起重機進行搬運至工地現場的費用、以及工程事務所的建設費用等的作業費用較高等)的課題。並且，上述風力發電設備之組裝方法，雖然只能在工地現場進行組裝，但由於工地現場的作業與工廠不同，作業設備等的準備也較不充分，所以不僅施工期間會變長，並且安全設備也不足，所以作業的危險性也較高。

然而，為了改善上述問題點，由於專利文獻1所揭示之利用起重機等在低處將構成風力發電設備的各零件水平地進行組裝的作業，其使用起重機來搬運所有的各零件所以安全性存疑，並且由於必須具有用以載置各零件的作業台使得費用較高且費時，所以期望能改善上述問題點。

本發明係有鑑於上述問題點而開發完成者， 其目的為：提供一種當然能夠提高組裝作業的安全性，並且可以達成縮短作業時間的風力發電設備之組裝方法。

為了達成上述目的，本發明的風力發電設備之組裝方法，其特徵為：在組裝具備轉子、風車本體、以及塔柱的風力發電設備時，係使用台車以橫向方式組裝前述風車本體與塔柱，並且將前述轉子固定於上述橫向狀態的前述風車本體，該轉子，係由輪轂與葉片所組成；該風車本體，至少收納有藉由連接在前述輪轂的主軸而與該轉子連結的發電機；該塔柱，將該風車本體支承於頂部而將與該頂部呈相反側固定於基礎，並且分割成複數個。

另外，為了達成上述目的，本發明的風力發電設備之組裝方法，其特徵為：在組裝具備轉子、風車本體、以及塔柱的風力發電設備時，係由下述步驟組合而成：將分割成複數個的前述塔柱各別以橫向方式載置於台車，並且藉由在該狀態下移動前述台車來連結且固定分割成複數個的各別之前述塔柱，將前述塔柱組裝成橫向之步驟、將前述風車本體載置於台車使該風車本體的軸方向與前述塔柱的水平方向呈直角方向，並且藉由在該狀態下移動前述台車將前述風車本體連結且固定在呈橫向狀態的前述塔柱之最頂部側的塔柱之步驟、以及將由上空搬運而來的前述轉子連結且固定在前述風車本體之步驟，該轉子，係由輪轂與葉片所形成；該風車本體，至少收納有藉由連 接在前述輪轂的主軸而與該轉子連結的發電機；該塔柱，將該風車本體支承於頂部而將與該頂部呈相反側固定於基礎，並且分割成複數個。

依據本發明，當然能夠提高組裝作業的安全性，也具有可以達成縮短作業時間之效果，對於組裝此種風力發電設備非常地有效。

1‧‧‧輪轂

2‧‧‧葉片

3‧‧‧轉子

4‧‧‧主軸

5‧‧‧加速器

6‧‧‧發電機

7‧‧‧風車本體

8‧‧‧基礎

9‧‧‧塔柱

9A‧‧‧第1區段塔柱

9B‧‧‧第2區段塔柱

9C‧‧‧第3區段塔柱

10‧‧‧台車

10A‧‧‧第1台車

10B‧‧‧第2台車

10C‧‧‧第3台車

10D‧‧‧第4台車

11‧‧‧貨架

12‧‧‧車體

13‧‧‧支撐部

14‧‧‧母接頭部

15‧‧‧公接頭部

16‧‧‧銷孔

17‧‧‧彈簧機構

18‧‧‧油壓裝置

19‧‧‧導件

20‧‧‧起重機

第1圖係表示適用於本發明的組裝方法的風力發電設備之圖示。

第2圖係表示利用本發明的風力發電設備之組裝方法所使用的台車對塔柱進行支承的狀態之正面圖與側面圖。

第3圖係用以說明本發明的風力發電設備之組裝方法所使用的台車的定位機構的動作之圖示。

第4圖係表示本發明的風力發電設備之組裝方法所使用的台車的整體構造之圖示。

第5圖係用以說明本發明的風力發電設備之組裝方法的塔柱之組裝作業的圖示。

第6圖係用以說明將風車本體組裝至第5圖的狀態的塔柱之作業的圖示。

第7圖係用以說明本發明的風力發電設備之組裝方法 的流程圖。

第8圖係用以說明將轉子組裝至第6圖的狀態的風車本體之作業的圖示。

第9圖係表示藉由本發明的組裝方法，完成所有風力發電設備的組裝的狀態之圖示。

以下，依據圖示所示之實施例來說明關於本發明的風力發電設備之組裝方法。再者，符號在各圖中，相同的構造零件係使用相同的符號。

[實施例1]

首先，在說明本發明的實施例之前，利用第1圖來說明關於適用於本發明的風力發電設備之組裝方法的風力發電設備。

如第1圖所示，風力發電設備大致是由：轉子3，由輪轂1與葉片2所組成；風車本體7，至少收納有藉由連接在輪轂1的主軸4而連接的加速器5及發電機6；以及塔柱9，將該風車本體7支承於頂部而將與該頂部呈相反側固定於基礎8，並且分割成複數個。(本實施例中，係分割為3個部分：第1區段塔柱9A、第2區段塔柱9B、第3區段塔柱9C)。

並且，本實施例中，其特徵為：在組合上述構造的風力發電設備時，係使用下述的台車將風車本體7 與塔柱9組裝成橫向，再將轉子3固定在該橫向狀態的風車本體7。

進一步地具體而言，其特徵為：在組裝上述構造的風力發電設備時，由下述步驟組合而成：將分割成複數個的塔柱9各別(第1區段塔柱9A、第2區段塔柱9B、第3區段塔柱9C)以橫向方式載置於台車，並且藉由在該狀態下移動台車來連結且固定分割成複數個的各別之第1區段塔柱9A、第2區段塔柱9B、第3區段塔柱9C，將塔柱9組裝成橫向之步驟、將風車本體7載置於台車使該風車本體7的軸方向與塔柱9的水平方向呈直角方向，並且藉由在該狀態下移動台車將風車本體7連結且固定在呈橫向狀態的塔柱9的最頂部側的第3區段塔柱9C之步驟、以及將由上空搬運而來的轉子3連結且固定在風車本體7之步驟。

其次，利用第2圖至第4圖來說明關於本實施例的風力發電設備之組裝方法所使用的台車10。

第2圖(a)及(b)係表示本發明的組裝方法所使用之第1台車10A支承且固定有第1區段塔柱9A的狀態(詳細之內容會在以下詳述)。

上述台車10係如第3圖(a)、(b)、(c)、(d)所示，區分成貨架11與車體12，並且構成有定位機構，該定位機構是貨架11至少可以朝XYZ之3個軸中的至少2個軸以上(本實施例中，係左右(X方向)、前後(Y方向)、上下(Z方向)的3個方向)對 車體12進行移動，且其相對於XYZ之3個軸，係至少可以對2個以上(本實施例中，係第3圖(c)及(d)所示之箭頭R的方向)的軸進行旋轉(變更角度)。

藉由該定位機構，使車體12與其他的台車10的車體12連結且固定後，變得能夠對戴置於貨架11的零件(例如，塔柱9)之位置進行微調整。並且，貨架11具有用以固定零件的支撐部13，該支撐部13係如第3圖(a)所示，構成為在導軌(未圖示)上朝左右(X方向)移動並且可以對零件(例如，塔柱9)的位置進行微調整且予以支承固定。

又，如第3圖(e)、(f)所示，車體12具備母接頭部14與公接頭部15，並且構成為：藉由結合該母接頭部14與公接頭部15能夠將相鄰的台車10之間予以固定。母接頭部14係如第3圖(f)所示，設置有複數個用以固定公接頭部15的銷孔16，構成為：可以將載置於相鄰的2台台車10的零件(例如，塔柱9)的位置予以對齊且固定。另外，貨架11與車體12之間係如第3圖(d)所示，設置有彈簧機構17並且構成為：能夠減輕在使台車10整體進行移動時所產生的振動對風力發電設備所施加的荷重。

再者，台車10係如第4圖所示，在車體12與貨架11之間設置有油壓裝置18，並且構成為：藉由油壓裝置18的作用力使貨架11相對於車體12進行移動的構造。

本實施例中，油壓裝置18係設置在貨架11與車體12之間的4個位置，並且構成為可以個別地朝高度方向進行移動，來對貨架11相對於車體12的高度與角度進行調整。另外，油壓裝置18的下部設置有油壓馬達(未圖示)與導件19，構成為：貨架11相對於車體12可以朝平面的前後左右的4個方向移動。又，在油壓馬達與導件19的下部和車體12之間設置有彈簧機構17，構成為：藉由該彈簧機構17能夠減低車體12的振動、衝擊傳達至貨架11時的作用力。

其次，利用第5圖至第9圖來詳細地說明關於本實施例的風力發電設備之組裝方法的作業步驟。

首先，將第1區段塔柱9A以橫向方式(使圓筒的軸方向變得接近水平之方向)固定於第1台車10A(第7圖的步驟1)，再將第2區段塔柱9B以橫向方式固定於第2台車10B(第7圖的步驟2)。此時，如第5圖(a)所示，第1區段塔柱9A或第2區段塔柱9B的一部分，係配置成相對於第1台車10A或第2台車10B的車體12朝外側突出，並且利用支撐部13從左右予以線性支承且藉由自重固定成不會移動。

其次，使各自載置有固定後的第1區段塔柱9A與第2區段塔柱9B的第1台車10A與第2台車10B移動，如第5圖(b)所示，在第1區段塔柱9A與第2區段塔柱9B的連接部相向後，利用第1台車10A與第2台車10B的定位機構，使第1區段塔柱9A與第2區段塔柱 9B的位置對齊(第7圖的步驟3)，並且如第5圖(c)所示，連結且固定第1台車10A與第2台車10B(第7圖的步驟4)，之後利用定位機構移動貨架11，對第1區段塔柱9A與第2區段塔柱9B的位置進行微調整後，將第1區段塔柱9A與第2區段塔柱9B予以連結(第7圖的步驟5)。

其次，將第3區段塔柱9C以橫向方式固定在第3台車10C(第7圖的步驟6)，並且使載置有固定後的第3區段塔柱9C的第3台車10C移動，如第5圖(d)所示，在第2區段塔柱9B與第3區段塔柱9C的連接部相向後，利用第2台車10B與第3台車10C的定位機構，使第2區段塔柱9B與第3區段塔柱9C的位置對齊(第7圖的步驟7)，並且連結且固定第2台車10B與第3台車10C(第7圖的步驟8)，之後利用定位機構移動貨架11，對第2區段塔柱9B與第3區段塔柱9C的位置進行微調整後，將第2區段塔柱9B與第3區段塔柱9C予以連結(第7圖的步驟9)。

藉此，將第1區段塔柱9A與第2區段塔柱9B及第3區段塔柱9C予以連結並且組裝成第5圖(e)所示之塔柱9的狀態。

藉由上述以橫向方式組裝塔柱9，不僅可以縮短較大的起重機所花費的時間，並且也可以在地面上進行在高處所進行之塔柱9的連結作業，縮短作業時間的同時也能夠提高作業的安全性。

其次，如第6圖(a)所示，風車本體7係在組裝完成後，利用起重機20將其吊起，並且以風車本體7的軸方向與塔柱9的水平方向呈直角方向的方式載置於停放在靠近塔柱9的第4台車10D(第7圖的步驟10)且予以固定。雖然也可以在將風車本體7固定於第4台車10D後，卸下起重機20，但為了防止翻落所以保持該使用狀態為佳。

接著，如第6圖(b)所示，載置有風車本體7的第4台車10D也同樣地，將風車本體7與第3區段塔柱9C的位置對齊(第7圖的步驟11)，在雙方的位置對齊後，連結固定有風車本體7的第4台車10D與固定有第3區段塔柱9C的第3台車10C並予以固定(第7圖的步驟12)。其後，移動貨架11對位置進行微調整後，將風車本體7與第3區段塔柱9C連結(第7圖的步驟13)。第6圖(b)係表示將風車本體7組裝在塔柱9後的狀態。

藉由上述以橫向方式組裝塔柱7，可以在地面上進行在高處所進行之連結作業，不僅會縮短作業時間也能夠提高作業的安全性。

其次，由第6圖(b)的狀態開始組裝轉子3的狀況係表示於第8圖。轉子3係事先進行輪轂1與葉片2的組裝，在完成上述組裝後是如第8圖所示，利用起重機20將轉子3吊起，使其移動至風車本體7的上方，以進行轉子3與風車本體7的對位(第7圖的步驟14)， 之後連結轉子3與風車本體7(第7圖的步驟15)。

再者，雖然也可以在組裝輪轂1後，一片一片地組裝葉片2，但在個別地組裝葉片2時，需要較多之用以取得平衡之對策或支撐構件等，藉由一次載置組裝有葉片2的輪轂1不僅不需要確認是否平衡或支撐構件等，而能夠簡單地進行組裝。

最後，如第9圖所示，在完成所有風力發電設備的組裝後，用以構成風力發電設備的各零件係可以保持各自被載置於第1台車10A、第2台車10B、第3台車10C、第4台車10D的狀態來移動至預定的場所(第7圖的步驟16)。

另外，在港口附近實施風力發電設備的組裝後，能夠將各零件保持在載置於被連結的第1台車10A、第2台車10B、第3台車10C、第4台車10D的狀態下，運送至設置有大型起重機的港口將其載置於船舶等。

再者，本實施例的風力發電設備係下風型(相對於風向，葉片2係配置於風車本體7的背後之風力發電設備)，並且由於具有錐角(葉片的撓曲：當風變強時，葉片2會因為在風的流動方向承受造成撓曲之風壓而使風壓下降之構造)，所以藉由相對於風車本體7使葉片2位在上方，能夠使會接觸地面或塔柱9的危險性變低，並且可以更安全地進行運送。

藉由上述本實施例的組裝方法，當然可以提高風力發電設備的組裝作業，也能夠有達成縮短作業時間 之效果。

再者，本發明並不限定於上述實施例，也包含各式各樣的變形例。例如，上述實施例是為了更容易理解本發明而詳細地進行說明者，並不限定於一定要具備說明內容的全部構造者。另外，也可以將某實施例的構造之一部分置換成其他實施例之構造，並且也可以將其他實施例之構造添加至某實施例的構造。又，關於各實施例的構造之一部分，也可以進行追加、刪除、置換成其他構造。

1‧‧‧輪轂

2‧‧‧葉片

7‧‧‧風車本體

9A‧‧‧第1區段塔柱

9B‧‧‧第2區段塔柱

9C‧‧‧第3區段塔柱

10A‧‧‧第1台車

10B‧‧‧第2台車

10C‧‧‧第3台車

10D‧‧‧第4台車

Claims (11)

1. 一種風力發電設備之組裝方法，其特徵為：在組裝具備轉子、風車本體、以及塔柱的風力發電設備時，係使用台車以橫向方式組裝前述風車本體與塔柱，並且將前述轉子固定於上述橫向狀態的前述風車本體，藉由使貨架相對於台車朝XYZ的至少任2個軸方向進行移動和對XYZ的至少任2個軸方向進行旋轉，在調整載置於貨架的塔柱的位置之後將塔柱連結，該轉子，係由輪轂與葉片所組成；該風車本體，至少收納有藉由連接在前述輪轂的主軸而與該轉子連結的發電機；該塔柱，分割成複數個並且在組裝複數個塔柱後，將該風車本體支承於頂部再將與該頂部呈相反側固定於基礎。
2. 一種風力發電設備之組裝方法，其特徵為：在組裝具備轉子、風車本體、以及塔柱的風力發電設備時，係由下述步驟組合而成：將分割成複數個的前述塔柱各別以橫向方式載置於台車，並且藉由在該狀態下移動前述台車來連結且固定分割成複數個的各別之前述塔柱，將前述塔柱組裝成橫向之步驟、將前述風車本體載置於台車使該風車本體的軸方向與前述塔柱的水平方向呈直角方向，並且藉由在該狀態下移動前述台車將前述風車本體連結且固定在呈橫向狀態的前述塔柱之最頂部側的塔柱之步驟、將由上空搬運而來的前述轉子連結且固定在前述風車本體之步驟、以及藉由使貨架相對於台車朝XYZ的至少任2個軸方向進行移動和對XYZ的至少任2個軸方向進行旋轉， 在調整載置於貨架的塔柱的位置之後將塔柱連結之步驟，該轉子，係由輪轂與葉片所形成；該風車本體，至少收納有藉由連接在前述輪轂的主軸而與該轉子連結的發電機；該塔柱，分割成複數個並且在組裝複數個塔柱後，將該風車本體支承於頂部再將與該頂部呈相反側固定於基礎。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之風力發電設備之組裝方法，其中，前述轉子係事先進行前述輪轂與葉片的組裝，在完成該組裝後的狀態下，利用起重機將其吊起並移動至前述風車本體的上方，在對位後與前述風車本體連結。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之風力發電設備之組裝方法，其中，分割成複數的前述塔柱彼此、及前述風車本體與呈橫向狀態的前述塔柱之最頂部側的塔柱，係藉由前述台車所具備之定位機構進行定位後再予以連結且固定。
5. 如申請專利範圍第4項所述之風力發電設備之組裝方法，其中，前述台車是由車體與貨架組成，利用前述定位機構使前述貨架在XYZ的3個軸中，至少2個軸相對於車體移動，來對塔柱零件的位置進行微調整。
6. 如申請專利範圍第4項所述之風力發電設備之組裝方法，其中，前述台車是由車體與貨架組成，利用前述定位機構使前述貨架在XYZ的3個軸中，至少2個軸相對於車體旋轉，來對塔柱零件的位置進行微調整。
7. 如申請專利範圍第5或6項所述之風力發電設備 之組裝方法，其中，利用設置在前述台車的貨架的支撐部，將前述塔柱或風車本體支承且固定在台車的貨架。
8. 如申請專利範圍第5或6項所述之風力發電設備之組裝方法，其中，藉由結合設置在前述車體的母接頭部與公接頭部，使前述台車彼此固定。
9. 如申請專利範圍第5或6項所述之風力發電設備之組裝方法，其中，藉由設置在前述台車的貨架與車體之間的油壓裝置，調整前述貨架相對於車體的高度或角度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之風力發電設備之組裝方法，其中，藉由設置在前述油壓裝置的下部的油壓馬達與導件，使前述貨架對車體朝平面的前後左右方向進行移動。
11. 如申請專利範圍第10項所述之風力發電設備之組裝方法，其中，藉由設置在前述油壓馬達與導件下部和前述車體之間的彈簧機構，來吸收前述台車進行移動時的振動。