TWI775985B - 風力渦輪機安裝 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種用於安裝一風力渦輪機之總成,該總成包含:一塔架;一機艙;一葉片支撐件;及至少兩個葉片,該至少兩個葉片由該葉片支撐件沿著該塔架支撐,其中該機艙包含一輪轂,該輪轂具有用於裝配該等葉片之至少兩個第一葉片裝配件,且其中該等葉片包含用於與該等第一葉片裝配件協作的一第二葉片裝配件,其中該葉片支撐件包含裝配至該塔架之一第一固持件、保持該葉片與該塔架隔開的裝配至該等葉片中之一者的一第二固持件,及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,藉此該葉片在如下兩個位置之間可傾斜:一儲存位置,其中該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件彼此隔開;及一裝配位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對準。
Description
本發明係關於風力渦輪機之安裝,特別是海上風力渦輪機的安裝。
海上風力渦輪機通常藉助於海域升降式鑽機來安裝,該海域升降式鑽機將風力渦輪機之必要部件運送至海上風力渦輪機的基座上。
在海域升降式鑽機已將其支腳安裝在海床上並將其船體托起後,風力渦輪機藉由隨後將塔架安裝在一個或多個塔架區段即機艙、輪轂及葉片中來安裝。由於海域升降式鑽機藉由海底支撐,所以可以高精度執行吊起操作。
歸因於安裝海上風力渦輪機的增大之水深度以及對降低海上風能的成本之需要,新風力渦輪機之標稱功率且因此重量增大。此舉意謂,現有海域升降式鑽機需要用更笨重的起重機來提昇以安裝此等風力渦輪機之更重的部件。然而,即使用更笨重的起重機,針對個別風力渦輪機的托起操作以及依序提昇其個別組件仍然是一個耗時且依賴天氣的過程。
本發明之一目標是使得海上風力渦輪機在風力渦輪機基座上之單一提昇安裝,藉此增大安裝過程的速度。
根據一第一態樣,本發明提供一種用於將一風力渦輪機安裝於一風力渦輪機基座上之總成,該總成包含:一塔架;該塔架上之頂部上的一機艙,該機艙圍繞該塔架之縱向軸線可旋轉;一葉片支撐件,其用於支撐葉片;及至少兩個葉片,該至少兩個葉片由該葉片支撐件沿著該塔架支撐,其中該機艙包含一外殼及用於將該等葉片裝配至該機艙的在該外殼外部之一可旋轉輪轂,其中該輪轂包含至少兩個第一葉片裝配件且其中該等葉片包含一葉片區段及其一個末端處的用於與該輪轂之該等第一葉片裝配件中的一者協作之一第二葉片裝配件,其中該葉片支撐件包含安裝至該塔架之一第一固持件、安裝至該等葉片中之一者之該葉片區段且保持該嚙合葉片區段與該塔架隔開的一第二固持件,及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,該鉸鏈具有其垂直於該塔架之該縱向軸線的鉸鏈軸線,其中該鉸鏈軸線在鉸接時相對於該第一固持件及該第二固持件兩者具有一固定距離,其中該葉片在如下兩個位置之間的圍繞該鉸鏈軸線之一純粹傾斜移動中藉助於該葉片支撐件相對於該塔架可傾斜:一儲存位置,其中該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件彼此隔開;及一裝配位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對準以裝配至彼此。
根據本發明之該總成形成具有葉片之一預裝配之風力渦輪機,該風力渦輪機仍需要組裝至該機艙之該輪轂。該葉片上之該第二葉片裝配件可藉由一純粹傾斜移動亦即在該儲存位置與該裝配位置之間的該傾斜移動期間無該葉片相對於該塔架之平移情況下與該輪轂上之一第一葉片裝配件對準。此操作可在無一起重船實際存在情況下易於在海上執行。該等葉片裝配件之該對準在該總成經組裝且在陸上測試時經提前確保。
在一實施例中,在與該塔架之該縱向軸線平行的一突出部中,該第二葉片裝配件在該儲存位置中在該可旋轉機艙之該輪轂的外接圓外部延伸。此舉允許該機艙之該輪轂在沿著該塔架不受該等葉片妨礙情況下相對於塔
架在一大型角度上旋轉。
在一實施例中,該葉片支撐件之該第二固持件在該葉片之縱向重心附近或縱向重心處與該葉片區段嚙合,藉此該傾斜移動可用相對輕型工具執行。
在一實施例中,該總成包含針對由該葉片支撐件支撐的該葉片之一尖端支撐件,其中該尖端支撐件包含裝配至該塔架之一第三固持件,及一第四固持件,該第四固持件可拆卸地裝配至該葉片之該葉片區段的尖端且在該葉片之該儲存位置中相對於該塔架將該尖端保持於一固定距離。該尖端支撐件沿著該塔架臨時固定該葉片。在釋放了該尖端之後,該葉片可易於朝向其裝配位置傾斜。
在一實施例中,該葉片支撐件包含該第一固持件與該第二固持件之間的一滑動軸承,其用於在一有限行程上平行於該經支撐葉片之該縱向方向相對於該第一固持件平移該第二固持件,其中該有限行程允許該葉片在其裝配位置中在以下兩個位置之間平移:一第一位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對準;及一第二位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對接。該滑動軸承支援該葉片相對於該輪轂自可存在該等葉片裝配件之間的某遊隙之該第一位置至其在該等葉片裝配件之間無遊隙的最終裝配位置的一有限行程。
在其一實施例中,該滑動軸承在該有限行程開始時承載該第二固持件,藉此在該第一位置中,該葉片之重量主要由該葉片支撐件承載。
在一實施例中,該葉片支撐件對於每一葉片包含一第一固持件及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,該鉸鏈具有其垂直於該塔架之該縱向軸線的鉸鏈軸線,其中每一鉸鏈軸線在鉸接時相對於該第一固持件及該第二固持件兩者具有一固定距離,藉此該傾斜操作可針對所有葉片連續地執
行。
在其一實施例中,該等葉片形成一葉片群組,其中該群組之質心係在該塔架之該縱向軸線延伸通過之一假想垂直平面的一側處。
在其一實施例中,該葉片群組之該質心在該機艙之質心的相對側處相對於該假想垂直平面延伸,藉此該塔架在其降低至其風力渦輪機基座時可經垂直懸置。
根據一第二態樣,本發明提供一種用於藉助於一起重船將一海上風力渦輪機安裝於一風力渦輪機基座上的方法,其中該起重船包含具有一甲板之一船體、該甲板上之一起重機及該甲板上的用於安裝一風力渦輪機的一總成,其中該總成包含:一塔架;該塔架上之頂部上的一機艙,該機艙圍繞該塔架之縱向軸線可旋轉;一葉片支撐件,其用於支撐葉片;及至少兩個葉片,該至少兩個葉片由該葉片支撐件沿著該塔架支撐,其中該機艙包含一外殼及用於將該等葉片裝配至該機艙的在該外殼外部之一可旋轉輪轂,其中該輪轂包含至少兩個第一葉片裝配件且其中該等葉片包含一葉片區段及其一個末端處的用於與該輪轂之該等第一葉片裝配件中的一者協作之一第二葉片裝配件,其中該葉片支撐件包含裝配至該塔架之一第一固持件、裝配至該等葉片中之一者之該葉片區段且保持該嚙合葉片區段與該塔架隔開的一第二固持件,及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,該鉸鏈具有垂直於該塔架之該縱向軸線的鉸鏈軸線,其中該鉸鏈軸線在鉸接時相對於該第一固持件及該第二固持件兩者具有一固定距離,其中該葉片在如下兩個位置之間的圍繞該鉸鏈軸線之一純粹傾斜移動中藉助於該葉片支撐件相對於該塔架可傾斜:一儲存位置,其中該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件彼此隔開;及一裝配位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對準以裝配至彼此,其中該方法包含將該起重船運輸至一海上風力渦輪機基座;藉助於該起重機自該甲板提昇該總成且將其塔架安裝
於該風力渦輪機基座上;及根據該純粹傾斜移動將該葉片自其儲存位置傾斜至其裝配位置,藉此該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件變得對準;及將該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件裝配至彼此。
根據本發明之方法藉助於一起重船執行,其中該待安裝之總成具備根據本發明之特徵。該起重船可具有足夠能力以在一個進程中運輸並安裝多個總成,此舉降低每風力渦輪機的總排水時間(vessel time)。
在一實施例中,在與該塔架之該縱向軸線平行的一突出部中,該第二葉片裝配件在該儲存位置中在該可旋轉機艙上之該輪轂的外接圓外部延伸,其中該方法包含將該等葉片中之一者裝配至該輪轂且隨後使該機艙與該經裝配葉片一起旋轉以在此葉片處於其儲存位置時使該機艙與該葉片支撐件中之該葉片對準。
在一個實施例中,該葉片支撐件對於每一葉片包含一第一固持件及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,該鉸鏈具有其垂直於該塔架之該縱向軸線的鉸鏈軸線,其中每一鉸鏈軸線在鉸接時相對於該第一固持件及該第二固持件兩者具有一固定距離,其中該方法包含對於每一葉片使該葉片自其儲存位置傾斜至其裝配位置且將該葉片安裝至該輪轂。
在一實施例中,該起重機使該總成保持為其塔架直立於該風力渦輪機基座上方且與其隔開,其中拉線在該風力渦輪機基座與該塔架之底部之間拉緊,其中該拉線朝向該風力渦輪機基座拉動該塔架。以此方式,該等拉線界定該塔架與該風力渦輪機基座之間的距離,藉此減弱該船之搖擺的不利影響。
在一實施例中,該葉片支撐件在該等葉片裝配至該輪轂之後自該風力渦輪機移除,藉此該葉片支撐件可再用於下一個或下一批總成。
在一實施例中,該起重船之該船體在該起重機之該吊起操作期
間為漂浮的,藉此不需要一費時的托起操作。
在一實施例中,該起重船在該甲板上包含用於安裝風力渦輪機之多個總成,其中該方法包含隨後將該等總成安裝於預定風力渦輪機基座上。
在其一實施例中,對於每一風力渦輪機,該等葉片在該起重船已離開該經安裝塔架之後裝配至該輪轂以安裝該後續總成。該起重船接著僅用於將該等整個總成安裝於該等預定風力渦輪機基座上。在該起重船正安裝下一總成同時,該等葉片之部署及安裝可予以執行。
根據一第三態樣,本發明提供一種用於藉助於一起重船將一海上風力渦輪機安裝於一風力渦輪機基座上的方法,其中該起重船包含具有一甲板之一船體、該甲板上之一起重機及該甲板上用於安裝一風力渦輪機的一總成,其中該總成包含:一塔架;該塔架上之頂部上的一機艙,該機艙圍繞該塔架之縱向軸線可旋轉;一葉片支撐件,其用於支撐葉片;及至少兩個葉片,該至少兩個葉片由該葉片支撐件沿著該塔架支撐,其中該機艙包含一外殼及用於將該等葉片裝配至該機艙的在該外殼外部之一可旋轉輪轂,其中該輪轂包含至少兩個第一葉片裝配件且其中該等葉片包含一葉片區段及其一個末端處的用於與該輪轂之該等第一葉片裝配件中的一者協作之一第二葉片裝配件,其中該葉片支撐件包含裝配至該塔架之一第一固持件及裝配至該等葉片中之一者之該葉片區段且保持該嚙合葉片區段與該塔架隔開的一第二固持件,其中該方法包含將該起重船運輸至一海上風力渦輪機基座,且藉助於該起重機自該甲板提昇該總成並將其該塔架安裝於該風力渦輪機基座上,其中該起重機使該總成保持為其塔架直立於該風力渦輪機基座上方並與其隔開,其中拉線在該風力渦輪機基座與該塔架之底部之間拉緊,其中該等拉線朝向該風力渦輪機基座拉動該塔架。
在任何可能情況下,可個別地應用本說明書中所描述及展示之
各種態樣及特徵。此等個別態樣,具體而言所附申請專利範圍附屬項中所描述之態樣及特徵可作為分割專利申請案的標的。
1:起重船
2:水
3:漂浮船體
4:甲板
5:起重機
6:主船艙或艙室
7:起重機卡鉤
10:風力渦輪機總成
11:塔架
12:機艙
13:輪轂
14a:葉片
14b:葉片
14c:葉片
15a:葉片區段
15b:葉片區段
15c:葉片區段
16a:第二葉片裝配件
16b:第二葉片裝配件
16c:第二葉片裝配件
17a:第一葉片裝配件
17b:第一葉片裝配件
17c:第一葉片裝配件
18:外殼
19:葉片尖端
19a:葉片尖端
19b:葉片尖端
19c:葉片尖端
20:風力渦輪機基座
21:管狀底座或過渡件
22:基座平台
30:葉片尖端支撐件
31:環形軸環
32:連接器
33a:第三固持件
33b:第三固持件
33c:第三固持件
34:條帶
35a:第四固持件
35b:第四固持件
35c:第四固持件
50:葉片支撐件
51a:第一上部環形軸環
51b:第二下部環形軸環
52a:第一軸環區段
52b:第一軸環區段
53a:第二軸環區段
53b:第二軸環區段
54a:第一固持件
54b:第一固持件
54c:第一固持件
55:基座框架
56:頂桿
57:對角線撐臂
58:鉸鏈
59:槽
60:第二固持件
61:基座框架
62:支承架/夾持綁帶
63:夾持綁帶
70:減震總成
71:第一條帶
72:連接器
73:減震器托架
74:減震器
75:活塞
76:中空錐體
77:錐體托架
78:第二條帶
79:連接器
100:索具總成
101:第一提昇金屬絲
102:末端環圈
103:末端環圈
104:鉤環
105:水平管狀撐桿
106:鉤環
107:第二提昇金屬絲
108:末端環圈
109:末端環圈
110:鉤環
111:鉤環
112:第三提昇金屬絲
113:末端環圈
114:末端環圈/下部末端
115:耳軸
150:減震器
151:液壓缸
152:底板
153:第一吊耳
154:頂板
155:第二吊耳
156:圓筒形蓄能器
170:塔架夾持總成
171:本體
172:U形部件
173:管狀桿
174:管狀桿
175:開口
176:夾持構件
177:遙控總成
200:拉動裝置
201:基座框架
202:絞盤
203:鋼製拉線
204:末端環圈
205:鉤環
206:鋼製末端金屬絲
207:末端環圈
208:端珠/末端纜線
220:操控器
221:起重機本體
222:吊桿
223:起重機臂
226:鋼對接板
227:襯套
230:卡鉤
241:第一液壓缸
242:第二液壓缸
250:捕獲器
251:導管
252:槽
A:縱向軸線
B:旋轉軸線
C:鉸鏈軸線
E:水平軸線
F:方向
G:方向
Q:方向
P:方向
L:方向
R:方向
S:圓
將基於所附圖式中展示之例示性實施例闡明本發明,其中:圖1展示將根據本發明之風力渦輪機總成提昇至海上風力渦輪機基座上之起重船;圖2A至圖2F展示風力渦輪機總成以及其葉片支撐件、葉尖支撐件及減震總成的細節;圖2G及圖2H展示減震總成處的替代性組態;圖3展示用於安裝風力渦輪機總成的索具總成;圖4A至圖4D展示風力渦輪機總成於基座上的安裝序列;且圖5A至圖5C展示葉片至輪轂的安裝。
圖1展示將風力渦輪機總成10提昇於海上風力渦輪機基座20上之起重船1。起重船1包含漂浮船體3、甲板4、起重機5及主船艙或艙室6。風力渦輪機基座20包含自水2突出之管狀底座或過渡件21,及附接至該風力渦輪機基座之基座平台22以供人員及設備進入。風力渦輪機總成10包含具有縱向軸線A之塔架11、圍繞塔架11之縱向軸線A在方向P上可旋轉的機艙12、輪轂13及三個葉片14a至14c。葉片14a至14c藉助於葉片支撐件50及葉片尖端支撐件30沿著塔架11附接。在此實例中,為了清楚展示僅一個風力渦輪機總成10,但清楚的是,起重船1可在其甲板4上承載多個風力渦輪機總成10以供其後續安裝。
圖2A展示定位於風力渦輪機基座20上之風力渦輪機總成10。塔
架11可由多個預組裝之區段組成。機艙12包含外殼18,其中在此實例中在該外殼內部具有未圖示之發電機。外殼18外部之輪轂13可圍繞旋轉軸線B在方向Q上旋轉,且具有多個第一葉片裝配件17a至17c。當機艙12圍繞軸線A旋轉360度時,輪轂13之遠端外接圓S。葉片14a至14c包含葉片區段15a至15c且在其一個末端處具有第二葉片裝配件16a至16c。在此實例中,第一葉片裝配件17a至17c包含孔環以收納第二葉片裝配件16a至16c上之對應螺栓。葉片14a至14c藉由葉片支撐件50附接至塔架11,其中葉片尖端19a至19c緊固於葉片尖端支撐件30中。
風力渦輪機總成10在其裝載於起重船1上之前經預組裝並在陸上進行測試。葉片14a至14c、葉片支撐件50及葉片尖端支撐件30經精準地定位,以便確保在葉片14a至14c處於裝配位置時,第一葉片裝配件17a至17c與第二葉片裝配件16a至16c對準且在該等第二葉片裝配件附近。
如圖2B中最佳地展示,葉片支撐件50包含圍繞塔架11夾持之一第一上部環形軸環51a及第二下部環形軸環51b。軸環51a至51b具有覆蓋塔架11之圓周之大約一半的第一軸環區段52a至52b以及覆蓋塔架11之圓周之大約四分之一的兩個第二軸環區段53a至53b。第二軸環區段53a至53b在第一末端處具有至第一軸環區段52a至52b之鉸接連接件,且在另一末端處鎖定於彼此上。軸環51a至51b之內表面具備填料以防止對塔架11之損害。軸環51a至51b皆水平定向,且相對於三個第一固持件54a至54c隔開地裝配。第一固持件54a至54c在此實例中以塔架11之圓周的約20度增量安置於第一軸環區段52a至52b上,藉此葉片14a至14c形成安置於塔架11之同一側上的群組。
第一固持件54a至54c皆具有大體上相同之組合物,一個例示性組合物在下文予以解釋。第一固持件54a具有基座框架55,其經垂直地定向且在其外部末端處附接至第一軸環51a及第二軸環51b且隔開該第一軸環與該第二軸環。頂桿56經水平定向且在第一軸環51a處附接至該基座框架55,且自塔架11
垂直地延伸至第二固持件60。對角線撐臂57支撐頂桿56。
第一固持件54a在頂桿56之外部末端處具有鉸鏈58與鉸鏈銷,其中鉸鏈軸線C垂直於塔架11之縱向軸線A及(如在圖2C中最佳地展示)槽59,該槽允許葉片14a在平行於葉片14a之長度的方向L上在有限距離上方相對於鉸鏈銷滑動。第二固持件60連接至鉸鏈58之相對側,且包含基座框架61,其中鉸鏈58安置於該基座框架之中心稍下方。支承架62在基座框架61之每一末端處適配,且經配置以收納並固持葉片區段15a。支承架62因此經塑形以在其固持位置處與葉片區段15a之本地幾何形狀匹配。支承架62具備夾持綁帶63,該夾持綁帶環繞葉片區段15a從而緊密地遵循其表面以將葉片區段15a夾持至支承架62中。葉片14a可相對於塔架11圍繞鉸鏈軸線C在方向R上進行純粹傾斜運動。在傾斜操作期間,鉸鏈軸線C相對於第一固持件54a及第二固持件60且塔架11之軸線A具有固定距離。在此實例中,確定葉片14a之重心的方位,使得葉片尖端19將朝向塔架11自動地傾斜至儲存位置,在該儲存位置中,第一葉片裝配件17a及第二葉片裝配件16a彼此間隔開。葉片14a可圍繞鉸鏈軸線C傾斜至第一葉片裝配件17a與第二葉片裝配件16a對準的裝配位置。在儲存位置即葉片14a至14c之尖端與塔架11相接之方位中,葉片尖端支撐件30將葉片14a緊固至塔架11。
如在圖2D中最佳地展示,葉片尖端支撐件30包含圍繞塔架11夾持之環形軸環31。軸環31具有覆蓋塔架11之圓周的條帶34,從而具備用於安裝至其塔架11並自該塔架移除的連接器32。軸環31之內表面具備填料以防止對塔架11之損害。在葉片尖端19a至19c與塔架11相接之方位處,軸環31具備第三固持件33a至33c。第四固持件35a至35c可拆卸地裝配至葉片尖端19a至19c且裝配至第三固持件33a至33c以相對於塔架11將葉片尖端19a至19c保持於固定距離。
如圖3中最佳地展示,風力渦輪機總成10藉助於索具總成100附接至起重機5。索具總成100包含如自起重機卡鉤7向下兩個第一提昇金屬絲
101,其在第一末端處具有附接至起重機卡鉤7之末端環圈102及在另一末端處具有附接至鉤環104之末端環圈103。鉤環104附接至水平管狀撐桿105之末端,其保持第一提昇金屬絲101及第二提昇金屬絲107之末端隔開。以此方式,索具總成100之在撐桿105下方之部件自機艙12及塔架11自由懸置。
在撐桿105之兩個末端處,第二提昇金屬絲107藉助於鉤環106在第一末端處與末端環圈108附接。第二提昇金屬絲107在其第二末端處具有末端環圈109,該末端環圈藉助於鉤環110附接至減震器150之第一末端。在減震器150之第二末端處,第三提昇金屬絲112藉助於鉤環111在第一末端處與末端環圈113附接。第二末端與第三提昇金屬絲112之末端環圈114自由地向下懸置,以供在塔架11之下部凸緣附近連接至耳軸115。
索具總成100進一步包含塔架夾持總成170,其在兩個末端處靠近於第三提昇金屬絲112之第一末端連接至該等第三提昇金屬絲。塔架夾持系統170定向於水平平面中,且具有與撐桿105大體相同之長度,且因此以與撐桿105使第一提昇金屬絲101與第二提昇金屬絲107隔開之距離相同的距離保持第三提昇金屬絲112隔開。
塔架夾持總成170包含本體171與水平平面中的U形部件172及兩個管狀桿173、174,該兩個管狀桿各自自U形部件172之一個支腳向外突出至第三提昇金屬絲112中的一者。U形部件172界定用於收納風力渦輪機總成10之塔架11的開口175。開口175可藉由夾持構件176閉合,該夾持構件具有至U形部件172之一個支腳之末端的鉸接連接件且可鎖定至其他支腳。塔架夾持總成具備遙控總成177,從而斷開、封閉及鎖定夾持構件176。
減震器150為已知氣體彈簧之實施,且包含在汽缸座處具有底板152之液壓缸151,該底板具備附接至鉤環110之第一吊耳153。
在汽缸頭處設置頂板154,該頂板具有孔以容納汽缸活塞。活塞
桿設定於其具有第二吊耳155之末端處。在汽缸座與頂板152、154之間,四個圓筒形蓄能器156配置於液壓缸151周圍。蓄能器156經由未圖示之噴嘴與液壓缸151連接。當預定力施加至第二吊耳155時,汽缸活塞將移動。液壓缸151、蓄能器156及噴嘴之組態在風力渦輪機總成10之安裝工作期間提供拉伸及減震。
如圖2E中最佳地展示,風力渦輪機基座20及塔架11具備減震總成70,該減震總成包含在基座20之底座21周圍夾持的第一條帶71。條帶71覆蓋底座21之圓周,且具備用於安裝至底座21並自該底座移除的連接器72。條帶71之內表面具備填料以防止對底座11之損害。在圍繞底座21之圓周等距地隔開之四個方位處,條帶71具備固持減震器74的減震器托架73。減震器74在此實例中為垂直地定向之液壓缸減震器,其中活塞75在底座21之水平上部平面上方延伸。
塔架11在其底部凸緣附近具備收納減震器活塞75的中空錐體76。錐體76在塔架11之圓周周圍的方位對應於減震器74之彼等方位。錐體76藉助於錐體托架77附接至塔架11,該等錐體托架適配至第二條帶78,該第二條帶具有用於安裝至塔架11並自該塔架移除的連接器79。在安裝風力渦輪機總成10期間,中空錐體76將向下推動減震器活塞75,藉此使塔架11承坐於底座21上之衝擊將被減小至最小值。
減震總成70在底座21之圓周上以等間隔間距進一步具備用於風力渦輪機總成10的拉動裝置200。拉動裝置200包含固定至第一條帶71之基座框架201。在基座框架201上,提供絞盤202,該絞盤圍繞筒體具有鋼製拉線203,該拉線在自由末端處具有末端環圈204。絞盤202具備電動或液壓滾筒驅動器與控制器,該控制器在其經啟動時按一偏壓保持拉線203。在相對側處,鋼對接板226自基座框架201延伸,該基座框架具有用於拉線203之孔或一組周圍輥子
以在基座框架201上方垂直地導引拉線203。拉線203通過可沿著拉線203鬆散地滑動的襯套227。
絞盤202可將預拉伸力施加於拉線203上,藉此末端環圈204抵靠襯套227以保持該襯套與對接板226對接。在此位置中,襯套227自對接板226垂直地突出。拉線203之末端環圈204藉助於鉤環205連接至鋼製末端金屬絲206的末端環圈207。末端金屬絲206之直徑大於拉線203之直徑。在相對側處,末端纜繩206與鋼製端珠或末端滾珠208連接。
拉動裝置200包含示意性地以側視圖僅展示於圖2F中的操控器220,該操控器具有起重機本體221,該起重機本體可藉助於未圖示之液壓馬達圍繞水平軸線E旋轉。起重機本體221承載包含吊桿222及起重機臂223的操控器臂。吊桿222具有至起重機本體221之鉸接連接件,且可藉助於第一液壓缸241圍繞水平軸線在方向F上擺動。在相對側處,起重機臂223可藉助於第二液壓缸242在方向G上相對於吊桿222擺動。操控器220之液壓件經遠端控制。起重機臂223之自由末端承載具有適合於捕獲襯套227的卡鉤230,其中襯套227在軸向方向上保持限界於卡鉤230中。
塔架11上之第二條帶78設置於對應於拉動裝置200與捕獲器250之方位處,該等捕獲器包含遠離水2向上彎曲的兩個導管251。導管251平行於彼此自第二條帶78延伸,且向上彎曲至具有遠離塔架11之小角度的定向。導管251在其之間界定槽252,該槽具有如自第二條帶78至曲面之筆直區段及自曲面朝向導管251之自由末端的外張區段。
在展示於圖2G及圖2H中之替代性實施例中,拉動裝置200設置於塔架11上,且捕獲器250設置於基座20上。拉動裝置200具有其固定至第二條帶78之基座框架201,且捕獲器250之導管251自第一條帶71延伸。此外,拉動裝置70及捕獲器250之組態與上述組態相同。
安裝風力渦輪機總成10在使用定位系統操縱在風力渦輪機基座20附近之具有起重機5的起重船1之後執行。當起重船1處於其最終位置時,起重機5將拾取索具總成100且將該索具總成吊起至其靠近於風力渦輪機總成10的位置,其中撐桿105高於機艙12且塔架夾持總成170低於該機艙。
在提昇風力渦輪機總成10之前,夾持總成170之開口175正面像塔架11,且夾持構件176處於開放位置。起重機5在機艙12下方圍繞塔架11緩慢地移動U形部件172。在夾持構件176經遠端操作至閉合位置之後,藉此塔架11緊固於夾持總成170中。第三提昇金屬絲112之下部末端114在塔架11之底部凸緣附近附接至耳軸115。隨後,起重機5施加拉伸力於索具總成100上以確保風力渦輪機總成10之穩定性,且風力渦輪機總成10在船1之甲板8處的未圖示之海洋繫固件被釋放。風力渦輪機總成10自甲板8自由地提昇,且藉由在拉動裝置200直上方之捕獲器250移動至直接在底座21上方之位置,如圖4A中所示。
隨後,操控器220捕獲卡鉤230中之襯套227。吊桿222及起重機臂223朝向塔架11上之對應捕獲器250伸出,藉此拉線203在拉線203上之預拉伸下藉由絞盤202放鬆。以此方式,拉線203在對接板226與嚙合襯套227之間保持大體上筆直。具有端珠208之末端纜線206自鉤環205向下自由地懸垂,其中末端纜線206將端珠208保持於距卡勾230之固定距離處。端珠208經操控至捕獲器250中,且隨後吊桿222及起重機臂223回縮,藉此端珠208經限界,且末端纜線208滑動至筆直槽252的在導管251之間的區段中。將吊桿222及起重機臂223帶回至對接板226中,其中拉線203及末端纜線206初始地鬆散向下懸置。在此階段,操控器220已在塔架11與底座21之間安裝所有拉線202,如圖4B中最佳地展示。
如圖4B至圖4D中所展示,拉線203上之下拉力藉由絞盤202緩慢地增大,直至提昇總成100之減震器150開始放鬆,且因此塔架11向下移動。當
塔架11上之中空錐體76極其近接於底座21上之對應減震器活塞75時,絞盤202停止收緊(pay in)拉線203。在此階段,底座21及塔架11之凸緣的螺栓孔在塔架11之最終放下(set-down)之前對準。對於最終放下,絞盤202收緊拉線203,直至塔架11係在底座21上之最終位置。在風力渦輪機總成10之最終放下操作期間,中空錐體76向下推動減震器活塞75,藉此使塔架11承坐於底座21上之衝擊將被減小至最小值。
在風力渦輪機總成10之最終放下之後,未圖示之快速夾持機構經臨時應用以將塔架11及底座21之凸緣夾持在一起,同時進行永久連接。當應用快速夾持機構時,絞盤202減小拉線203上之力至最小值,且起重機5降低卡鉤7,直至減震器150已將第二吊耳155充分回縮至其頂板154,且第三提昇金屬絲112無拉伸。隨後,端珠208藉由操控器220自捕獲器250移除,且被帶回至其在拉動裝置200上的初始位置。索具總成100藉由以下操作自風力渦輪機總成10釋放:自耳軸115移除第三提昇金屬絲112,遠端地開啟夾持機構176,及移動起重機5遠離風力渦輪機總成。
在圖5A至圖5C中,風力渦輪機總成10展示為安裝於基座20上,其中葉片14a至14c處於其儲存位置。為了將第一葉片14a安裝至輪轂13,葉片尖端19a藉由移除第四固持件35a自葉片尖端30釋放。隨後,葉片14a圍繞鉸鏈軸線C在方向R上自其儲存位置傾斜至其裝配位置,藉此第二葉片裝配件16a與第一葉片裝配件17a對準。第二葉片裝配件16上之螺栓靠近第一葉片裝配件17a之對應孔。兩個葉片裝配件16a、17a藉由在方向L上由諸如絞纜提昇機之未圖示拉動裝置拉動葉片14a而對接,藉此第二固持件60與葉片14a一起沿著鉸鏈58之槽59滑動。最終連接藉由將螺母置放於螺栓上且將其旋緊來進行。最後,夾持綁帶62自葉片區段15a移除。
隨後,使輪轂圍繞軸線B在方向Q上旋轉120度,從而移動第一
葉片14a遠離第二葉片14b。機艙12圍繞其軸線A旋轉至輪轂13與第二葉片14b成直線的位置。以此方式,後續第一葉片裝配件17b移動至該位置以收納對應第二葉片裝配件16b。第二葉片14b及第三葉片14c以上文針對第一葉片14a相同之方式安裝。
在葉片14a至14c之最終安裝之後,葉片支撐件50、葉片尖端支撐件30及減震總成70連接至機艙12中的未圖示絞盤。絞盤將該等葉片支撐件、葉片尖端支撐件及減震總成降低至基座平台22,葉片支撐件、葉片尖端支撐件及減震總成藉由未圖示之輔助船自該基座平台移除以將葉片支撐件、葉片尖端支撐件及減震總成運送回至風力渦輪機總成10的陸上總成工作場地。
陸上預組裝風力渦輪機總成10相較於海上總成為更安全、更快速且更低廉的,此係由於工作在受控環境下執行。在陸上將葉片14a至14c預組裝至輪轂13上歸因於當前風力渦輪機之大型大小並非一選項。風力渦輪機總成10在其被裝載於起重船1上之前在陸上預組裝。葉片14a至14c、葉片支撐件50及葉片尖端支撐件30經精準地定位,以便確保在葉片14a至14c處於裝配位置時,第一葉片裝配件17a至17c與第二葉片裝配件16a至16c較佳地對準且在該等第二葉片裝配件附近。
藉由使用根據本發明之葉片支撐件50,葉片14a至14c附接至塔架11以作為風力渦輪機總成10的部分安裝。葉片支撐件50提供更簡單方法以在海上將葉片14a至14c安裝至輪轂13而不使用起重機5。藉由僅在方向R上圍繞鉸鏈軸線C傾斜葉片,第一葉片裝配件17a至17c與第二葉片裝配件16a至16c對準,且在該等第二葉片裝配件附近。
應理解,包括上文描述以說明較佳實施例之操作且並不意謂限制本發明之範圍。自以上論述,所屬領域中具通常知識者將顯而易見將由本發明之範圍涵蓋的許多變化。
1:起重船
2:水
3:漂浮船體
4:甲板
5:起重機
6:主船艙或艙室
7:起重機卡鉤
10:風力渦輪機總成
11:塔架
12:機艙
13:輪轂
14a:葉片
14b:葉片
14c:葉片
16a:第二葉片裝配件
16b:第二葉片裝配件
16c:第二葉片裝配件
17c:第一葉片裝配件
20:風力渦輪機基座
21:管狀底座或過渡件
22:基座平台
30:葉片尖端支撐件
50:葉片支撐件
70:減震總成
100:索具總成
A:縱向軸線
Claims (19)
- 一種用於將一風力渦輪機安裝於一風力渦輪機基座上之總成,該總成包含:一塔架;該塔架上之頂部上的一機艙,該機艙圍繞該塔架之縱向軸線可旋轉;一葉片支撐件,其用於支撐葉片;及至少兩個葉片,該至少兩個葉片由該葉片支撐件沿著該塔架支撐,其中該機艙包含一外殼及用於將該等葉片裝配至該機艙的在該外殼外部之一可旋轉輪轂,其中該輪轂包含至少兩個第一葉片裝配件且其中該等葉片包含一葉片區段及其一個末端處的用於與該輪轂之該等第一葉片裝配件中的一者協作之一第二葉片裝配件,其中該葉片支撐件包含安裝至該塔架之一第一固持件、安裝至該等葉片中之一者之該葉片區段且保持該嚙合葉片區段與該塔架隔開的一第二固持件,及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,該鉸鏈具有其垂直於該塔架之該縱向軸線的鉸鏈軸線,其中該鉸鏈軸線在鉸接時相對於該第一固持件及該第二固持件兩者具有一固定距離,其中該葉片在如下兩個位置之間的圍繞該鉸鏈軸線之一純粹傾斜移動中藉助於該葉片支撐件相對於該塔架可傾斜:一儲存位置,其中該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件彼此隔開;及一裝配位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對準以裝配至彼此。
- 如請求項1所述之總成,其中在與該塔架之該縱向軸線平行的一突出部中,該第二葉片裝配件在該儲存位置中在該可旋轉機艙之該輪轂的外接圓外部延伸。
- 如請求項1所述之總成,其中該葉片支撐件之該第二固持件在該葉片之縱向重心附近或縱向重心處與該葉片區段嚙合。
- 如請求項1所述之總成,其中該總成包括一葉片尖端支撐件,該葉片尖端支撐件在葉片固定到塔架的尖端處將葉片固定在儲存位置。
- 如請求項1所述之總成,其中該總成包含針對由該葉片支撐件支 撐的該葉片之一葉片尖端支撐件,其中該葉片尖端支撐件包含裝配至該塔架之一第三固持件,及一第四固持件,該第四固持件可拆卸地裝配至該葉片之該葉片區段的尖端且在該葉片之該儲存位置中相對於該塔架將該尖端保持於一固定距離。
- 如請求項1所述之總成,其中該葉片支撐件包含該第一固持件與該第二固持件之間的一滑動軸承,其用於在一有限行程上平行於該經支撐葉片之該縱向方向相對於該第一固持件平移該第二固持件,其中該有限行程允許該葉片在其裝配位置中在以下兩個位置之間平移:一第一位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對準;及一第二位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對接。
- 如請求項6所述之總成,其中該滑動軸承在該有限行程開始時承載該第二固持件。
- 如請求項1所述之總成,其中該葉片支撐件對於每一葉片包含一第一固持件及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,該鉸鏈具有其垂直於該塔架之該縱向軸線的鉸鏈軸線,其中每一鉸鏈軸線在鉸接時相對於該第一固持件及該第二固持件兩者具有一固定距離。
- 如請求項8所述之總成,其中該等葉片形成一葉片群組,其中該群組之質心係在該塔架之該縱向軸線延伸通過之一假想垂直平面的一側處。
- 如請求項9所述之總成,其中該葉片群組之該質心在該機艙之質心的相對側處相對於該假想垂直平面延伸。
- 一種用於藉助於一起重船將一海上風力渦輪機安裝於一風力渦輪機基座上的方法,其中該起重船包含具有一甲板之一船體、該甲板上之一起重機及該甲板上的用於安裝一風力渦輪機的一總成,其中該總成包含:一塔架;該塔架上之頂部上的一機艙,該機艙圍繞該塔架之縱向軸線可旋轉;一葉 片支撐件,其用於支撐葉片;及至少兩個葉片,該至少兩個葉片由該葉片支撐件沿著該塔架支撐,其中該機艙包含一外殼及用於將該等葉片裝配至該機艙的在該外殼外部之一可旋轉輪轂,其中該輪轂包含至少兩個第一葉片裝配件且其中該等葉片包含一葉片區段及其一個末端處的用於與該輪轂之該等第一葉片裝配件中的一者協作之一第二葉片裝配件,其中該葉片支撐件包含裝配至該塔架之一第一固持件、裝配至該等葉片中之一者之該葉片區段且保持該嚙合葉片區段與該塔架隔開的一第二固持件,及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,該鉸鏈具有垂直於該塔架之該縱向軸線的鉸鏈軸線,其中該鉸鏈軸線在鉸接時相對於該第一固持件及該第二固持件兩者具有一固定距離,其中該葉片在如下兩個位置之間的圍繞該鉸鏈軸線之一純粹傾斜移動中藉助於該葉片支撐件相對於該塔架可傾斜:一儲存位置,其中該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件彼此隔開;及一裝配位置,其中該第一葉片裝配件與該第二葉片裝配件對準以裝配至彼此,其中該方法包含將該起重船運輸至一海上風力渦輪機基座;藉助於該起重機自該甲板提昇該總成且將其塔架安裝於該風力渦輪機基座上;及根據該純粹傾斜移動將該葉片自其儲存位置傾斜至其裝配位置,藉此該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件變得對準;及將該第一葉片裝配件及該第二葉片裝配件裝配至彼此。
- 如請求項11所述之方法,其中在與該塔架之該縱向軸線平行的一突出部中,該第二葉片裝配件在該儲存位置中在該可旋轉機艙上之該輪轂的外接圓外部延伸,其中該方法包含將該等葉片中之一者裝配至該輪轂且隨後使該機艙與該經裝配葉片一起旋轉以在此葉片處於其儲存位置時使該機艙與該葉片支撐件中之該葉片對準。
- 如請求項11或12所述之方法,其中該總成包含一葉片尖端支撐件,該葉片尖端支撐件在葉片固定到塔架的尖端處將葉片固定在儲存位置。
- 如請求項11所述之方法,其中該葉片支撐件對於每一葉片包含一第一固持件及該第一固持件與該第二固持件之間的一鉸鏈,該鉸鏈具有其垂直於該塔架之該縱向軸線的鉸鏈軸線,其中每一鉸鏈軸線在鉸接時相對於該第一固持件及該第二固持件兩者具有一固定距離,其中該方法包含對於每一葉片使該葉片自其儲存位置傾斜至其裝配位置且將該葉片裝配至該輪轂。
- 如請求項11所述之方法,其中該起重機使該總成保持為其塔架直立於該風力渦輪機基座上方且與其隔開,其中拉線在該風力渦輪機基座與該塔架之底部之間拉緊,其中該拉線朝向該風力渦輪機基座拉動該塔架。
- 如請求項11所述之方法,其中該葉片支撐件在該等葉片裝配至該輪轂之後自該風力渦輪機移除。
- 如請求項11所述之方法,其中該起重船之該船體在該起重機之該吊起操作期間為漂浮的。
- 如請求項11所述之方法,其中該起重船在該甲板上包含用於安裝風力渦輪機之多個總成,其中該方法包含隨後將該等總成安裝於預定風力渦輪機基座上。
- 如請求項18所述之方法,其中對於每一風力渦輪機,該等葉片在該起重船已離開該經安裝塔架之後裝配至該輪轂以安裝該後續總成。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |