TWI780628B - 移動式抬升設備以及用於運輸風力渦輪機組件的方法及系統 - Google Patents

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丹麥商西門子歌美颯再生能源公司
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Abstract

用於抬升安裝有風力渦輪機之組件(21)的運輸框架，尤其是扁平的運輸框架(2)，尤其是用於移除或放置在扁平的運輸框架(2)下方之至少一個自推進運輸機(14)的移動式抬升設備(4)，其包含：上部(6)，具有用於連接至待抬升之扁平的運輸框架(2)的連繫裝置(7)；下部(5)，用於將移動式抬升設備(4)支撐在地面上；及抬升機構(10)，其將下部(5)連接至上部(6)，用於使上部(6)相對於下部(5)線性垂直移動。

Description

移動式抬升設備以及用於運輸風力渦輪機組件的方法及系統
本發明有關用於抬升尤其是扁平的運輸框架之移動式抬升設備，風力渦輪機的組件安裝在運輸框架上。本發明更有關用於在船舶上運輸風力渦輪機之組件、尤其是風力渦輪發電機的組件及/或包含風力渦輪發電機之組件的方法及系統，其中此組件安裝於尤其是扁平之運輸框架上。
對於通常重達數噸的風力渦輪機來說，重型、緊湊型組件之運輸仍然是一項挑戰。用於此類重型組件的範例尤其包括完全組裝的風力渦輪發電機組件(機艙、發電機及輪轂)、部分組裝的風力渦輪發電機組件(機艙及發電機)及作為個別組件之輪轂、發電機及/或機艙。已知二個一般概念，以允許在船舶上運輸此種組件。
第一概念已知為滾裝/滾卸(RORO)。於此方法中，使用自推進模組化運輸機(SPMT)或其他自推進運輸機將組件滾裝至船舶上及從船舶上滾卸。為了施行此操作，將組件安裝在笨重且昂貴之軸隧框架上。
於稱為吊上/吊下(LOLO)的替代方法中，可將組件安裝在更便宜且不太複雜之扁平的運輸框架上，然而，此船舶需要配備起重機等，以將框架上之組件吊起至船舶上。
與LOLO相比，RORO允許更快速的裝載/卸載，使其成為較便宜之選擇，然而，扁平的框架不適合RORO概念，因為SPMT或另一自推進運輸機無法由沒有軸隧之框架釋放。
本發明之目的是允許在RORO方法中使用較便宜之無軸隧的扁平運輸框架。
此目的係藉由提供根據獨立請求項之抬升設備、方法及系統來達成。於附屬請求項中敘述有利的實施例。
本發明之移動式抬升設備可使用於在尤其是沒有軸隧之情況下抬升尤其是扁平的運輸框架，風力渦輪機之組件安裝於運輸框架上，尤其是用於移除或放置在框架下方的至少一個自推進模組化運輸機，其中移動式抬升設備包含：上部，具有用於連接至待抬升的運輸框架之連繫裝置；下部，用於將抬升設備支撐在地面上；及抬升機構，其將下部連接至上部，用於使上部相對於下部線性垂直移動。
因此，抬升設備提供專用連繫裝置，用於連接至定位在船舶上的運輸框架。此連繫裝置至少垂直向下、不必於每一方向中提供運動耦接、尤其是附接。亦即，在抬升期間，運輸框架可藉由重力附接。然而，如下面將進一步詳述，此連繫裝置之多種變化是可想到的。
本發明之移動式抬升設備可較佳地以自推進方式移動至具有於其上的組件之運輸框架或此運輸框架移開，且其尺寸明顯小於具有此組件的框架，例如小於承載組件的運輸框架之尺寸的十分之一以下。意指至少三個抬升設備可使用來抬升、亦即頂起具有安裝在其上的組件之運輸框架。這允許於裝載及定位在船舶上之後由運輸框架下方移除自推進運輸器，其中較佳地使用SPMT。當要卸載於其上安裝有組件的運輸框架時，可再次使用至少三個、較佳是至少四個抬升設備抬升/頂起運輸框架，使得至少一個自推進運輸機、尤其是SPMT可再次放置於框架下方，且一旦藉由抬升設備將其相應地降低時承載框架。
因此，在本發明之一態樣中提供用於在船舶上運輸風力渦輪機的組件、尤其是風力渦輪發電機之組件及/或包含風力渦輪發電機的組件之方法，其中此組件安裝於尤其是扁平的運輸框架上、尤其是沒有軸隧之運輸框架，其中此方法包含以下步驟：使用至少一個自推進運輸機、尤其是SPMT，將組件滾裝至船舶上； 使用至少三個尤其是根據本發明的移動式抬升設備來抬升具有此組件之運輸框架；由被抬升的運輸框架下方移除至少一個自推進運輸機；使用抬升設備降低此運輸框架，以使其安置在地面上；及移除抬升設備。
較佳是，此方法可更包含：用船舶將運輸框架上的組件運輸至目的地；在此目的地，使用移動式抬升設備抬升具有此組件之運輸框架；將至少一個自推進運輸機定位於被抬升的運輸框架下方；使用抬升設備將框架降低至此至少一個自推進運輸器上；移除抬升設備；使用至少一個自推進運輸機從船舶滾卸此組件。
尤其是，將抬升設備連接至運輸框架包含使用連繫裝置將上部連接、尤其是附接至運輸框架。所使用之船舶尤其可為供水船、例如海船。以此方式，風力渦輪機組件可運輸至將要裝配風力渦輪機的海上目的地。
如業已提及，較佳是使用至少四個抬升設備。尤其是，一個抬升設備可放置在較佳為至少實質上矩形之運輸框架的每一角落處。然而，使用多於四個抬 升設備、例如至少六個抬升設備係亦可能的，其中，例如，二個額外之抬升設備可沿著至少實質上矩形的運輸框架之長邊至少實質上放置在中間。
總之，可於配備RORO方法的低成本船舶上使用不帶軸隧之低成本扁平的運輸框架。可使用SPMT或沒有起重機之類似自推進運輸機來裝載及卸載運輸框架上的組件。
在較佳實施例中，抬升設備之下部可包含形成自推進裝置的輪子及驅動機構。以此方式，抬升設備可自動地移動，其中，尤其是，提供感測器及控制裝置以使抬升設備能夠自主移動至其關於運輸框架之各自連接位置係亦可能的。
關於根據本發明之方法，具有自推進裝置的抬升設備因此可自動地移動至其在運輸框架處之各自連接位置。尤其是，移動式抬升設備可至少部分自主地移動至它們各自的連接位置。
於較佳實施例中，下部可進一步包含地面支撐表面，且輪子能為可縮回的及/或可移動的，以允許地面支撐表面降低至地面。以此方式，當要抬升運輸框架及安裝在其上之組件的沈重負載時，抬升設備可牢固地支撐於地面上。亦即，輪子之縮回及/或移離較佳地發生在抬升設備連接至運輸框架之前，或於抬升設備必需承載運輸框架及組件的重量之前。在本發明中採用的縮回及/或移動機構業已由現有技術中得知，且在此無需詳細闡述。
抬升機構可包含至少一個伸縮桿、尤其是至少二個伸縮桿。例如，伸縮桿可包含液壓活塞及/或至少一個藉由電動馬達驅動之螺紋桿。因此，儘管較佳地以液壓及/或電力方式、尤其是藉由移動螺紋桿來提供用於抬升運輸框架之力量，當然亦可採用其他選項來提供抬升力。
關於連繫裝置，其可包含軸頸及/或鉤子及/或栓銷及/或吊環及/或墊板孔眼作為至少一個連接構件。較佳地，至少一個連接構件匹配運輸框架的對應連接構件。較佳地，每一抬升設備之連繫裝置可包含吊環或鉤子，而運輸框架包含用於每一抬升設備的對應連接構件、尤其是軸頸、栓銷、墊板孔眼、或鉤子，其中，將抬升設備連接至運輸框架，吊環或鉤子接合對應之連接構件。在較佳實施例中，可撓吊環可使用作抬升設備的連接構件。此吊環可例如由纖維材料所製成。此等纖維材料大致上非常堅固，且因此能夠支撐較大重量，像於其上安裝有組件之運輸框架。於另一方面，運輸框架可包含適合將吊環包圍在其周圍的連接構件。較佳地，這可為設在運輸框架之一側的連接位置處之軸頸。
因此，於具體的較佳實施例中，抬升設備可包含二個伸縮桿，其中尤其是中空圓柱形之導引管件安裝至下部。上部緊固在伸縮桿的頂部上，並可於二個伸縮桿之間的空間中包含作為連繫裝置之連接構件的吊環。以此方式，當吊環繞掛在運輸框架之對應連接構件、尤其是軸頸時，為所連接的運輸框架提供圓柱形、 強韌及牢固之支撐。然後，當抬升運輸框架時，此運輸框架將懸掛在所採用的抬升設備之吊環中。
於具體的有利實施例中，至少抬升設備共同地、尤其是同步地及/或基於至少一使用者輸入而藉由中央控制裝置所控制。因此，較佳的是在中央控制裝置中控制整個過程，其中，例如，可為每一抬升設備分配一連接位置，自動地移動至各自之連接位置，於此位置中可手動或自動地建立連接。在與運輸框架建立連接之後，可同步地控制抬升設備以將運輸框架及安裝於其上的組件抬升至預定高度，使得自推進運輸器可如所敘述地被移除或定位在運輸框架下方。此定位或移除亦可藉由中央控制裝置所控制。於移除或定位自推進運輸機之後，可控制抬升設備的抬升機構以降低運輸框架，直至其分別擱置在地面上或至少一個自推進運輸機上。於手動或自動釋放抬升設備、尤其是連繫裝置與運輸框架之間的連接之後，中央控制裝置可控制抬升設備以自動地移離運輸框架。
在此點要注意的是，原則上亦可能自動地定位連接位置且自動地將抬升設備驅動至這些連接位置。例如，能藉由對應之感測器所偵測的標記可放置於運輸框架之連接構件處或附近。
本發明亦有關用於在船舶上運輸風力渦輪機的組件之系統，風力渦輪機的組件尤其是風力渦輪發電機及/或包含風力渦輪發電機之組件，此系統包含： 尤其是扁平的運輸框架，尤其是沒有軸隧，用於在其上安裝此組件；及至少三個、尤其是至少四個根據本發明之移動式固定設備；其中每一固定設備的連繫裝置包含連接構件，此連接構件適於接合此運輸框架的對應連接構件。
關於根據本發明之固定設備及方法的所有標記及特徵類似地應用於根據本發明之運輸系統，使得達成相同的優點。尤其是，扁平之運輸框架可具有較短的支腳或沒有用於站立之支腳，但是可替代地具有連接構件、尤其是在一側。於較佳實施例中，每一固定設備的連繫裝置之連接構件可為或包含吊環，而運輸框架的連接構件可為或包含軸頸。
如上所述，根據本發明之系統亦可包含至少一個自推進運輸機及/或至少一個中央控制裝置。
1:系統
2:扁平的運輸框架
3:安裝裝置
4:移動式抬升設備
5:下部
6:上部
7:連繫裝置
8:連接構件
9:連接構件
10:抬升機構
11:伸縮桿
12:輪子
13:驅動機構
14:自推進運輸機
15:自推進模組化運輸機
16:中央控制裝置
17:液壓活塞
18:翼片
19:吊環
20:地面支撐表面
21:組件
22:船舶
23:箭頭
24:箭頭
25:箭頭
26:箭頭
27:箭頭
28:箭頭
由結合附圖所考慮的以下詳細敘述，本發明之其他目的及特徵將變得顯而易見。然而，附圖僅是只為說明目的而設計之原理草圖，且不限制本發明。附圖顯示：圖1係根據本發明的系統之示意性概觀；圖2係移動式抬升設備的具體實施例；圖3係將風力渦輪機之組件運輸進入船舶；圖4係將抬升設備移動至連接位置；圖5係將抬升設備連接至運輸框架； 圖6係抬升運輸框架及組件；圖7係移除SPMT；圖8係降低運輸框架及組件；及圖9係移除抬升設備。
圖1顯示用於運輸根據本發明的風力渦輪機組件之系統1的組件之原理附圖。系統1包含扁平的運輸框架2，此運輸框架具有簡單、具成本效益之結構，且尤其是不包含軸隧。此扁平的運輸框架2例如係由上述之LOLO運輸方法已知。如在本技術領域中原則上已知，扁平的運輸框架2包含用於安裝組件的安裝裝置3。
在此實施例中，運輸系統1更包含四個移動式抬升設備4，但亦可包含另外之移動式抬升設備4、例如六個以上的抬升設備。移動式抬升設備4通常包含下部5及上部6，其中上部6包含具有至少一個連接構件8之連繫裝置7，此連接構件8適於接合扁平的運輸框架2的對應連接構件9。例如，如下面將進一步解釋，連繫裝置7之連接構件8可為吊環，而扁平的運輸框架2的對應連接構件9可為軸頸，吊環可繞掛在軸頸。
移動式抬升設備4更包含抬升機構10，於此案例中，抬升機構包含二個伸縮桿11，此等伸縮桿11又可包含液壓活塞或藉由電動馬達所驅動之螺紋桿。
為了建立移動式抬升設備4的移動性，下部5包含輪子12及驅動機構13，以形成自推進裝置。
在此實施例中之運輸系統1更包含二個自推進運輸機14，於此案例中，包含二個SPMT 15。SPMT 15及移動式抬升設備4、尤其是它們的抬升機構11及它們之驅動機構13可藉由中央控制裝置16所控制，此中央控制裝置可與SPMT 15及移動式抬升設備4無線通訊。尤其是，可實施SPMT 15及移動式抬升設備4的至少部分自主操作，尤其是亦藉由提供對應之感測器(未示出)來實施。
圖2顯示移動式抬升設備4的示範具體實施例。在此案例中，移動式抬升設備4包含二個伸縮桿11，每一伸縮桿11包含液壓活塞17。伸縮桿11進一步藉由將翼片18穩定於下部5上所支撐。在此等伸縮桿11之間的中間定位具有作為連接構件8之吊環19的連繫裝置7。輪子12可縮回進入下部5之基板，使得地面支撐表面20擱置於地面上，而提供移動式抬升設備4的牢固站立。
系統1可使用於根據本發明之方法中，如現在將相對於圖3至圖9所說明。
在圖3中，風力渦輪機之組件21業已安裝於扁平的運輸框架2上，而扁平的運輸框架2又支撐在SPMT 15上，使得組件21可滾裝至適於供上述RORO方法的使用之船舶22上。藉由箭頭23指示此裝載過程。在此案例中，船舶22係海船。
如圖4中所顯示，具有組件21的扁平的框架2已抵達其在船舶22上之存儲位置。作為此方法中的下一步驟，於此案例中，將四個移動式抬升設備4移動至藉由扁平的運輸框架2之連接構件所界定的對應連接位置。這是藉如箭頭24所指示。一旦抵達連接位置，移動式抬升設備4就連接至扁平的運輸框架2，如圖5中所顯示。將吊環19繞掛在扁平的運輸框架2之連接構件9，使得當伸縮桿11抬升上部6時，對應連接構件9、尤其是軸頸懸掛於使用作為連接構件8的吊環19中。
如圖6中所顯示，所有移動式抬升設備4之抬升機構10現在藉由控制裝置16同步地控制，以均勻地抬升帶有組件21的扁平的運輸框架2，扁平的運輸框架2現在自由地懸掛於移動式抬升設備4之吊環19中且不再擱置於SPMT 15上。藉由箭頭25指示此抬升過程。
因此，如圖7中所顯示，現在可由扁平的運輸框架2下方移除SPMT 15。
如圖8中所顯示，於已根據箭頭26移除SPMT 15之後，如箭頭27所指示，再次同步地控制移動式抬升設備4的抬升機構10，以將於其上安裝有組件21之扁平的運輸框架2降低至地面。
在此之後，如藉由圖9中的箭頭28所指示，將具有風力渦輪機之組件21之扁平的運輸框架2牢固地儲存於船舶22中，並可將移動式抬升設備4由扁平的運輸框架2拆下且移除。
如果稍後在船舶22已抵達其目的地之後，要卸載扁平的運輸框架2上的組件21，則實質上以相反順序施行上述步驟，亦即，將移動式抬升設備4移入連接至扁平的運輸框架2之連接位置，將扁平的運輸框架2抬升，於扁平的運輸框架2下方移動SPMT 15，將扁平的運輸框架2再次降低，使得其擱置在SPMT 15上並藉由SPMT 15所支撐，移除此移動式抬升設備4，並可藉由將組件21由船舶22滾卸而將其卸載。
應注意，於此範例中，組件21被顯示為包含機艙及輪轂的組件21，而機艙具有容納在其中之風力渦輪發電機。然而，組件21亦可為風力渦輪發電機本身、不具有發電機的機艙或輪轂、或於收容有發電機之機艙。當然，如上所述，亦可運輸風力渦輪機的其他組件。
儘管已參考較佳實施例詳細地敘述本發明，但是本發明不限於所揭示之範例，熟諳人員能夠由所揭示的範例得出其他變型而未脫離本發明之範圍。
1:系統
2:扁平的運輸框架
3:安裝裝置
4:移動式抬升設備
5:下部
6:上部
7:連繫裝置
8:連接構件
9:連接構件
10:抬升機構
11:伸縮桿
12:輪子
13:驅動機構
14:自推進運輸機
15:自推進模組化運輸機
16:中央控制裝置

Claims (14)

  1. 一種用於在船舶(22)上運輸風力渦輪機之組件(21)之方法，其中該組件(21)安裝於扁平的運輸框架(2)上，該方法包含以下步驟：使用至少一個自推進運輸機(14)，將該組件(21)滾裝至該船舶(22)上；使用至少三個移動式抬升設備(4)以從該至少一個自推進運輸機(14)抬升具有該組件(21)的該扁平的運輸框架(2)；由被抬升的該扁平的運輸框架(2)下方移除該至少一個自推進運輸機(14)；使用該等移動式抬升設備(4)降低該扁平的運輸框架(2)，以使其安置在地面上；及移除該等移動式抬升設備(4)。
  2. 如請求項1之方法，其中該等移動式抬升設備(4)係用於抬升安裝有該風力渦輪機之該組件(21)的該扁平的運輸框架(2)之移動式抬升設備(4)，其係用於移除或放置在該扁平的運輸框架(2)下方之該至少一個自推進運輸機(14)，每一移動式抬升設備(4)包含：上部(6)，具有用於連接至待抬升的該扁平的運輸框架(2)之連繫裝置(7)；下部(5)，用於將該移動式抬升設備(4)支撐在地面上；及抬升機構(10)，其將該下部(5)連接至該上部(6)，用於使該上部(6)相對於該下部(5)線性垂直移動。
  3. 如請求項2之方法，其中該下部(5)包含形成自推進裝置之輪子(12)及驅動機構(13)。
  4. 如請求項3之方法，其中該下部(5)更包含地面支撐表面(20)，且該等輪子(12)係可縮回的及/或移動的，以允許該地面支撐表面(20)降低至該地面。
  5. 如請求項2至4中任一項之方法，其中該抬升機構(10)包含至少一個伸縮桿(11)。
  6. 如請求項5之方法，其中該伸縮桿(11)包含液壓活塞(17)及/或藉由電動馬達所驅動之至少一螺紋桿。
  7. 如請求項2至4中任一項之方法，其中該連繫裝置(7)包含軸頸及/或鉤子及/或栓銷及/或吊環(19)及/或墊板孔眼作為至少一個連接構件(8)，及/或該至少一個連接構件(8)與該扁平的運輸框架(2)的對應連接構件(9)匹配。
  8. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該方法更包含：用該船舶(22)將該扁平的運輸框架(2)上的該組件(21)運輸至目的地；在該目的地，使用該等移動式抬升設備(4)抬升具有該組件(21)之該扁平的運輸框架(2)；將該至少一個自推進運輸機(14)定位於被抬升的該扁平的運輸框架(2)下方；使用該等移動式抬升設備(4)將該扁平的運輸框架(2)降低至該至少一個自推進運輸器(14)上； 移除該等移動式抬升設備(4)；使用該至少一個自推進運輸機(14)從該船舶(22)滾卸該組件(21)。
  9. 如請求項1至4中任一項之方法，其中該移動式抬升設備(4)具有如請求項3的自推進裝置，其中該等移動式抬升設備(4)自動地移動至它們在該扁平的運輸框架(2)處之連接位置。
  10. 如請求項9之方法，其中該等移動式抬升設備(4)至少部分自主地移動至它們的連接位置。
  11. 如請求項1至4中任一項之方法，其中至少該移動式抬升設備(4)係藉由中央控制裝置(16)共同地及/或基於至少一用戶輸入所控制。
  12. 如請求項1至4中任一項之方法，其中每一移動式抬升設備(4)的連繫裝置(7)包含吊環(19)或鉤子，而該扁平的運輸框架(2)包含用於每一移動式抬升設備(4)的對應之連接構件(9)，其中，為了將該移動式抬升設備(4)連接至該扁平的運輸框架(2)，該吊環(19)或鉤子與該對應之連接構件(9)接合。
  13. 一種用於在船舶(22)上運輸風力渦輪機之組件(21)的系統(1)，該系統(1)包含：一扁平的運輸框架(2)，用於安裝該組件(21)及支撐該組件(21)在船舶的地面上；至少一個自推進運輸機(14)；及至少三個移動式抬升設備(4)，係用於抬升安裝有該風力渦輪機之該組件(21)的該扁平的運輸框架(2)，其係用 於移除或放置在該扁平的運輸框架(2)下方之該至少一個自推進運輸機(14)，每一移動式抬升設備(4)包含：上部(6)，具有用於連接至待抬升的該扁平的運輸框架(2)之連繫裝置(7)；下部(5)，用於將該移動式抬升設備(4)支撐在地面上；及抬升機構(10)，其將該下部(5)連接至該上部(6)，用於使該上部(6)相對於該下部(5)線性垂直移動；其中該移動式抬升設備(4)之連繫裝置(7)包含連接構件(8)，該連接構件(8)適於接合該扁平的運輸框架(2)的對應連接構件(9)。
  14. 如請求項13的系統，其中該系統更包含至少一個中央控制裝置(16)。
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