TWI836357B - 離岸安裝具有維護工作台的風力渦輪機之方法以及具有維護工作台的風力渦輪機 - Google Patents
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Abstract
描述一種離岸安裝一風力渦輪機(1)之方法。該風力渦輪機(1)包括一基座(9)、一塔架(2)、一機艙(3)、及複數個葉片(6)。該方法包括步驟：a)安裝該基座(9)於一海底(S)上或上方；b)直接安裝該塔架(2)於該基座(9)，其中該塔架(2)包括一對接裝置，用於對接一維護工作台(10)，該維護工作台係構造成由維修人員出入；c)安裝該機艙(3)至該塔架(2)；及d)安裝該複數個葉片(6)至該機艙(3)。
Description
本發明關於一種離岸安裝風力渦輪機之方法，及一種風力渦輪機。
一習知風力渦輪機包括一基座、一塔架、一機艙、及複數個葉片。一過渡件係配置成某種介於該基座與該塔架之間的配接器。一維護工作台係配置於該過渡件之一上部處。在該習知風力渦輪機中，該基座、該過渡件、及該塔架係嵌套於彼此。該習知風力渦輪機係藉安裝該基座於一海底上或上方；安裝該過渡件於該基座頂上；及安裝該塔架於該過渡件頂上之步驟而安裝。最後，該機艙係安裝至該塔架，且該複數個葉片係安裝至該機艙。在另一習知風力渦輪機中，該風力渦輪機包括一管架基座，一維護工作台係在安裝該塔架至該管架基座前，一體地安裝至該管架基座。
在此等先前技藝的風力渦輪機二者中，該維護工作台係安裝至該基座。這需要額外結構及/或龐大成本之離岸裝設時間。
本發明之目的係提供一種離岸安裝具有維護工作台的風力渦輪機之簡化且較不昂貴的方法。該目的係藉獨立請求項之標的達成。本發明係如附屬請求項中提出者進一步發展。
依據本發明之一第一形態，提供一種離岸安裝一風力渦輪機之方法。該風力渦輪機包括一基座、一塔架、一機艙、及複數個葉片。該方法之步驟包括：a)安裝該基座於一海底上或上方；b)直接安裝該塔架於該基座，其中該塔架包括一對接裝置，用於對接一維護工作台，該維護工作台係構造成由維修人員出入；c)安裝該機艙至該塔架；及d)安裝該複數個葉片至該機艙。在本發明之背景下，術語「對接裝置」可包括一螺栓連接部、一銲接連接部、一閂鎖機構、或構造成對接該維護工作台至該塔架之任何其他適當手段。在一銲接接頭之情況下，該維護工作台係一體地形成至該塔架。
與該習知風力渦輪機相反，該維護工作台係安裝於該塔架上，使得離岸裝設時間以及結構之成本降低。更，該維護工作台可(在岸上)預裝設於該塔架處。相較於此，一先前技藝維護工作台無法預裝設於該基座處，這係因裝設該基座於該海底中之一打樁或鎚打動作將造成在該維護工作台上之過度力及負載，使得該維護工作台可能受損。藉由本發明，該維護工作台可輕易地以一節省且符合成本效益之方式預裝設於該塔架上。
更有利地，該維護工作台可設有一足印(footprint)(當裝載於船隻上時)，該足印係與該塔架之海上繫固件的一既存足印相似。藉此，可節省一升降式船隻或漂浮起重機裝設船隻上之一船隻甲板空間。
相較於傳統解決方案，該維護工作台支持容易離岸接近該風力渦輪機且節省成本。譬如倘需要一複雜維修工作，則該工作台可連同該機艙容易地藉一起重機替換。
在一具體實施例中，該基座係安裝成一整體部件、特別是安裝成一單樁。在一具體實施例中，該塔架係安裝成一整體部件。倘僅二個分離部件彼此安裝，則裝設將簡化。
在一具體實施例中，該風力渦輪機不包括介於該基座與該塔架之間的任何分離單元，特別是無過渡件。倘該基座與該塔架係直接連接而無任何額外過渡件，則具有該維護工作台之該風力渦輪機在製造及裝設參數二方面之成本將進一步降低。離岸風力渦輪機之該基座設計可最佳化。該維護工作台在該塔架處之配置，進一步可能達成最佳化適應未來離岸風力渦輪機及基座而無過渡件。
在一具體實施例中，該塔架係藉由下列中至少一者直接安裝至該基座：一凸緣連接部、較佳地藉由具有相對於一塔架軸線之不同方位的複數個螺栓，一滑動接頭連接部，及一楔連接部。在該滑動接頭連接部中，該塔架具有一第一管，該第一管安裝至具有一第二管之該基座，其中第一管及第二管中之一者具有一直徑，該直徑較該第一管及第二管中之另一者的一直徑大，其中該第一管及第二管中具有該較大直徑之該一者係置於該第一管及第二管中之另一者上且藉該第一管及第二管中之另一者導引，及一楔連接部。可牢固且快速地將該塔架繫固至該基座。特別是該滑動接頭連接部容許較大容差，使得可有助於一在高風速下之裝設、或使用可因波浪、風等而稍微移動之漂浮船隻。該滑動接頭連接部可能達成較一螺栓凸緣對凸緣連接部簡單且更快速之裝設過程。藉使用該滑動接頭連接部，在安裝該機艙至該塔架之部位處無需維護人員。是以，該滑動接頭連接部可能達成一較安全之方案。
在一具體實施例中，當該塔架直接安裝至該基座時，該維護工作台較佳地在岸上已對接至該對接裝置。除此以外，該維護工作台上之各種設備可離岸預裝設或裝設、較佳地在岸上預裝設作為永久組件。臨時設備亦可在岸上或在岸邊預裝設。該設備可在使用後離岸除役，諸如柴油發電機、及用於裝設之工具及設備。所有預裝設設備可在岸上測試，而可能達成在離岸裝設及電氣基礎設施終止下之最大關聯性。相較於先前技藝，離岸裝設時間將縮短。在一具體實施例中，該維護工作台係永久地、較佳地在岸上對接至該塔架。
在一具體實施例中，該維護工作台係以可摺式對接至該塔架。在一具體實施例中，該維護工作台係藉遠端操作之複數個啟動器展開。藉此，船隻空間可節省，使得一船隻可同時運載大量塔架。
依據本發明之一第二形態，一種風力渦輪機包括一基座、一塔架、一機艙、及複數個葉片，其中該塔架包括一對接裝置，用於對接一維護工作台，該維護工作台係構造成由保養人員出入。
在一具體實施例中，該基座係一整體部件、特別是一單樁，及/或該塔架係一整體部件。在一具體實施例中，該風力渦輪機不包括介於該基座與該塔架之間的任何分離單元，特別是無過渡件。
在一具體實施例中，該塔架係藉下列中至少一者直接安裝至該基座：一凸緣連接部、較佳地藉由具有相對於一塔架軸線之不同方位的複數個螺栓，一滑動接頭連接部，及一楔連接部。在該滑動接頭連接部中，該塔架具有一第一管，該第一管安裝至具有一第二管之該基座，其中第一管及第二管中之一者具有一直徑，該直徑較該第一管及的二管中之另一者的一直徑大，其中該第一管及第二管中具有該較大直徑之該一者係置於該第一管及第二管中之另一者上且藉該第一管及第二管中之另一者導引。
在一具體實施例中，該維護工作台係以可摺式對接至該對接裝置。在一具體實施例中，該維護工作台係可展開的、即構造成藉複數個啟動器展開。
必須注意到，已參考不同標的來描述本發明之具體實施例。特別地，已參考裝置型請求項來描述某些具體實施例，而已參考方法型請求項來描述其他具體實施例。然而，除非另有通知，否則熟於此技藝者將由以上及以下說明推測，除了屬於某一型標的之特點的任何組合以外，關於不同標的之特點之間、特別是裝置型請求項之特點與方法型請求項之特點之間的任何組合，亦被視為以本申請案揭露者。
圖式中之圖示係概略的。請注意到，在不同圖中，相似或相同之元件設有相同的參考符號。
圖1顯示一風力渦輪機1。風力渦輪機1包括一機艙3及一塔架2。塔架2包括一對接裝置，用於對接一維護工作台10，該維護工作台係構造成由維修人員出入。該對接裝置可藉一螺栓或銲接連接部、或者任何其他適當手段形成。塔架2係直接安裝於一基座9，該基座係在先前裝設於一水線W下方之一海床S中的一目標位置上。機艙3係安裝於塔架2之頂部處。機艙3係安裝成可藉由一搖動軸承而相對於塔架2旋轉。機艙3相對於塔架2之旋轉軸被稱為搖動軸。
風力渦輪機1亦包括一轂4，該轂具有三個轉子葉片6(其中二個轉子葉片6在圖1中描繪)。轂4係安裝成可藉由一主軸承7而相對於機艙3旋轉。轂4係安裝成可繞一轉子旋轉軸8旋轉。
風力渦輪機1更包括一發電機5。發電機5又包括一轉子，該轉子係將發電機5與轂4連接。倘轂4係直接連接至發電機5，則風力渦輪機1被稱為一無齒輪直接驅動風力渦輪機。此類發電機5被稱為直接驅動發電機5。作為另一選擇者，轂4亦可經由一齒輪箱連接至發電機5。此型風力渦輪機1被稱為一齒輪風力渦輪機。本發明適於該兩種類型的風力渦輪機1。
發電機5係收容於機艙3內。發電機5係配置且製備成，將來自轂4之旋轉能轉換成呈一交流電力型式之電能。
圖2顯示依據一具體實施例之一風力渦輪機1的一基座9。基座9係安裝於一海底S上或上方，且在該具體實施例中，基座9係裝設於海底S中之目標位置上。基座9包括在其上部件處之一凸緣連接部90。凸緣連接部90適用於譬如藉由螺栓將塔架2直接連接至基座9。
圖3顯示仍無維護工作台10之一風力渦輪機1的一塔架2，且圖4顯示出具有維護工作台10之依據一具體實施例的風力渦輪機1之塔架2。維護工作台10可當其由混凝土製成時鑄造出，或可當其如同在習知離岸風力渦輪機中由鋼製成時螺栓或銲接。維護工作台10係配置於塔架2之一底部處。維護工作台10可離岸安裝至塔架2。塔架2係直接安裝於基座9，其中塔架2較佳地係一整體部件。特別地，風力渦輪機1不包括任何分離單元，特別是無如同介於基座9與塔架2之間的先前技藝過渡件。在一具體實施例中，維護工作台10係藉一起重機遠端地附接至塔架2，且以銷緊固。
塔架2包括該對接裝置，用於對接維護工作台10，該維護工作台係構造成由維護人員出入。在圖4之具體實施例中，維護工作台10係當塔架2直接安裝至基座9時，已對接至該對接裝置。該對接裝置可為一(可逆)螺栓連接部。另一選擇為，該對接裝置可譬如為一銲接連接部，使得維護工作台10較佳地在岸上永久地對接至塔架2。
圖5顯示在安裝期間依據一具體實施例之基座9及塔架2。塔架2結合維護工作台10可從諸如一船舶等一船隻抬升到可形成呈單樁或另一基礎型之基座9頂上。
圖6顯示出依據具體實施例之基座9及已安裝塔架2。塔架2已被導引，以確保螺栓凸緣連接部90在基座9與塔架2之間的一目標位置。當塔架2已到達正確位置時，塔架2已藉凸緣連接部90中之安裝螺栓緊固。在一變形例中，一滑動接頭連接部可用於安裝至塔架2至基座9。在此情況下，塔架2具有一第一管，該第一管安裝至具有一第二管之該基座，其中第一管及第二管中之一者具有一直徑，該直徑較該第一管及第二管中之另一者的一直徑大，其中該第一管及第二管中具有該較大直徑之該一者係置於該第一管及第二管中之另一者上且藉該第一管及第二管中之另一者導引。另一選擇為，亦可使用任何其他之連接概念。
最後，機艙3係安裝至塔架2，且該複數個葉片6係安裝至機艙3。
圖7顯示出依據一具體實施例之一風力渦輪機1的一維護工作台10。該維護工作台10係一緊湊型工作台。維護工作台10可僅配置於塔架2之周邊的一既定部分處，譬如一門20配置所在之部分處。維護工作台10係僅在門20之一門框處的一相對較小工作台，使得一船隻中用於運送塔架2之一船隻空間可節省。
圖8顯示出依據一具體實施例之一風力渦輪機1的一折疊維護工作台10。維護工作台10係可折疊地對接至塔架2。維護工作台10譬如在運送期間折疊，以節省船隻空間。
圖9顯示出依據該具體實施例之風力渦輪機1的展開維護工作台10。
圖10顯示出依據另一具體實施例之一風力渦輪機1的一展開維護工作台10。維護工作台10係藉複數個啟動器11而在岸上或離岸從一裝設船隻遠端展開。啟動器11可為液壓或氣壓致動器。
圖11顯示出依據一具體實施例在塔架2與基座9之間的一凸緣連接部。塔架2具有一塔架凸緣21，且基座9具有一基座凸緣91，其中凸緣21、91二者係藉複數個第一螺栓22及第二螺栓92彼此安裝。詳細地，多個第一螺栓22係以相對於一塔架軸線z之一第一方位或傾角而插入至塔架凸緣21中，且多個第二螺栓92係以相對於塔架軸線z之一第二方位或傾角而插入至基座凸緣91中，其中該第一及第二方位彼此不同。如圖11中所示者，此類架構可被定名為一X型螺栓凸緣連接部。
圖12顯示出依據一具體實施例在塔架2與基座9之間的一楔連接部。該楔連接部包括一第一楔構件31、一第二楔構件32，該二者係以可移動式接收於一第一楔接收構件33及一第二楔接收構件34中。構件31、32、33、34又接收於一長形塔架孔23及一長形基座孔93中，該等孔係彼此疊合。
第一及一第二楔構件31、32可藉旋緊一楔螺栓35而緊靠第一及第二接收構件33、34。藉旋緊楔螺栓35，第一及第二楔接收構件33、34又緊靠長形塔架孔23及長形基座孔93。
藉本發明，維護工作台10可在岸上預組場地安裝，使得成本密集之離岸裝設時間縮短。任何期望之維護工作台裝置及設備可在離岸裝設前預裝設。無過渡件之設計在基座9處所需的介面較少。譬如，一David起重機可鏈結至內部控制器且預先測試。
應注意到，術語「包括」不排除其他元件或步驟，且「一」或「一個」不排除複數個。亦，與不同具體實施例連結作描述之元件可相結合。亦應注意到，申請專利範圍中之參考符號應被理解為限制申請專利範圍之範疇。
1:風力渦輪機
2:塔架
3:機艙
4:轂
5:發電機
6:轉子葉片
7:主軸承
8:轉子旋轉軸
9:基座
10:維護工作台
11:啟動器
20:門
21:塔架凸緣
22:第一螺栓
23:長形塔架孔
31:第一楔構件
32:第二楔構件
33:第一楔接收構件
34:第二楔接收構件
35:楔螺栓
90:凸緣連接部
91:基座凸緣
92:第二螺栓
93:長形基座孔
S:海底
W:水線
Z:塔架軸線
本發明之以上界定的形態及進一步形態係由此後描述之具體實施例的範例而顯現，且參考具體實施例之範例作解說。此後將參考具體實施例之範例更詳細描述本發明，但本發明並非以此等具體實施例之範例為限。
圖1顯示一風力渦輪機及其不同元件；
圖2顯示依據一具體實施例之一風力渦輪機的一基座；
圖3顯示仍無維護工作台之一風力渦輪機的一塔架；
圖4顯示出具有維護工作台之依據一具體實施例的風力渦輪機之塔架；
圖5顯示在安裝期間依據一具體實施例之基座及塔架；
圖6顯示出依據具體實施例之基座及已安裝塔架；
圖7顯示出依據一具體實施例之一風力渦輪機的一維護工作台；
圖8顯示出依據一具體實施例之一風力渦輪機的一折疊維護工作台；
圖9顯示出依據該具體實施例之風力渦輪機的展開維護工作台；
圖10顯示出依據另一具體實施例之一風力渦輪機的一展開維護工作台；
圖11顯示出依據一具體實施例在塔架與基座之間的一凸緣連接部；及
圖12顯示出依據一具體實施例在塔架與基座之間的一楔連接部。
1:風力渦輪機
2:塔架
3:機艙
4:轂
5:發電機
6:轉子葉片
7:主軸承
8:轉子旋轉軸
9:基座
10:維護工作台
S:海底
W:水線
Claims (13)
- 一種離岸安裝一風力渦輪機(1)之方法，該風力渦輪機(1)包括一基座(9)、一塔架(2)、一機艙(3)、及複數個葉片(6)，該方法包括：a)安裝該基座(9)於一海底(S)上或上方；b)直接安裝該塔架(2)於該基座(9)，其中該塔架(2)包括一對接裝置，用於對接一維護工作台(10)，該維護工作台係構造成由維修人員出入；c)安裝該機艙(3)至該塔架(2)；及d)安裝該複數個葉片(6)至該機艙(3)；其中該塔架(2)係藉由下列中至少一者直接安裝至該基座(9)：一凸緣連接部(90)，藉由具有相對於一塔架軸線之不同方位的複數個螺栓；一滑動接頭連接部，其中該塔架(2)具有一第一管，該第一管安裝至具有一第二管之該基座(9)，其中第一管及第二管中之一者具有一直徑，該直徑較該第一管及第二管中之另一者的一直徑大，其中該第一管及第二管中具有該較大直徑之該一者係置於該第一管及第二管中之另一者上且藉該第一管及第二管中之另一者導引；及一楔連接部。
- 如請求項1之方法，其中該基座(9)係安裝成一整體部件。
- 如請求項1至2中任一項之方法，其中該塔架(2)係安裝成一整體部件。
- 如請求項1或2之方法，其中該風力渦輪機(1)不包括介於該基座(9)與該塔架(2)之間的任何分離單元。
- 如請求項1或2之方法，其中當該塔架(2)直接安裝至該基座(9)時，該維護工作台(10)在岸上已對接至該對接裝置。
- 如請求項1或2之方法，其中該維護工作台(10)係永久地對接至該塔架(2)。
- 如請求項1或2之方法，其中該維護工作台(10)係以可摺式對接至該塔架(2)。
- 如請求項1或2之方法，其中該維護工作台(10)係藉遠端操作之複數個啟動器(11)展開。
- 一種風力渦輪機(1)，其包括一基座(9)、一塔架(2)、一機艙(3)、及複數個葉片(6)，其中該塔架(2)包括一對接裝置，用於對接一維護工作台(10)，該維護工作台係構造成由保養人員出入；其中該塔架(2)係藉下列中至少一者直接安裝至該基座(9)：一凸緣連接部(90)，藉由具有相對於一塔架軸線之不同方位的複數個螺栓；一滑動接頭連接部，其中該塔架(2)具有一第一管，該第一管安裝至具有一第二管之該基座(9)，其中 第一管及第二管中之一者具有一直徑，該直徑較該第一管及的二管中之另一者的一直徑大，其中該第一管及第二管中具有該較大直徑之該一者係置於該第一管及第二管中之另一者上且藉該第一管及第二管中之另一者導引；及一楔連接部。
- 如請求項9之風力渦輪機(1)，其中該基座(9)係一整體部件，及/或該塔架(2)係一整體部件。
- 如請求項9及10中任一項之風力渦輪機(1)，其中該風力渦輪機(1)不包括介於該基座(9)與該塔架(2)之間的任何分離單元。
- 如請求項9或10之風力渦輪機(1)，其中該維護工作台(10)係以可摺式對接至該對接裝置。
- 如請求項9或10之風力渦輪機(1)，其中該維護工作台(10)係構造成藉複數個啟動器(11)展開。
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