用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備及方法
2023-09-23 21:32:10
專利名稱：用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備及方法
技術領域：
本發明涉及風力發電機組，尤其涉及一種用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備及方法。
背景技術：
根據安裝地點的不同，風力發電機組可以分為陸上風力發電機組和海上風力發電機組。陸上風電場開發時間比較長，且開發風場較多，相關安裝方法和技術設備都已比較成熟。海上風電場近幾年才進入實際項目開發階段，大多安裝方法和使用的技術設備都是模仿陸上機組。陸上風電機組拼裝葉輪時，是將輪轂和葉片運到施工地點後，再將葉片(例如，雙葉片、三葉片或更多葉片)依次安裝在輪轂上。一般陸上安裝作業面積較大，施工方便，操作失誤少，葉片不易從吊帶中滑落，即使滑落，因葉片起吊高度不高，一般也不會對葉片造成大的損害。現有海上機組葉輪的拼裝也是延續了陸上機組的做法，通常是，先用運輸船將葉輪的組件(葉片、輪轂等)運至海上風力發電機組的安裝平臺(通常為安裝船的甲板)上，再在安裝平臺上用吊機依次將各葉片吊起，並安裝於輪轂上，然後將由輪轂和葉片拼裝而成的葉輪吊裝到高空中的指定安裝位置。在拼裝葉輪時，輪轂安裝在固定於甲板上的工裝上，不能旋轉。而且，進行拼裝作業的船舶作業甲板面積小，導致葉片懸在船舶的甲板之外。例如要拼裝三葉片葉輪時，三葉片夾角互成120°，至少有一隻葉片在組裝過程中，其長度2/3以上懸在甲板以外，伸到海面上，如圖1所示。對於伸到海面上的葉片，一般是利用吊機吊臂迴轉半徑較長的特點，吊起葉片並安裝在輪轂上。此時，由於船舶作業甲板面積小，施工不便，操作失誤較多，葉片易從吊帶中滑落。如果葉片滑落，會直接落入海水中，海水會對葉片表面防護膜造成極大損害，並且海水可能會進入葉片內部空腔，對葉片內部造成腐蝕。此外，從海水中打撈葉片也非常困難。如上所述，用現有海上風力發電機組葉輪拼裝方法和設備，存在葉片滑落至海水中的危險。因此，需要一種方便可靠的海上風力發電機組葉輪拼裝方法和設備，使得葉片不會滑落至海水中被海水腐蝕。
發明內容
本發明的目的在於提供一種用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備及方法，以解除在海上拼裝葉輪時葉片可能掉落至海中的隱患。為實現上述目的，本發明採用如下技術方案一種用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，包括迴轉支承、圓筒形支撐體和驅動單元，迴轉支承的外圈固定在安裝平臺上，圓筒形支撐體連接在迴轉支承的內圈上，能夠與內圈一起轉動，圓筒形支撐體的上部法蘭上形成用於安裝葉輪輪轂的孔，驅動單元設置在圓筒形支撐體的主體外側，能夠與圓筒形支撐體一起轉動，該驅動單元用於驅動與迴轉支承的外齒圈相嚙合的小齒輪轉動。可選地，該設備還包括支撐底座，該支撐底座固定在安裝平臺上，所述迴轉支承的外圈連接在支撐底座上。其中，所述安裝平臺可以為船舶的甲板。可選地，圓筒形支撐體通過下部法蘭連接在迴轉支承的內圈上。可選地，從下部法蘭向外延伸出至少一個凸臺，在每個凸臺上分別設置一個所述驅動單元，小齒輪設置在凸臺下方，小齒輪結合在貫穿凸臺的轉軸的外周面，驅動單元用於驅動該轉軸。可選地，驅動單元包括驅動電機，所述轉軸為驅動電機的輸出軸。可選地，驅動單元包括驅動電機和減速機，驅動電機的輸出軸和減速機的輸入軸連接在一起，所述轉軸為減速機的輸出軸。可選地，減速機具有下部法蘭，減速機通過下部法蘭固定在所述凸臺上。一種用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，包括迴轉支承、圓筒形支撐體和驅動單元，迴轉支承的內圈固定在安裝平臺上，圓筒形支撐體連接在迴轉支承的外圈上，能夠與外圈一起轉動，圓筒形支撐體的上部法蘭上形成用於安裝葉輪輪轂的孔，驅動單元設置在圓筒形支撐體的主體內側，能夠與圓筒形支撐體一起轉動，該驅動單元用於驅動與迴轉支承的內齒圈相嚙合的小齒輪轉動。可選地，該設備還包括支撐底座，該支撐底座固定在安裝平臺上，所述迴轉支承的內圈連接在支撐底座上。其中，所述安裝平臺可以為船舶的甲板。可選地，圓筒形支撐體通過下部法蘭連接在迴轉支承的外圈上。可選地，從下部法蘭向內延伸出至少一個凸臺，在每個凸臺上分別設置一個所述驅動單元，小齒輪設置在凸臺下方，小齒輪結合在貫穿凸臺的轉軸的外周面，驅動單元用於驅動該轉軸。可選地，驅動單元包括驅動電機，所述轉軸為驅動電機的輸出軸。可選地，驅動單元包括驅動電機和減速機，驅動電機的輸出軸和減速機的輸入軸連接在一起，所述轉軸為減速機的輸出軸。可選地，減速機具有下部法蘭，減速機通過下部法蘭固定在所述凸臺上。一種使用前述的設備拼裝海上風力發電機組葉輪的方法，包括如下步驟(I)將輪轂安裝在圓筒形支撐體上；(2)在甲板上將一個葉片安裝到輪轂上之後，控制驅動單元，使圓筒形支撐體轉動，使安裝好的葉片轉向大海，再在甲板上將下一個葉片安裝到輪轂上，直到將所有葉片安裝到輪轂上。一種使用前述的設備拼裝海上風力發電機組三葉片葉輪的方法，包括如下步驟(I)將輪轂安裝在圓筒形支撐體上；(2)在甲板上將第一葉片安裝到輪轂上；(3)控制驅動單元，使圓筒形支撐體轉動，使安裝好的第一葉片轉向大海；
(4)在甲板上再安裝第二葉片到輪轂上；(5)控制驅動單元，使圓筒形支撐體轉動，使安裝好的第二葉片轉向大海；(6)在甲板上再安裝第三葉片到輪轂上。根據本發明，可以取得但不限於以下的有益效果(I)對於正在安裝的葉片，不會出現葉片大部分懸於甲板外的問題，葉片不會滑落至海中；(2)通用性強，可適用於大部分海上風機葉輪拼裝；(3)可靠性高，易於操作。
圖1為現有海上風力發電機組葉輪拼裝方法的示意圖；圖2為根據本發明實施例的葉輪拼裝設備的示意圖；圖3為根據本發明實施例的葉輪拼裝設備中圓筒形支撐體與驅動單元的安裝示意圖；圖4至圖6為用於說明根據本發明實施例的葉輪拼裝方法的示意圖。符號說明1:葉輪拼裝設備2 :支撐底座3:迴轉支承4:驅動電機5 :減速機6 :圓筒形支撐體7:小齒輪40 :驅動單元61 :上部法蘭611 :孔62 :主體63 :下部法蘭64 :凸臺
具體實施例方式以下，參照附圖來詳細說明本發明的實施例。如圖2和圖3所示，本發明實施例提供的葉輪拼裝設備I包括支撐底座2、迴轉支承3、驅動電機4、減速機5和圓筒形支撐體6。支撐底座2固定於甲板上，起支撐穩定作用。迴轉支承3的外圈固定安裝在支撐底座2上。可以通過使該迴轉支承3的外圈與支撐底座2的連接法蘭連接在一起而安裝該迴轉支承3。迴轉支承3的內圈與圓筒形支撐體6的下部法蘭63連接在一起。在圓筒形支撐體6的主體62外側設置有一個或兩個以上驅動電機4。驅動電機4的輸出軸和減速機5的輸入軸連接在一起，用螺栓將減速機5的下部法蘭53固定在從圓筒形支撐體6的下部法蘭63伸出的凸臺64上。減速機5輸出軸中的延伸到凸臺64下方部分的外周面結合有小齒輪7，該小齒輪7被設置為與迴轉支承3外圈外緣的齒部分(以下，稱外齒圈)嚙合。即，迴轉支承3的外圈可視為一個外齒輪。圓筒形支撐體6的上部法蘭61為用於連接輪轂的法蘭，其上形成用於安裝輪轂的孔611，上部法蘭61大致呈水平狀態。由此，在將輪轂安裝到圓筒形支撐體6的上部法蘭61上的狀態下，若啟動驅動電機4，則驅動電機4的驅動力矩輸入到減速機5，由此減速機5輸出軸外周面的小齒輪7隨之旋轉，通過小齒輪7與迴轉支承3外齒圈的嚙合，帶動輪轂與圓筒形支撐體6、驅動電機
4、減速機5、迴轉支承3的內圈一起轉動。在此，驅動電機4和減速機5構成驅動單元40。驅動單元40的個數不限於圖2和圖3所示的三個，其個數和設置位置可以根據實際使用時的需要適當選擇。而且，由驅動電機4和減速機5構成驅動單元40僅是一種優選實施方式，根據其變形方式，可以僅由驅動電機4構成驅動單元40，此時，可用螺栓將驅動電機4的下部法蘭固定在從圓筒形支撐體6下部法蘭63伸出的凸臺64上，並將小齒輪7設置在驅動電機4輸出軸中的延伸到凸臺64下方部分的外周面。而且，也不限於上述的由驅動電機4直接驅動小齒輪7旋轉的方式，可以將驅動電機偏心設置，將小齒輪7設置在與驅動電機的輸出軸平行的轉軸上，並通過帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動等方式將驅動電機的動力傳遞給小齒輪。即，只要能夠實現位於凸臺64下方的小齒輪7與迴轉支承3外齒圈之間的齒輪傳動，則可以根據實際使用時的需要適當選擇驅動單元的構成方式。在此，可通過有線或無線控制器控制驅動單元40的動作。例如當驅動單元40包括驅動電機時，可通過有線或無線控制器控制驅動電機4的轉動方向和轉速。另外，支撐底座2的形狀和結構不限於圖2所示出的情形，在不妨礙圓筒形支撐體6的轉動和整個葉輪拼裝設備I的穩定的前提下，可以根據實際使用時的需要適當設計。又或者，可省略支撐底座2，將迴轉支承3的外圈直接固定在甲板上，使迴轉支承3同時起到支撐穩定的作用。此時，迴轉支承3的大小和與甲板的連接結構可以根據實際使用時的需要適當設計，只要不妨礙圓筒形支撐體6的轉動和整個葉輪拼裝設備I的穩定即可。另一方面，可以變形為迴轉支承3的外圈相對內圈轉動。此時，迴轉支承3的內圈固定安裝在支撐底座2上。可以通過使該迴轉支承3的內圈與支撐底座2的連接法蘭連接在一起而安裝該迴轉支承3。迴轉支承3的外圈與圓筒形支撐體6的下部法蘭63連接在一起。此時，驅動單元40將位於圓筒形支撐體6的主體62內側，可安裝在從圓筒形支撐體6下部法蘭63向內伸出的凸臺64上。驅動單元40的輸出軸中的延伸到凸臺64下方部分的外周面結合有小齒輪7,該小齒輪7被設置為與迴轉支承3內圈內緣的齒部分(以下,稱內齒圈)嚙合。即，迴轉支承3的內圈可視為一個內齒輪。圓筒形支撐體6的上部法蘭61上形成用於安裝輪轂的孔611，上部法蘭61大致呈水平狀態。由此，在將輪轂安裝到圓筒形支撐體6的上部法蘭61上的狀態下，若啟動驅動單元40，則小齒輪7旋轉，通過小齒輪7與迴轉支承3內齒圈的嚙合，帶動輪轂與圓筒形支撐體6、驅動單元40、迴轉支承3的外圈一起轉動。以下，參照圖4至圖6對利用本發明實施例提供的葉輪拼裝設備進行葉輪拼裝的方法進行說明。本發明實施例提供的葉輪拼裝方法的要點在於通過專用設備，在施工船甲板上方安裝葉片，然後將安裝好的葉片轉向大海，在甲板上安裝下一個葉片。以三葉片葉輪為例，具體安裝過程如下(I)將輪轂L安裝在圓筒形支撐體6上；(2)在甲板上將第一葉片A安裝到輪轂L上，如圖4所示；(3)用有線或無線的控制器控制驅動單元40，通過小齒輪與迴轉支承外齒圈或內齒圈的嚙合，帶動圓筒形支撐體轉動，使安裝好的第一葉片A轉向大海，在甲板上再安裝第二葉片B到輪轂L上，如圖5所示；(4)用有線或無線的控制器控制驅動單元40，通過小齒輪與迴轉支承外齒圈或內齒圈的嚙合，帶動圓筒形支撐體轉動，使安裝好的第二葉片B轉向大海，在甲板上再安裝葉片C到輪轂L上，如圖6所示；(5)將所有葉片連接螺栓擰緊，葉輪拼裝完畢。對於雙葉片葉輪，經歷上述(I) (3)步驟即可。而對於葉片數目多於三個的葉輪，再進行多次將安裝好的葉片轉向大海，在甲板上安裝下一個葉片的步驟即可。圖4至圖6中，未說明符號S表示吊機站位。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。
權利要求
1.一種用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，包括迴轉支承、圓筒形支撐體和驅動單元，迴轉支承的外圈固定在安裝平臺上，圓筒形支撐體連接在迴轉支承的內圈上，能夠與內圈一起轉動，圓筒形支撐體的上部法蘭上形成用於安裝葉輪輪轂的孔，驅動單元設置在圓筒形支撐體的主體外側，能夠與圓筒形支撐體一起轉動，該驅動單元用於驅動與迴轉支承的外齒圈相嚙合的小齒輪轉動。
2.根據權利要求1所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，還包括支撐底座，該支撐底座固定在安裝平臺上，所述迴轉支承的外圈連接在支撐底座上。
3.根據權利要求1或2所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，所述安裝平臺為船舶的甲板。
4.根據權利要求1或2所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，圓筒形支撐體通過下部法蘭連接在迴轉支承的內圈上。
5.根據權利要求4所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，從下部法蘭向外延伸出至少一個凸臺，在每個凸臺上分別設置一個所述驅動單元，小齒輪設置在凸臺下方，小齒輪結合在貫穿凸臺的轉軸的外周面，驅動單元用於驅動該轉軸。
6.根據權利要求5所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，驅動單元包括驅動電機，所述轉軸為驅動電機的輸出軸。
7.根據權利要求5所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，驅動單元包括驅動電機和減速機，驅動電機的輸出軸和減速機的輸入軸連接在一起，所述轉軸為減速機的輸出軸。
8.根據權利要求7所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，減速機具有下部法蘭，減速機通過下部法蘭固定在所述凸臺上。
9.一種用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，包括迴轉支承、圓筒形支撐體和驅動單元，迴轉支承的內圈固定在安裝平臺上，圓筒形支撐體連接在迴轉支承的外圈上，能夠與外圈一起轉動，圓筒形支撐體的上部法蘭上形成用於安裝葉輪輪轂的孔，驅動單元設置在圓筒形支撐體的主體內側，能夠與圓筒形支撐體一起轉動，該驅動單元用於驅動與迴轉支承的內齒圈相嚙合的小齒輪轉動。
10.根據權利要求9所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，還包括支撐底座，該支撐底座固定在安裝平臺上，所述迴轉支承的內圈連接在支撐底座上。
11.根據權利要求9或10所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，所述安裝平臺為船舶的甲板。
12.根據權利要求9或10所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，圓筒形支撐體通過下部法蘭連接在迴轉支承的外圈上。
13.根據權利要求12所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，從下部法蘭向內延伸出至少一個凸臺，在每個凸臺上分別設置一個所述驅動單元，小齒輪設置在凸臺下方，小齒輪結合在貫穿凸臺的轉軸的外周面，驅動單元用於驅動該轉軸。
14.根據權利要求13所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，驅動單元包括驅動電機，所述轉軸為驅動電機的輸出軸。
15.根據權利要求13所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，驅動單元包括驅動電機和減速機，驅動電機的輸出軸和減速機的輸入軸連接在一起，所述轉軸為減速機的輸出軸。
16.根據權利要求15所述的用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備，其特徵在於，減速機具有下部法蘭，減速機通過下部法蘭固定在所述凸臺上。
17.一種使用權利要求1至16中任意一項所述的設備拼裝海上風力發電機組葉輪的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 將輪轂安裝在圓筒形支撐體上； 在甲板上將一個葉片安裝到輪轂上之後，控制驅動單元，使圓筒形支撐體轉動，使安裝好的葉片轉向大海，再在甲板上將下一個葉片安裝到輪轂上，直到將所有葉片安裝到輪轂上。
18.一種使用權利要求1至16中任意一項所述的設備拼裝海上風力發電機組三葉片葉輪的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 將輪轂安裝在圓筒形支撐體上； 在甲板上將第一葉片安裝到輪轂上； 控制驅動單元，使圓筒形支撐體轉動，使安裝好的第一葉片轉向大海； 在甲板上再安裝第二葉片到輪轂上； 控制驅動單元，使圓筒形支撐體轉動，使安裝好的第二葉片轉向大海；` 在甲板上再安裝第三葉片到輪轂上。
全文摘要
本發明公開一種用於海上風力發電機組葉輪拼裝的設備及方法。本發明提供的海上風力發電機組的葉輪拼裝設備，包括迴轉支承、圓筒形支撐體和驅動單元，迴轉支承的外圈固定在安裝平臺上，圓筒形支撐體連接在迴轉支承的內圈上，能夠與內圈一起轉動，圓筒形支撐體的上部法蘭上形成用於安裝葉輪輪轂的孔，驅動單元設置在圓筒形支撐體的主體外側，能夠與圓筒形支撐體一起轉動，該驅動單元用於驅動與迴轉支承的外齒圈相嚙合的小齒輪轉動。據此，可以解除在海上拼裝葉輪時葉片可能掉落至海中的隱患。
文檔編號B23P19/00GK103071995SQ20131003645
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月30日 優先權日2013年1月30日
發明者張建海, 陳金龍, 張克, 靖峰 申請人:北京金風科創風電設備有限公司