CN102124213A - 在离岸地点竖立风力涡轮机的方法和在离岸地点竖立风力涡轮机的船只 - Google Patents

在离岸地点竖立风力涡轮机的方法和在离岸地点竖立风力涡轮机的船只 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在离岸地点竖立风力涡轮机的方法，所述方法包括以下步骤：将起重机第一吊臂安置在大致水平位置，将大致水平安置的细长风力涡轮机构件布置在所述第一吊臂上，将所述细长风力涡轮机构件远端部分与所述起重机第二吊臂连接，所述远端部分是当风力涡轮机被竖立时所述风力涡轮机构件的上部部分，且所述第二吊臂与所述第一吊臂的纵向范围成一定角度延伸，提升所述第一吊臂到大致竖直位置，在水平平面上调整所述细长风力涡轮机构件的位置，以达到构件预期竖立位置，以及使所述细长风力涡轮机构件的所述远端部分与所述起重机所述第二吊臂脱离。本发明也涉及用于在离岸地点竖立风力涡轮机的船只。

Description

在离岸地点竖立风力涡轮机的方法和在离岸地点竖立风力涡轮机的船只
技术领域
本发明涉及在离岸地点竖立风力涡轮机的方法和在离岸地点竖立风力涡轮机的船只。
背景技术
现代风力涡轮机的尺寸使得竖立风力涡轮机常常要求高度专用的起重机，如适用于吊起风力涡轮机构件达到显著高于地面或海平面高度的起重机。
所述起重机的数量有限而租用其它起重机可造成操作延迟且成本增加的问题。
由于现代风力涡轮机竖立过程中(例如起重机吊起塔架节段，接着起重机吊起机舱和转子叶片)，起重机需以大量次数吊起至很高高度，问题的突出性增加。
起重机操作人员操纵与定位风力涡轮机构件的技能要求很高，很高高度使得吊起过程复杂性增加。如果在离岸地点进行吊起，海平面的不断变化将进一步加强这些要求。
因此，本发明的目的是提供起重机和安装技术以简化在如从船只等离岸地点安装现代风力涡轮机的过程。
发明内容
本发明涉及一种在离岸地点竖立风力涡轮机的方法，所述方法包括以下步骤：
-将起重机第一吊臂安置在大致水平位置；
-将大致水平安置的细长风力涡轮机构件布置在所述第一吊臂上；
-将所述细长风力涡轮机构件的远端部分与所述起重机的第二吊臂连接，所述远端部分是当风力涡轮机被竖立时所述风力涡轮机构件的上部部分，且所述第二吊臂与所述第一吊臂的纵向范围成一定角度延伸；
-提升所述第一吊臂到大致竖直位置；
-在水平平面上调整所述细长风力涡轮机构件的位置，以达到所述构件的预期竖立位置；以及
-使所述细长风力涡轮机构件的所述远端部分与所述起重机的所述第二吊臂脱离。
通过使用本发明方法，可以简单且可靠的方式并且相对于天气状况高度灵活地在离岸地点竖立风力涡轮机。
此外所述方法确保高度灵活地将风力涡轮机构件安置在其预期竖立位置，相应地这也简便、快捷且可行。
由于所需单独起重机和运输船只减少，所述方法可使安装时间更短且便于安装成本更低。
此外可确保灵活的安装方法，在一个或多个安装地点进行风力涡轮机构件安装可能具有多种顺序组合。
在本发明一方面，所述起重机基部位于运输所述风力涡轮机构件的船只上。由此可从船只设立所述风力涡轮机，而所述船只可为用于例如从在岸地点到离岸地点运输风力涡轮机和风力涡轮机构件的同一船只。相应地这导致安装时间更短且可能使用更少船只用于安装。
在本发明另一方面，所述细长风力涡轮机构件包括风力涡轮机塔架、风力涡轮机机舱和风力涡轮机转子构成的组件。由此可能就地利用更少大型起重机和机械并以更少吊起次数竖立风力涡轮机，相应地这将减少安装时间和成本。此外对如船只和/或起重机等安装设备的使用可加以优化并可确保对专用起重机和/或其它设备的需求减至最少。
在本发明另一方面，所述细长风力涡轮机构件包括基座或基座的一部分。由此可能进一步使机械就地使用减至最少，则相应地可进一步减少安装时间和成本。
在本发明另一方面，所述细长风力涡轮机构件为风力涡轮机塔架。由此确保风力涡轮机的最大构件之一能够以快速和可靠的方式被搬运，相应地这将导致安装成本减至最低。
在本发明一个方面，所述方法还包括大致在构件预期竖立位置系泊船只的步骤。由此确保船只相对于安装地点保持在正确位置且船只在安装过程中保持充分稳固，即船只保持在位其方式可使因例如波浪、潮汐、涌流和/或风等环境因素对船只所有方向运动造成的影响最小，以确保在预期竖立位置上方对风力涡轮机构件进行简便和正确定位。
在本发明另一方面，通过相对于所述船只在水平平面定位所述起重机而进行所述水平平面上的位置调整。由此例如通过可移动悬出臂定位起重机基部可确保风力涡轮机构件在预期竖立位置上方在水平平面上被正确定位。此外可确保起重机本身被正确定位，以准备其余安装程序。进一步确保具有难度的船只定位无需非常准确，水平平面内的部分定位由更易于操纵的起重机替代完成。
在本发明又一方面，通过相对于起重机的所述第一吊臂定位所述细长风力涡轮机构件进行所述水平平面位置调整。由此相对于预期竖立位置(例如在预制基座上方)，可在水平平面上获得风力涡轮机构件的真正非常准确的定位，还可能获得例如风力涡轮机构件与对应预制基座上的安装孔的精确对准。此外通过相对于起重机的所述第一吊臂定位所述构件，还可确保可以不同方式实现定位，例如通过例如安装在吊臂上的液压臂“推动”所述构件远离第一吊臂，通过与安装在第二吊臂上可沿所述第二吊臂纵轴在水平平面移动所述构件的可移动装置啮合等。
本发明也涉及一种用于在离岸地点竖立风力涡轮机的船只，所述船只包括至少一个起重机，所述起重机包括：
-准备用于保持细长风力涡轮机构件的第一吊臂；
-在大致水平位置与大致竖直位置之间提升所述第一吊臂以及细长风力涡轮机构件的提升驱动装置；
-与所述起重机的所述第一吊臂连接的第二吊臂；
-用于将布置在所述第一吊臂上的细长风力涡轮机构件的远端部分连接到起重机的所述第二吊臂的连接器，所述远端部分是当风力涡轮机被竖立时所述风力涡轮机构件的上部部分；以及
-一个或多个机构，用于当连接到所述连接器时在水平平面内调整所述细长风力涡轮机构件的位置，以达到构件预期竖立位置。
由此可以简单且可靠的方式并且相对于天气状况高度灵活地在离岸地点竖立风力涡轮机。此外可使安装时间更短，专用船只的使用减至最少。此外确保仅需要较为简单的机械用于安装。
在本发明一个方面，所述第二吊臂与所述第一吊臂的纵向范围成一定角度延伸，所述角度在90°±45°范围内。由此确保第二吊臂具有充分操作范围，使其能够在较大起重机半径内安置风力涡轮机构件。
在本发明另一方面，备有至少一个用于调整位置的所述机构以相对于船只移动和/或转动所述起重机。由此确保风力涡轮机构件可准确定位在安装地点，且由于起重机基部可相对于船只移动则根据实际船只定位可使安装过程减至最少。
在本发明又一方面，备有至少一个用于调整位置的所述机构以相对于所述第一吊臂移动和/或转动所述细长风力涡轮机构件。由此可能获得风力涡轮机构件相对于例如预制基座等安装地点的准确定位，此外可能获得例如风力涡轮机构件与对应预制基座上安装孔的精确对准。
在本发明另一方面，所述船只具有用于同时保持不止一个细长风力涡轮机构件的空间。由此确保船只可承载更多风力涡轮机和/或风力涡轮机构件，由于船只仅需以最少次数在较远地点集中构件，则其安装时间可进一步大大缩短。
附图说明
以下参考附图描述本发明，其中：
图1显示大型现代风力涡轮机；
图2至图8示意性显示利用本发明不同实施例的方法与船只竖立离岸风力涡轮机的多种步骤；以及
图9示意性显示与船只连接的系泊***。
具体实施方式
图1显示了风力涡轮机1，包括风力涡轮机塔架2和安置在塔架2顶部的风力涡轮机机舱3。风力涡轮机转子4包括至少一个风力涡轮机叶片，例如如图所示三个风力涡轮机叶片5。转子安装在轮毂6上，所述轮毂通过从机舱前部延伸出来的低速轴与机舱3连接。
风力涡轮机塔架2高于海平面8在岸或离岸竖立在基座7上。
图2至图7示意性显示根据本发明不同实施例的方法竖立离岸风力涡轮机的不同步骤。
图2示意性显示根据本发明不同实施例将风力涡轮机1运输到例如自升船、驳船或船只10的甲板上离岸地点的初始步骤。
通常风力涡轮机分节段地从装载到船只10之处运输到安装地点。所述节段包括完整的风力涡轮机塔架2和单元9，所述单元包括机舱3和轮毂6，轮毂6带有成“兔耳”结构装配的两个风力涡轮机叶片5，即三个叶片5的中两个安装在轮毂6上。对本发明一个实施例，当运输“兔耳”结构时，安装在轮毂6上的两个叶片5在运输过程中相对于水平平面指向上方。在“兔耳”结构中的第三叶片5(如图7所示)被单独吊起并安装在成“兔耳”结构的轮毂6上。
对该实施例，例如通过货车或辅助起重机将呈大致水平延伸的风力涡轮机塔架2装载/安置在起重机的大致水平安置的第一吊臂11上，所述塔架2在沿塔架2延伸的不同位置支撑和/或配装到合适的支座14、15。
对不同实施例，所述配装到支座14、15包括将风力涡轮机构件(或在图2所示实施例中将塔架)固连到第一吊臂11。
对其它实施例，将机舱3、轮毂6和/或一个或多个转子叶片5分别运输、吊起和安装。
此外，对不同实施例，所述起重机的第一吊臂11可包括将吊臂11例如经由起重机基部(未示出)与船只连接的枢转装置13。
起重机基部与枢转装置13的一个功能可为确保船只10与包括吊臂11的起重机之间的充分连接和支承。
对不同实施例，所述枢转装置13可具有在如本发明所采用的水平与竖直位置之间提升第一吊臂11的能力。
对本发明一个实施例，所述起重机可由如一个或多个可移动悬臂移动就位和/或相对于船只10转动。
根据本发明，在此阶段，细长风力涡轮机构件(即该实例中的塔架2)的远端部分与起重机第二吊臂12连接。
对不同实施例，当降低或吊起诸如风力涡轮机塔架、机舱和/或转子叶片等附连的风力涡轮机构件时，起重机的第二吊臂12可包括吊起装置19，其例如为具有可移动托架的吊杆(derrick)。
对不同实施例，吊起装置19也可包括起重机缆索16和不同附连设备，所述附连设备用于将缆索16附连并固定在待搬运的特定风力涡轮机构件上。
图3示意性显示在风力涡轮机塔架2已布置在第一吊臂上并连接到第二吊臂12(例如通过起重机挺杆)之后，起重机的第一吊臂11被提升到大致竖直位置。对该实例所述连接包括起重机缆索16。
对该实施例，通过围绕将起重机与例如设立在船只10的甲板上的起重机基部连接的装置13进行枢转运动，包括第一吊臂11的起重机如图中箭头所示被提升到竖直位置。
图4示意性显示起重机达到大致竖直位置已准备就位并降下风力涡轮机塔架2到预安装的基座7上。
在本发明一个实施例中，起重机相对于船只在水平平面定位诸如通过图中箭头所示的可移动悬出臂定位起重机。起重机被在水平平面移动以在基座7上方水平平面内正确定位塔架。
塔架2又例如通过起重机吊起装置19悬挂在第二吊臂12上。对不同实施例，例如通过安装在第一吊臂上并附连在吊臂与风力涡轮机构件之间的液压臂18，由风力涡轮机构件将塔架2在塔架上部和/或下部部分处在水平平面导引至最终水平位置，如图5中箭头所示。
图6显示这个实施例，风力涡轮机构件的定位也可例如通过使用具有可移动托架的吊杆在第二吊臂12处完成。
随后当塔架2在基座7上方正确定心并相应地竖直对准时，将风力涡轮机塔架2附连(如利用螺栓固定)到基座7。
最终第二吊臂从风力涡轮机构件脱离。
图7和图8显示利用起重机将机舱吊起、旋转和安置到已安装的风力涡轮机塔架2上。
对该实施例，在由起重机吊起之前机舱被预配有三个风力涡轮机叶片中的两个，以成为“兔耳”结构的单元9。
在塔架2安装之后起重机位于大致竖直位置时，将起重机的第二吊臂12从位于基座7和塔架2上方转动到位于船只10上方。通过辅助起重机或货车将机舱单元9送入吊臂12可达范围内。降低缆索16和/或提升吊臂12，如图7箭头所示，机舱吊起座被配装在挺杆与机舱之间。
由起重机将机舱3吊起到在塔架顶部上方的适当高度。吊臂12围绕起重机竖直轴线转动到位于基座7和塔架2上方，如图8箭头部分所示。将机舱降低并通过螺栓固定到塔架顶部。
搬运机舱单元9时，利用液压臂18将起重机附连到塔架2下部。
但对不同实施例，在没有臂18支承下搬运机舱单元9的过程中和/或在整个安装过程中，船只也可充分系泊以固定就位。
图9显示系泊***一个实施例。所述系泊***具有稳定船只的功能，且包括至少一个系泊单元、用于将所述系泊单元与船只连接的连接装置，以及通过在所述连接装置上建立永久张力以稳定船只的牵引装置。此外所述牵引装置包括用于相对于水平面降低已连接船只位置的装置。
系泊单元意指并非船只的一部分并且相对于所述船只的船体可自由操作的单元。对不同实施例，系泊单元可以是可移动的或设立在固定位置。
牵引装置意指能够在附连的连接装置中建立张力的装置。牵引装置也包括能够调节和/或动态控制连接装置中所建立张力的装置。
术语永久张力意指当所述系泊***使用时所述连接装置中的张力无中断地被施加，但在使用过程中可改变、控制、调节和/或调整所述张紧力，即张紧力相对于时间不是恒定的。
与本发明相关的通过稳定所述船只意指船只可被保持在位，其方式使得因如波浪、潮汐、涌流和/或风等环境因素对船只在所有方向运动的影响最小。
通过相对于水平面降低船只的位置，可确保特别是如波浪等环境因素对船只例如竖直方向运动的影响得以减小。
对该实施例，当呈“兔耳”结构的机舱3被安装时，第三叶片5可单独地被吊起并安装到轮毂6上。但是，第三叶片也可预先竖直安装在塔架侧部，并且如本发明所述当塔架2被安置在基座7上时与塔架2共同吊起。随后将机舱单元9安置在塔架2顶部，第三叶片17准备用于轮毂安装。
此外，可将每一风力涡轮机构件单独安装，例如将机舱安装到塔架上，其后依次为轮毂、转子或一个转子叶片。
再此外，风力涡轮机可作为一个单元由起重机就地安置，无论是否与基座附连。
列表
1.风力涡轮机
2.塔架
3.机舱
4.转子
5.转子叶片
6.轮毂
7.基座
8.地面或海平面
9.机舱/轮毂和呈“兔耳”结构的两个叶片的单元
10.船只
11.起重机的第一吊臂
12.起重机的第二吊臂
13.枢转装置
14.第一支承
15.第二支承
16.起重机缆索
17.第三风力涡轮机叶片
18.安装在第一吊臂上的液压臂
19.起重机吊起装置

Claims (13)

1.一种在离岸地点竖立风力涡轮机的方法，所述方法包括以下步骤：
-将起重机第一吊臂安置在大致水平位置；
-将大致水平安置的细长风力涡轮机构件布置在所述第一吊臂上；
-将所述细长风力涡轮机构件的远端部分与所述起重机的第二吊臂连接，所述远端部分是当风力涡轮机被竖立时所述风力涡轮机构件的上部部分，且所述第二吊臂与所述第一吊臂的纵向范围成一定角度延伸；
-提升所述第一吊臂到大致竖直位置；
-在水平平面上调整所述细长风力涡轮机构件的位置，以达到所述构件的预期竖立位置；以及
-使所述细长风力涡轮机构件的所述远端部分与所述起重机的所述第二吊臂脱离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述起重机位于运输所述风力涡轮机构件的船只上。
3.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述细长风力涡轮机构件包括风力涡轮机塔架、风力涡轮机机舱和风力涡轮机转子构成的组件。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述细长风力涡轮机构件是风力涡轮机塔架。
5.如任一前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述细长风力涡轮机构件包括基座或基座的一部分。
6.如前述权利要求2至5任一要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括大致在构件的预期竖立位置系泊船只的步骤。
7.如前述权利要求2至6任一要求所述的方法，其特征在于，通过相对于所述船只在水平平面内定位所述起重机进行所述水平平面内的位置调整。
8.如前述权利要求2至7任一要求所述的方法，其特征在于，通过相对于起重机的所述第一吊臂定位所述细长风力涡轮机构件进行所述水平平面内的位置调整。
9.一种用于在离岸地点竖立风力涡轮机的船只，所述船只包括至少一个起重机，所述起重机包括：
-准备用于保持细长风力涡轮机构件的第一吊臂；
-在大致水平位置与大致竖直位置之间提升所述第一吊臂以及细长风力涡轮机构件的提升驱动装置；
-与所述起重机的所述第一吊臂连接的第二吊臂；
-用于将布置在所述第一吊臂上的细长风力涡轮机构件的远端部分连接到起重机的所述第二吊臂的连接器，所述远端部分是当风力涡轮机被竖立时所述风力涡轮机构件的上部部分；以及
-一个或多个机构，用于当连接到所述连接器时在水平平面内调整所述细长风力涡轮机构件的位置，以达到构件预期竖立位置。
10.如权利要求9所述的船只，其特征在于，所述第二吊臂与所述第一吊臂的纵向范围成一定角度延伸，所述角度在90°±45°范围内。
11.如权利要求9或10任一要求所述的船只，其特征在于，用于调整位置的所述机构中的至少一个准备用于相对于所述船只移动和/或转动所述起重机。
12.如前述权利要求9至11任一要求所述的船只，其特征在于，用于调整位置的所述机构中的至少一个准备用于相对于所述第一吊臂移动和/或转动所述细长风力涡轮机构件。
13.如前述权利要求9至12任一要求所述的船只，其特征在于，所述船只具有同时保持不止一个细长风力涡轮机构件的空间。
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