CN106762443A - 用于直驱风电机组的叶轮辅助锁定装置及叶片安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于直驱风电机组的叶轮辅助锁定装置及叶片安装方法。本发明涉及风力发电领域，解决在叶片安装过程中锁定装置可能由于强度不足而被损坏的技术问题。根据本发明的辅助锁定装置包括第一端部(15)和第二端部(16)，第一端部(15)包括配重部(11)，第二端部(16)用于可拆卸地连接到直驱风电机组的叶轮的轮毂(20)上，从而产生用于辅助锁定所述叶轮的辅助转矩。

Description

用于直驱风电机组的叶轮辅助锁定装置及叶片安装方法

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及直驱风电机组的叶轮。

背景技术

一般地，直驱风电机组包括塔筒和以可转动的方式安装到塔筒上的叶轮，叶轮通常包括轮毂和连接到轮毂的三个叶片。目前，将叶轮吊装到塔筒上的方法有很多，例如，整体吊装方法，在该方法中通常使用两台吊车，其中一台吊车的吊索固定两个叶片，另一台吊车的吊索固定第三个叶片。在整体吊装方法中，需要使用两个吊车，由于叶轮整体非常庞大且沉重，两台吊车配合难度大，操作不便。

此外，还存在单叶片吊装方法，例如，图1示意性地示出的用于直驱风电机组的叶片的30°角安装方法。参照图1描述该安装方法，在图1中，空心圆表示叶轮的轮毂，直线段表示叶轮的叶片。第一步，如图1的(1)所示，在地面上将第一叶片连接到叶轮的轮毂上，将连接有第一叶片的轮毂吊装到塔筒上，使得第一叶片大致竖直朝下延伸；第二步，如图1的(2)所示，将第二叶片基本水平地吊装到轮毂的叶片安装孔附近，使第二叶片旋转30°角后安装到轮毂上；第三步，如图1的(3)所示，将第三叶片以类似图1的(2)中所示的方式但与第二叶片相对于相对于竖直方向互相对称的方向安装到轮毂上；最后，如图1的(4)所示，叶轮的全部叶片安装完成。

图2示出直驱风电机组的叶轮的锁定装置附近的局部示意图。在上述叶片的30°角安装方法中，在图1的步骤(1)之后，通常需要将轮毂锁定以禁止其转动。如图2所示，叶轮的转子轴1(其固定至轮毂)通过类似销结构的锁定装置3而相对于定子主轴2(其固定至塔筒)保持静止，即，叶轮被锁定，从而禁止轮毂转动。因此，当第二个叶片安装完毕后，由于第二个叶片的重力将产生作用于轮毂并传递到锁定装置3的转矩。所以，在叶片的30°角安装方法中，对叶轮的锁定装置3的强度要求较高。

在上述叶片的30°角安装方法中，为了解决锁定装置强度不足的问题，可以考虑增加现有锁定装置的强度或者增加额外的内部锁定装置。然而，由于现有锁定装置属于成熟部件，改变其设计将花费大量的时间和费用；而且，额外的内部锁定装置需要占据额外的内部空间，而现有的直驱风电机组难以满足该要求。

发明内容

如上所述，在直驱风电机组的叶片安装方法中，锁定装置可能由于强度不足而被损坏。

为了解决该问题，本发明提供了一种用于直驱风电机组的叶轮的辅助锁定装置，包括第一端部和第二端部，第一端部包括配重部，第二端部用于可拆卸地连接到直驱风电机组的叶轮的轮毂上，从而产生用于辅助锁定叶轮的辅助转矩。

根据本发明的一个优选实施例，辅助锁定装置在第二端部连接到轮毂上时能够以第二端部为枢转点转动。

根据本发明的一个优选实施例，第二端部具有连接部，连接部被构造为与轮毂的吊耳可拆卸地连接。

根据本发明的一个优选实施例，在第二端部处设置有用于使辅助锁定装置转动的驱动机构。

根据本发明的一个优选实施例，驱动机构包括液压马达或气动马达或电机。

根据本发明的一个优选实施例，配重部的重量能够进行调节。

根据本发明的一个优选实施例，配重部包括用于容纳砝码的支座，并且通过支座容纳的砝码的数量和重量来调节配重部的重量。

根据本发明的一个优选实施例，辅助锁定装置包括用于连接第一端部和第二端的横梁，横梁的长度可调。

本发明还提供了一种利用根据任一种前述辅助锁定装置安装直驱风电机组的叶片的方法，包括：将至少三个叶片中的第一叶片连接到轮毂，并将连接有第一叶片的轮毂吊装到塔筒上，使得第一叶片大致竖直朝下延伸；将至少三个叶片中的第二叶片以及第三叶片顺序吊装并连接到轮毂上；其特征在于，在将第二叶片以及第三叶片吊装连接到轮毂的步骤之前或同时，将辅助锁定装置的第二端部固定连接到轮毂上，以产生用于辅助锁定叶轮的辅助转矩。

根据本发明的一个优选实施例，通过调节所述配重部的重量来调节所述辅助转矩的大小。

根据本发明的一个优选实施例，通过改变所述辅助锁定装置相对于所述第二端部的转动角度来调节所述辅助转矩的大小。

根据本发明的一个优选实施例，通过调整横梁的长度来调节辅助转矩的大小。

根据本发明的辅助锁定装置以及安装直驱风电机组的叶片的方法，辅助锁定装置的结构简单，在安装风电机组的叶片中可以方便地向轮毂施加转矩，从而有助于保持安装期间轮毂的平衡；还可以保护锁定机构避免遭到过大转矩的损害。此外，根据本发明的辅助锁定装置以及安装直驱风电机组的叶片的方法，易于调节转矩的大小，且不会增加直驱风电机组本身的结构和重量。

附图说明

以下，结合附图详细描述本发明的具体实施方式，以使本领域技术人员更好地理解本发明，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是用于直驱风电机组的叶片30°角安装方法的示意图；

图2示出直驱风电机组的叶轮的锁定装置附近的局部示意图；

图3示出根据本发明的一个实施例的辅助锁定装置的示意图；

图4示出直驱风电机组的轮毂的一部分的示意图；

图5示出根据本发明的一个实施例的辅助锁定装置已经安装到轮毂的示意图；以及

图6示出用本发明的实施例的辅助锁定装置实施风电机组的叶片30°角安装的方法的流程图；

其中，1-转动轴；2-定子主轴；3-锁定装置；10-辅助锁定装置；11-配重部；12-横梁；13-液压马达；14-连接部；141-通孔；15-第一端部；16-第二端部；20-轮毂；21-吊耳；4-第一叶片；5-第二叶片；6-第三叶片。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的用于直驱风电机组的叶轮的辅助锁定装置的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

此外，空间相关术语(诸如“上”、“下”、“左”和“右”等)用于描述附图所示的元件与另一个元件的相对位置关系。因此，空间相关术语可以应用到使用时与附图所示的方向不同的方向中。显然，虽然为了易于说明，所有这些空间相关术语指的是附图所示的方向，但是本领域技术人员能够理解可以使用与附图中所示的方向不同的方向。

以下，参照图3到图6描述根据本发明的辅助锁定装置及其使用方式。图3描述了根据本发明的一个实施例的辅助锁定装置10。图4示出直驱风电机组的轮毂的一部分的示意图。图5示出辅助锁定装置10已经安装到轮毂的示意图，其是从叶轮的正面观察得到的视图，其中叶片仅示出了在轮毂附近的一部分而省略了其他部分。图6示出用本发明的实施例的辅助锁定装置实施风电机组的叶片30°角安装的方法的流程图。在本发明的优选实施例中，辅助锁定装置10由钢制成。

如图3所示，辅助锁定装置10包括第一端部15和第二端部16，第一端部15包括具有一定重量的配重部11，第二端部16被配置为适于固定连接到直驱风电机组的叶轮的轮毂上。如图5所示，通过将第二端部16固定连接到轮毂20而将辅助锁定装置10安装到轮毂20时，辅助锁定装置10相对于轮毂20构成类似悬臂的结构，由于配重部11的重量，辅助锁定装置10可以向轮毂20施加转矩，该转矩在本发明中用于辅助锁定直驱风电机组的叶轮。

在本实施例中，配重部11被构造为其重量可以调节。具体而言，参照图3，配重部11包括支座111和容纳在支座中的砝码112。可以通过改变砝码的重量或数量等来调节配重部11的重量。

在本实施例中，辅助锁定装置10被构造为在第二端部16固定连接到轮毂20时，能够以第二端部16位枢转点转动，并还设置有锁止装置(未示出)以将其锁止在特定的转动角度。此外，第二端部16处设置有液压马达13，该液压马达13可以用于驱动辅助锁定装置10以第二端部16为枢转点进行转动。

如图3所示，该辅助锁定装置10还包括连接在第一端部15和第二端部16之间的横梁12，当辅助锁定装置10安装到轮毂20时，该横梁12可以发挥构成作用于轮毂的转矩的力臂的作用。

此外，在本实施例中，第二端部16具有连接部14，该连接部14被配置为适于固定连接到直驱风电机组的轮毂20的吊耳21(图4中示出)上。具体而言，该连接部14具有通孔141，螺栓可以通过该通孔141将连接部14固定连接到轮毂20的吊耳21上。图4示出直驱风电机组的轮毂20及其吊耳21的示意图。如图4所示，轮毂20具有吊耳21，该吊耳21可以用于将轮毂20吊装到吊塔上，并且，该吊耳21可以用于安装根据本发明的辅助锁定装置10。由于吊耳是轮毂本身所具有的结构，因此，如果将辅助锁定装置的连接部配置为适于固定连接至该吊耳，则不需要改变轮毂的设计或在轮毂上额外设置对应的连接部。因此，本发明的辅助锁定装置的安装简单，使用方便。

以下，参照图5描述本发明的辅助锁定装置10的工作原理。

根据本发明的优选实施例，在安装风电机组的叶片的过程中，例如由于仅安装了部分叶片而导致轮毂受到的转矩不平衡，如果此时利用叶轮的锁定装置来禁止轮毂转动，则该不平衡的转矩会进而传递至锁定装置，从而带来锁定装置损坏的风险。此时，可以将本发明的辅助锁定装置10安装至轮毂，对轮毂提供辅助锁定转矩以至少部分地抵消轮毂受到的不平衡转矩。如图5所示，将辅助锁定装置10的第二端部16固定连接到轮毂20，具体而言，轮毂20的吊耳21。因此，辅助锁定装置10整体相对于轮毂构成悬臂结构。辅助锁定装置10的第一端部15构成悬臂的末端，由于在该末端处设置有配重部11，因此可以更好地提供足够的转矩。在将辅助锁定装置10安装到轮毂20时，可以根据需要抵消的转矩的方向来设置辅助锁定装置10安装的方向。例如，在图5所示的视角中，假设在仅安装了下侧的叶片4和左侧的叶片5而尚未安装右侧的叶片6的情况下，轮毂将受到逆时针方向的转矩，此时可以将辅助锁定装置10安装为配重部在右侧而提供顺时针方向的辅助转矩以至少部分地抵消不平衡转矩。

此外，辅助锁定装置10还设置为能够以第二端部16为枢转点转动，并锁止在特定角度位置。例如，参照图5所示，辅助锁定装置10能够以第二端部16为枢转点顺时针或逆时针转动，并锁止在特定角度位置。由此，可以改变所提供的辅助转矩的大小和方向。可以设置额外的驱动装置，例如液压马达13来驱动辅助锁定装置10绕第二端部16的转动。

此外，辅助锁定装置10的配重部11可以被配置为其重量可调节的，由此改变锁提供的辅助转矩的大小。例如，通过改变配重部11所包含的砝码的重量和数量来调节配重部11的重量。

因此，可以通过选择配重部11的重量和辅助锁定装置10的转动角度，来获得实际所需的大小合适的辅助转矩。因此，本发明的辅助锁定装置10可以防止叶轮的锁定装置3由于强度不足而被损坏。

以下，参照图6描述利用本发明的实施例的辅助锁定装置10实施直驱风电机组的叶片30°角安装的方法的实施例，在该方法的实施例中，将叶片安装到轮毂的顺序以及安装时叶片的方位与参照图1描述的现有技术的30°角安装方法相似，主要区别在于利用了根据本发明的实施例的辅助锁定装置10。

具体而言，首先，执行第一步骤601，在地面上，将第一叶片4连接到叶轮的轮毂20上，然后，将连接有第一叶片4的轮毂20吊装到塔筒上，使得第一叶片4大致竖直朝下延伸，叶片方位类似图1的(1)，此时通过锁定装置将叶轮锁定以禁止轮毂转动；

接着，执行第二步骤602，将本发明的辅助锁定装置10的第二端部固定连接到轮毂20的吊耳21，将辅助锁定装置10配重部的重量以及相对第二端部的转动角度调节为预先设定的量；

然后，执行第三步骤603，将第二叶片5吊装到塔筒上，例如，可以先将第二叶片5基本水平地吊装到轮毂20的叶片安装孔附近，然后将第二叶片5旋转30°角后安装到轮毂20上的相应叶片安装孔中，叶片方位类似图1的(2)；

接着，执行第四步骤604，将第三叶片6以类似在第二步骤中描述的方式安装到轮毂20的相应叶片安装孔中，叶片方位类似图1的(3)；

最后，将辅助锁定装置10从轮毂20拆下，叶轮的全部叶片4、5、6安装完成。

因此，当利用本发明的辅助锁定装置10实施直驱风电机组的叶片30°角安装时，由于利用辅助锁定装置10向轮毂施加辅助转矩，因此，可以利用该辅助转矩来至少部分地抵消在安装叶片过程中由于已安装的叶片分布的不均衡而作用于轮毂以及锁定装置的转矩。因此，可以防止叶轮的锁定装置3由于强度不足而被损坏。此外，可以通过预先计算实际所需大小的辅助转矩来选择辅助锁定装置10的转动角度和配重部的重量，从而提供合适的辅助转矩，并且在安装过程中可以根据需要调节转动角度和配重部重量来调节转矩。而且，由于在全部叶片安装完成后，本发明的辅助锁定装置10可以从轮毂20上拆下，所以直驱风电机组没有增加额外的重量和结构。因此，也不需要改变塔筒等用于支撑直驱风电机组的支撑装置的强度。

如前所述，尽管说明书中已经参考附图对根据本发明的示例性实施例的辅助锁定装置和利用辅助锁定装置安装直驱风电机组的叶片的方法进行了说明，但是本发明不限于上述具体实施方式，本领域的技术人员能够理解，本发明还存在其他实施方式。

例如，在前述实施例中，辅助锁定装置的横条的长度是恒定的。但是本发明不限于此。辅助锁定装置的横梁的长度还可以是可调节的，例如，横梁是伸缩套筒的形式等。

例如，在前述实施例中，辅助锁定装置在固定连接到轮毂的状况下能够以其第二端部为枢转点转动。但是本发明不限于此。辅助锁定装置也可以简单地设定为不可绕其端部转动，而通过预先设定的安装角度、其自身的延伸长度以及配重部的重量等来设定其施加的辅助转矩。

此外，在前述实施例中，辅助锁定装置设置有液压马达来驱动其绕第二端部的转动。但是，本发明不限于此，用于驱动辅助锁定装置10转动的驱动机构还可以是气动马达、电机等其他驱动机构。

此外，在前述实施例中，配重部被配置为可调节。但是这并不是本发明必须的。根据具体需要，配重部也可以设定为不可调节。此外，在前述实施例中，采用砝码和支座的结构来调节配重部的重量。但是本发明不限于此，也可以采取其他方式来调节配重部的重量，例如，通过在容器中灌注和抽吸液体的方式等。

此外，在前述实施例中，辅助锁定装置被配置为能够固定连接到轮毂的吊耳。但是，本发明不限于此，辅助锁定装置也可以固定连接到轮毂的其他部分，例如，还可以安装在吊耳附近，可以在轮毂的其他部位设置额外的配合部来安装辅助锁定装置等等。

此外，在前述实施例中，辅助锁定装置被用于包括三个叶片的直驱风电机组的30°角安装方法中，但是，本发明不限于此。在包含更多叶片的直驱风电机组的叶片安装过程中，或者在以其他方式和顺序安装叶片的过程中，均可以利用本发明的辅助锁定装置10来提供辅助转矩。本领域的技术人员可以理解的是，在以任何方法安装任何类型的直驱风电机组的叶片的过程中，只要存在由于重力分配不均衡导致产生作用于轮毂的转矩的情况，均可以利用本发明的辅助锁定装置，通过将其第二端部固定连接到直驱风电机组的轮毂来产生辅助转矩以辅助锁定叶轮。

此外，在前述实施例中，所提供的安装直驱风电机组的叶片的方法具有特定的顺序。但是本发明不限于此，可以根据不限于以上描述的顺序的步骤。例如，在前述实施例中，在安装第二叶片之前安装辅助锁定装置，但是也可以在安装第二叶片的同时安装辅助锁定装置；还可以在安装第一叶片时安装辅助锁定装置，并将其调整为与叶轮的轴向大体平行或者减少配重部的重量以基本不产生辅助转矩，在将这样安装有第一叶片和辅助锁定装置的轮毂吊装到塔筒之后再调整辅助锁定装置的方位、转动角度和配重部重量等来产生辅助转矩；此外，在前述实施例中，在安装第二叶片之前的第二步骤中安装辅助锁定装置并将其调整为提供合适转矩以部分地抵消将要安装的第二叶片的转矩，但是也可以在安装第二叶片之前调节辅助锁定装置提供相对较小的转矩，以避免此时由于辅助锁定装置而对锁定装置产生过大的转矩，在安装第二叶片之后，通过调节转动角度和/或配重部重量等适当增大辅助锁定装置的辅助转矩来至少部分地抵消第二叶片的转矩。

如前所述，尽管说明书中已经参考附图对本发明的示例性实施例进行了说明，但是本发明不限于上述具体实施方式，本发明的保护范围应当由权利要求书及其等同含义来限定。

Claims (12)

1.一种用于直驱风电机组的叶轮的辅助锁定装置(10)，其特征在于，所述辅助锁定装置(10)包括第一端部(15)和第二端部(16)，所述第一端部(15)包括配重部(11)，所述第二端部(16)用于可拆卸地连接到所述直驱风电机组的叶轮的轮毂(20)上，从而产生用于辅助锁定所述叶轮的辅助转矩。

2.根据权利要求1所述的辅助锁定装置(10)，其特征在于，所述辅助锁定装置(10)在所述第二端部(16)连接到所述轮毂(20)上时能够以所述第二端部(16)为枢转点转动。

3.根据权利要求1或2所述的辅助锁定装置(10)，其特征在于，所述第二端部(16)具有连接部(14)，所述连接部(14)被构造为与所述轮毂(20)的吊耳(21)可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的辅助锁定装置(10)，其特征在于，在所述第二端部(16)处设置有用于使所述辅助锁定装置(10)转动的驱动机构。

5.根据权利要求4所述的辅助锁定装置(10)，其特征在于，所述驱动机构包括液压马达(13)或气动马达或电机。

6.根据权利要求1-5所述的辅助锁定装置(10)，其特征在于，所述配重部(11)的重量能够进行调节。

7.根据权利要求6所述的辅助锁定装置(10)，其特征在于，所述配重部(11)包括用于容纳砝码的支座，并且通过所述支座容纳的砝码的数量和重量来调节所述配重部的重量。

8.根据权利要求1-7所述的辅助锁定装置(10)，其特征在于，所述辅助锁定装置(10)包括连接所述第一端部(15)和所述第二端部(16)的横梁(12)，所述横梁(12)的长度可调。

9.一种利用根据权利要求1至8中任一项所述的辅助锁定装置(10)安装直驱风电机组的叶片的方法，包括：

将所述至少三个叶片中的第一叶片(4)连接到所述轮毂(20)，并将连接有所述第一叶片(4)的所述轮毂(20)吊装到所述塔筒上，使得所述第一叶片(4)大致竖直朝下延伸；

将所述至少三个叶片中的第二叶片(5)以及第三叶片(6)顺序吊装并连接到所述轮毂(20)上；

其特征在于，在将所述第二叶片(5)以及第三叶片(6)吊装连接到所述轮毂的步骤之前或同时，将所述辅助锁定装置(10)的第二端部固定连接到所述轮毂(20)上，以产生用于辅助锁定所述叶轮的辅助转矩。

10.根据权利要求9的所述方法，其特征在于，通过调节所述配重部的重量来调节所述辅助转矩的大小。

11.根据权利要求9的所述方法，其特征在于，通过改变所述辅助锁定装置相对于所述第二端部的转动角度来调节所述辅助转矩的大小。

12.根据权利要求9的所述方法，其特征在于，通过调整横梁(12)的长度来调节所述辅助转矩的大小。