CN109416016B - 包括用于在移除机舱期间承载转子的停驻结构的风轮机 - Google Patents

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Abstract

一种风轮机，包括塔架结构和用于保持转子的停驻结构，所述塔架结构构造成保持机舱，所述机舱具有转子。为了提高执行维护的能力并允许更容易地组装和拆卸风轮机，停驻结构构造成将转子直接连接到塔架结构，从而允许在转子保持固定到塔架结构的同时移除机舱。

Description

包括用于在移除机舱期间承载转子的停驻结构的风轮机
技术领域
本发明涉及一种风轮机。
背景技术
风轮机通常包括具有叶片的转子，转子布置成借助风能旋转。转子驱动传动系，该传动系通常包括将能量转换成电能的发电机。传动系可以包括齿轮箱，用于将转子速度改变为适合于发电机的速度。一些发电机直接由转子驱动。
传动系由框架承载并容纳在安装在竖直塔架的顶端的机舱中。
在本文中，我们使用术语“能量产生单元”来表示机舱、具有叶片的转子以及包括发电机并且可选地具有齿轮箱和能量转换所需的其它部件的传动系。在传统的水平轴风轮机中，能量产生单元放置在由轴承承载的竖直塔架的顶部上，允许能量产生单元在基本水平的平面中(或者通常从水平方向指向5至15度从而面向风的方向)旋转。穿过塔架的内部进入机舱的内部以进行检查和维护，并且从机舱更换诸如齿轮箱或发电机之类的大型部件可能是困难的并且需要昂贵的起重机操作。
在多转子风轮机中，若干能量产生单元由同一塔架结构承载。塔架结构通常将一个或多个竖直塔架与一个或多个悬臂组合，所述悬臂从塔架以一定角度延伸并且保持至少一个能量产生单元。在这种多转子风轮机中，可以通过降低包括机舱和具有叶片的转子的整个能量产生单元来进行机舱和内部部件的检查和维护。
发明内容
本发明的实施方式的一个目的是便于更容易、更便宜和/或更安全地维护和检查风轮机的机舱。
根据第一方面，本发明提供一种风轮机，该风轮机包括：
承载传动系的机舱；
具有叶片的转子，所述转子构造成由所述传动系承载；
塔架结构，该塔架结构包括竖直塔架和从所述塔架向外延伸的至少一个悬臂，所述悬臂构造成承载所述机舱；以及
停驻结构，该停驻结构构造成在移除所述机舱期间将所述转子连接到所述塔架结构以承载所述转子。
由于停驻结构，风轮机的机舱能够与转子断开连接并降低到地面。可以在不降低风轮机的叶片(通常非常长)的情况下执行该操作。因此，在叶片借助停驻结构在高空悬在转子上时，机舱可以在低空被进行检查，维修或更换。这在机舱周围留下了更多空间，防止了与处理和降低长叶片相关的安全相关问题，并且防止在操纵期间损坏易碎叶片。此外，允许通过更换完整的机舱和传动系进行快速维护。
在本上下文中，术语“塔架结构”应该被解释为指的是布置成承载风轮机的机舱和转子的结构。本发明可以与多转子风轮机特别相关。在本上下文中，术语“多转子风轮机”应该被解释为指的是包括安装在一个塔架结构上的两个或更多个能量产生单元的风轮机。在该实施方式中，塔架结构通常包括竖直塔架和从塔架向外延伸的至少一个悬臂，每个悬臂均保持具有转子的机舱。
塔架结构可以包括多个塔架节段，其被组装以形成塔架结构。停驻结构可以连接到转子并且***这些塔架节段之间或者附接到这些塔架节段，从而将转子直接连接到塔架结构。
悬臂和塔架之间的角度可以是固定的，或者例如，为了改变能量产生单元相对于地面的高度的目的，例如为了维护目的或为了防强风等，该角度可以是可变的。
机舱和转子可以布置在悬臂的端部处或附近，即离保持悬臂的塔架最远。
停驻结构特别构造成将转子直接附接到悬臂并且在转子与机舱分离时承载转子的重量。因此，机舱能够降低到地面。因此，本发明可以涉及这样一种风轮机，其中转子借助停驻结构连接到塔架结构，并且机舱从塔架结构被释放。
每个悬臂均可以经由偏航装置附接到塔架，由此允许悬臂相对于保持悬臂的塔架进行偏航移动。这将允许能量产生单元的转子逆着风向定向。在停驻结构经由偏航装置与机舱和转子一起移动的位置处，停驻结构可以特别地附接到悬臂。
在本上下文中，术语“机舱”应该被解释为风轮机的容纳传动系的部分，该传动系包括连接到转子并由转子驱动的轴，机舱通常包括支撑传动系的部件(例如齿轮箱、发电机)的框架，并且可以进一步支撑其它部件，例如，诸如电源转换器、冷却设备和位于塔架结构顶部的类似部件之类的电子部件。
停驻结构可以从塔架结构延伸到机舱和转子之间的位置。特别地，停驻结构可以形成在转子和机舱之间的空间中延伸的板形的、基本上平面的元件。特别地，停驻结构因此使得在转子保持直接悬挂在塔架结构上的同时能够移除机舱和支撑传动系的部件的框架。
转子通常形成有凸缘，转子借助该凸缘固定到传动系的驱动轴。停驻结构可以特别地包括构造成将停驻结构固定到转子的该凸缘的结构。
特别地，停驻结构可以构造成在多个风轮机上重复使用。因此，停驻结构可以可释放地附接到塔架结构并且可释放地附接到转子。以这种方式，停驻结构仅在机舱要被释放时被附接，并且在涡轮机的正常操作期间被拆卸。
停驻结构可以包括对准结构。对准结构构造成在转子借助停驻结构连接到塔架结构的同时允许转子相对于塔架结构移动。以这种方式，机舱可以附接到塔架结构，并且随后，对准结构可以用于调节转子的位置，直到其正确地匹配机舱的位置。
对准结构可以构造成在机舱降下以便维护时允许转子移动。对准结构可以例如是构造成使转子在转子绕转子轴线自由旋转的操作位置和叶片非常靠近塔架结构或者甚至与塔架结构相交的维护位置之间移动。当叶片靠近塔架结构或与塔架结构相交时，可以更容易地阻止转子的旋转，这提高了安全性，并且可以从塔架结构执行叶片的维护或检查。
对准结构还可以构造成用于在机舱固定到塔架结构并且转子借助停驻结构连接到塔架结构的同时使转子相对于机舱移动。该选项可以有助于在将转子重新附接到机舱期间将转子对准机舱的位置。
对准结构可以包括测量装置，该测量装置构造成在机舱固定到塔架结构并且转子通过停驻结构连接到塔架结构时确定机舱相对于转子的位置。测量装置可以包括激光定位工具等。
风轮机可以包括起重机结构，该起重机结构构造成在转子借助停驻结构连接到塔架结构时将机舱从塔架结构降低。起重机结构可以特别地附接到停驻结构，使得其可以与停驻结构一起附接到风轮机或从风轮机拆卸。起重机结构可以例如包括绞盘，该绞盘用于将机舱提升到其在塔架结构处的位置或者将机舱从其在塔架结构处的该位置提升。起重机结构还可包括这样的装置，该装置用于使机舱相对于转子移动从而便于拆卸转子并便于转子重新附接到机舱。
机舱可以通过匹配机舱的凸缘和塔架结构的凸缘而附接到塔架结构。作为实施例，机舱可以由偏航轴承承载，该偏航轴承具有用螺栓固定到塔架结构的上凸缘上的下凸缘。在该实施方式中，停驻结构可以附接到塔架结构的凸缘。这是一个优点，因为塔架已经准备好承载整个机舱和转子组件的重量，因此通常能够在没有机舱的情况下承载转子而不需要或只需要有限的调整。
作为将停驻结构附接到塔架结构的上凸缘的另选，机舱可以在该凸缘附近附接到塔架结构((即，附接到塔架结构的保持以上提到的凸缘的节段)。
停驻结构可以形成用于待在转子或机舱上工作的人员进出的平台。
在第二方面中，本发明提供了一种降低根据本发明的第一方面的风轮机的机舱的方法。根据该方法，将停驻结构附接在转子和塔架结构之间，随后将机舱从转子释放并从塔架结构降低。该方法可以包括通过使用用于对准转子和机舱的停驻结构而将机舱重新连接到转子的进一步的步骤。该方法还可以包括通过使用附接到停驻结构的起重机结构来降低机舱的步骤。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：
图1示出了多转子风轮机的前视图，该多转子风轮机包括从竖直塔架延伸的悬臂；
图2至图4示出了根据本发明的实施方式的具有停驻结构的风轮机；
图5至图7示出了根据本发明的另选实施方式的具有停驻结构的风轮机；
图8示出了具有停驻结构的多转子风轮机的俯视图；以及
图9示出了具有附接到悬臂的停驻结构的多转子风轮机的立体图。
具体实施方式
应当理解，详细描述和具体实施例虽然表明了本发明的实施方式，但仅以例示的方式给出，因为根据该详细描述，在本发明的实质和范围内的各种变化和变型对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
图1是多转子风轮机101的前视图，该多转子风轮机101包括承载四个悬臂103的塔架102。悬臂103成对地布置成两个，一对在另一对上方。
一对悬臂中的悬臂沿相反方向远离塔架102延伸。
每个悬臂103均支撑能量产生单元105。并且每个能量产生单元105均包括机舱106和承载三个风轮机叶片108的转子107，叶片108扫掠区域109。每个能量产生单元105均经由旋转接头110连接到悬臂。
悬臂103经由偏航装置111附接到塔架102，允许整个悬臂103相对于塔架102进行偏航移动，以便将转子107引导到来风中。
当多转子风轮机101操作时，能量产生单元105围绕塔架102对称放置，使得多转子风轮机平衡。
为了维护和检查，人员经由塔架基部的开口112进入塔架，并且每个能量产生单元的入口均设置在塔架内部和相应的悬臂内部。
图2至图4示出了本发明的一个实施方式，其中停驻结构201固定在旋转接头110和转子107之间。该实施方式即使在现有的不是专门针对停驻结构制作的涡轮机中也易于实施，因为旋转接头通常能够在不需要调整的情况下承载转子的重量。在一个实施方式中，停驻结构构造成绕旋转接头110周向延伸，并且在一种实施中，停驻结构包括布置在旋转接头和能量产生单元105之间的固定附接固定装置。该固定装置将停留在适当位置，并且当要从转子移除机舱时允许可移除的停驻结构的附接和/或拆卸。在一个实施方式中，停驻结构构造成能够锁定旋转接头110，从而选择性地防止能量产生单元在维护期间旋转。
图5至图7示出了本发明的另一个实施方式，其中停驻结构201固定在悬臂103和转子之间。该实施方式可以使停驻结构容易附接到塔架结构，但是通常为了经由停驻结构承载转子的目的而需要专门设定塔架结构(即，在本示例中是悬臂103)的尺寸。
在该实施方式中，停驻结构可以包括固定的附接固定装置，例如，通过焊接到悬臂。当要从转子移除机舱时，该固定装置将停留在适当位置并允许可移除的停驻结构的附接和/或拆卸。在一个实施方式中，停驻结构构造成能够锁定旋转接头110，从而选择性地防止能量产生单元在维护期间旋转。
图8和图9示出了图5至图7的实施方式，其中，停驻结构201附接在悬臂103和转子107之间。在该实施方式中，停驻结构防止能量产生单元105相对于悬臂旋转，并且可选地提供可供人员进入叶片或者叶片的至少根端的平台。
图9示出了停驻结构的进一步的细节。在该实施方式中，停驻结构201由固定在附接结构901和转子之间的网格结构构成。附接结构901焊接到悬臂并且允许容易且安全地附接和移除停驻结构的可移除部分902。

Claims (16)

1.一种风轮机(101)，该风轮机包括：
承载传动系的机舱(106)；
具有叶片(108)的转子(107 )，所述转子构造成由所述传动系承载；
塔架结构，该塔架结构包括竖直塔架(102)和从所述塔架向外延伸的至少一个悬臂(103)，所述悬臂构造成承载所述机舱；以及
停驻结构(201)，该停驻结构构造成在所述机舱与所述转子断开连接并移除所述机舱期间将所述转子连接到所述塔架结构以承载所述转子。
2.根据权利要求1所述的风轮机，所述风轮机形成多转子风轮机，其中每个悬臂均保持具有转子(107)的机舱(106)，并且所述停驻结构(201)构造成将所述转子直接附接到所述悬臂。
3.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机，其中，所述转子连接到所述塔架结构，并且所述机舱与塔架结构断开连接。
4.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述停驻结构(201)从所述塔架结构延伸到所述机舱和所述转子之间的位置。
5.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述停驻结构能释放地附接到所述塔架结构并且能释放地附接到所述转子。
6.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述停驻结构包括对准结构，所述对准结构构造成当所述转子借助所述停驻结构连接到所述塔架结构时允许所述转子相对于所述塔架结构移动。
7.根据权利要求6所述的风轮机，其中，所述对准结构构造成允许所述转子相对于所述塔架结构移动到所述转子(107)的叶片(108)与所述塔架结构(102,103)相交的位置。
8.根据权利要求6或7所述的风轮机，其中，所述对准结构被构造成当所述机舱固定到所述塔架结构并且所述转子借助所述停驻结构连接到所述塔架结构时允许所述转子相对于所述机舱移动。
9.根据权利要求6所述的风轮机，其中，所述对准结构包括测量装置，所述测量装置构造成在所述机舱固定到所述塔架结构并且所述转子借助所述停驻结构连接到所述塔架结构时确定所述机舱相对于所述转子的位置。
10.根据权利要求1所述的风轮机，所述风轮机包括起重机结构，所述起重机结构构造成在所述转子借助所述停驻结构连接到所述塔架结构时从所述塔架结构降低所述机舱。
11.根据权利要求10所述的风轮机，其中，所述起重机结构附接到所述停驻结构。
12.根据权利要求1所述的风轮机，其中，通过匹配所述机舱的凸缘和所述塔架结构的凸缘，所述机舱附接到所述塔架结构，并且其中所述停驻结构能附接到所述塔架结构的所述凸缘。
13.根据权利要求1所述的风轮机，其中，通过匹配所述机舱的凸缘和所述塔架结构的凸缘，所述机舱附接到所述塔架结构，其中所述塔架结构的所述凸缘连接到塔架结构的外部节段，并且其中所述停驻结构能附接到所述外部节段。
14.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述停驻结构形成供待在所述转子或机舱上作业的人员进出的平台。
15.根据权利要求1所述的风轮机，其中，所述停驻结构构造成防止所述转子旋转。
16.一种降低根据权利要求1至14中任一项所述的风轮机的机舱的方法，其中，将所述停驻结构附接在所述转子和所述塔架结构之间，并且随后将所述机舱从所述转子释放并从所述塔架结构降低。
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