CN109715938B - 用于风力涡轮机的过渡件 - Google Patents

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Abstract

用于风力涡轮机（1）的过渡件，其用于将风力涡轮机（1）连接至基座（5），其中，过渡件（4）包括待被连接至基座（5）的连接区域（21）。

Description

用于风力涡轮机的过渡件
技术领域
本发明涉及用于风力涡轮机的过渡件。本发明还涉及海上支撑结构、风力涡轮机以及用于组装海上支撑结构的方法。
背景技术
已知风力涡轮机被树立在陆地上或海上。在陆地风力涡轮机的情形中，在地面上构建基座，且风力涡轮机被安装在该基座上。在海上风力涡轮机的情形中，基座连接至海床。还已知使用由水支撑的浮式基座。
风力涡轮机包括转子、机舱和塔架。转子包括转子叶片，且旋转地连接至机舱。机舱连接至塔架的顶部。风力涡轮机的塔架连接至基座。基座包括钢和/或混凝土。基座将风力涡轮机的重量和作用于风力涡轮机的负载传递和分配至基座置放在其上的介质。在海上基座的情形中，能够使用重力基座、单柱、三脚架或者套管结构。
能够向风力涡轮机提供电气连接件以将风力涡轮机尤其连接至陆基的基础设施。风力涡轮机包括用于将电能输送至连接件的电气***。为了实现这一点，风力涡轮机能够例如包括变压器和/或转换器。风力涡轮机还能够包括开关设备。开关设备能够是用于控制、保护和隔离电气装备的电气断开开关、熔断器和/或断路器的任何组合。
近年来，风力涡轮机的电气输出功率和其机械尺寸不断增加。因此，风力涡轮机的重量和作用于风力涡轮机的负载也增加。因此，有必要构建更重且更坚固的基座。
由于更高的电功率输出，在风力涡轮机中的电气装备还倾向于在尺寸和重量上增加，从而为风力涡轮机和基座添加额外的重量和负载。还有利的是，使用用于风力涡轮机的非常刚性的塔架，这导致高重量以及使用大量的材料。
出于上文中提到的原因，这些风力涡轮机需要不断增加量的材料并且其因此更昂贵。
发明内容
本发明的目标因此是形成用于支撑风力涡轮机的改善的布置。
该问题通过提供用于风力涡轮机的过渡件解决，该过渡件用于将风力涡轮机连接至基座，其中，过渡件包括待被连接至基座的连接区域。
风力涡轮机塔架因此不直接连接到基座，而是额外的部件（过渡件）用于连接这两个部分。如在下文中详细讨论的，过渡件能够提供用于在风力涡轮机中使用的至少一些电气***的空间。其能够因此从塔架运动至过渡件，且因此在塔架中要求更少的空间。通过选择合适形状和尺寸的过渡件，能够提供用于存储装备（例如，保养容器和/或工具）的平台和内部空间、用于维修吊车的工作区域、用于人员和/或接达塔架的区域、和/或用于电气装备的空间。螺栓或其他固定装置能够用于将过渡件连接至基座。尤其可能在多个连接区域中将过渡件连接至基座。
过渡件能够包括中心区段和至少三个支腿，该至少三个支腿从中心区段水平地朝外延伸以形成过渡件的底板。支腿能够仅仅是平台，或者支腿的至少部分能够被覆盖以形成内部空间。支腿的形状能够是大致矩形。支腿能够全部具有相同或差不多相同的长度。过渡件能够具有n个支腿，且n重旋转对称。
过渡件的总体形状能够是星形。由过渡件形成的星状件能够具有三个、四个或更多的支腿。
所讨论的过渡件形状是有利的，因为其允许所得到的风力涡轮机的非常良好的稳定性（尤其当使用套管基座时）。基座能够在多个连接区域中连接至过渡件，其中，支腿中的每个包括连接区域中的一个。所讨论的过渡件的构型还允许所提供的工作空间的有效构型，该工作空间带有用于例如装备的存储、船舶的对接、用于吊车的工作区域等的单独区域。支腿至中心区域或毂的连接优选地允许人员和/或装备接达塔架。中心区域能够包括用于塔架的升降机的着陆区域。
过渡件能够包括连接区域，其被准备和布置为将风力涡轮机塔架连接至过渡件。连接区域能够例如是凸缘。当使用先前讨论的带有从中心区域延伸的若干支腿的过渡件形状时，连接区域能够尤其被布置在中心区域中。当过渡件提供由顶板覆盖的内部区域时，连接区域能够被布置在过渡件的顶板上。替代地，塔架可以穿过顶板且连接至内部空间的底板。
过渡件能够包括底板。底板能够包括中心区段和从中心区段水平地延伸的若干其他底板区段。底板的总体形状能够是星形。底板的至少一部分能够是开放平台，其能够例如用作用于吊车的搁置区域、用于接收通过船舶输送的货物和人员的区域、和/或作为存储区域。底板能够承载装备，尤其是类似于变压器、转换器和/或开关设备的电气装备。其还能够承载容器和/或工具。在将过渡件安装至基座之前，由底板承载的装备的至少部分能够预安装至过渡件。这允许简单的陆地组装。
过渡件能够包括侧壁和顶板以提供内部空间。这是尤其有利的，因为装备的部分、尤其是电气装备，应当保持干燥。上文中讨论的装备和工具的至少一些还能够附接或存储在内部空间中，且装备的至少一些部分能够被预安装。
底板、壁中的至少一些以及顶板能够由相同材料制成。优选地，使用强化混凝土。例如通过由混凝土浇筑完整的结构、和/或通过由混凝土浇筑结构的单独部分以及然后尤其通过混凝土的额外浇筑将它们组合成单一件，底板、壁中的至少一些和顶板能够被创建为单一件。
风力涡轮机的至少一个电气部件能够定位在过渡件的内部空间中。例如，至少一个变压器和/或至少一个转换器和/或开关设备的至少部分能够布置在内部空间内。优选地，过渡件的所有电气装备存储或附接在内部空间中。替代地，电气设备中的至少一些能够被布置或附接在外侧平台上。
过渡件能够包括在外边缘处的平台，以允许部分被存储在平台上。如果如先前讨论的，过渡件包括形成内部空间的壁和顶板，则过渡件的底板的外端部能够延长超过顶板，由此创造开放平台。平台能够用于存储装备，例如，容器。能够选择平台的尺寸，使得标准装运容器能够被存储在平台上。额外地或替代地，至少一个这种平台能够用作用于吊车（例如附接至过渡件的吊车和/或附接至机舱的吊车）的搁置区域。该平台或平台还能够用于着陆来自船舶的装备和/或人员、和/或进入过渡件，尤其作为进入风力涡轮机的塔架的第一步骤。
内部空间能够包括中心区段和从中心区段水平地朝外延伸的至少三个其他区段。总体上，能够形成星形。
过渡件能够包括用于移动装备或部分的吊车。如先前讨论的，用于该吊车的搁置区域还能够被设置为过渡件的部分。
过渡件能够至少部分由钢制成。这尤其可用于强化过渡件和用于例如为楼梯、梯子、门和门框等提供复杂的形状。
优选地，过渡件至少部分地由混凝土制成。其能够尤其由钢强化的混凝土制成。例如在用于吊车的搁置区域中，能够添加若干金属部件，例如栏杆和/或额外的金属板。在过渡件连接至基座之前，能够附接这些金属部件中的至少部分。这允许过渡件的简单的陆地组装。
本发明还涉及海上支撑结构，其包括根据本发明的过渡件和基座，其中，过渡件经由连接区域附接至基座。能够使用不同的基座类型，例如，重力基座、单柱、三脚架或者套管结构。为了将基座附接至海底，能够使用吸力桶（suction bucket）。因为根据本发明的过渡件能够添加额外重量，所以吸力桶或重力基座能够设计为更小且更轻，这是由于额外的重量抵消基座的任何移动。
本发明还涉及包括根据本发明的海上支撑结构和风力涡轮机塔架的风力涡轮机，其中，风力涡轮机塔架连接至过渡件的连接区域。
额外地，本发明涉及用于组装海上支撑结构的方法，其中，根据本发明的预生产的过渡件经由过渡件的连接区域附接至基座。优选地，在过渡件附接至基座之前，附接至过渡件的底板和/或门或门框的至少一个电气部件和/或栏杆和/或钢板已经预安装至过渡件。
附图说明
从结合附图的如下具体实施方式，将更清楚地理解本发明的上述和更多方面、特征和其他优点，附图示意性示出：
图1是根据本发明的风力涡轮机的实施例，其包括根据本发明的过渡件的实施例，
图2-4是根据本发明的用于图1中示出的风力涡轮机中的海上支撑结构的实施例的组装的各种状况和视图，以及，
图5是根据本发明的过渡件的又一实施例。
具体实施方式
图1示出被设计为用于海上使用的风力涡轮机1。风力涡轮机1包括风力涡轮机1的塔架2，其承载机舱和包括风力涡轮机1的转子叶片的转子。那些部件未被示出。用于机舱和转子的各种结构在现有技术中是已知的，并且因此将不会详细地讨论。
塔架2附接至海上支撑结构3，海上支撑结构3包括用于将塔架2和因此风力涡轮机本身连接至基座5（在该情形中是套管基座）的过渡件4。基座5置放在海底18上，且因此经由吸力桶17连接至海底18。显然，可使用其他基座，例如重力基座或单柱。还能够使用不同的连接方法以将基座5连接至海底18。
基座5延伸超过水平面19。在水平面19上方，过渡件4附接至基座5。稍后将详细地讨论该连接。
过渡件包括底板36、壁6和顶板7。过渡件4能够由混凝土，尤其是钢强化的混凝土制成。底板36、壁6和顶板7能够提供内部空间34，其能够由人员8使用例如以接达塔架2以及能够用于电气部件9、10。电气部件10能够是用于风力涡轮机的开关设备和/或能够包括至少一个变压器和/或转换器。电气部件9能够用于控制风力涡轮机，且能够例如是计算机。
过渡件4包括尤其由钢制成的若干额外部件。这些部件的示例是栏杆13、楼梯14、吊车16和梯子15。为了相对于环境关闭内部空间7，门框11能够安装到过渡件4的壁6、顶板7和/或底板36。门12能够嵌入到门框11中。
将相对于图2至4讨论海上支撑结构3的组装和过渡件4的更多特征，图2至4示出海上支撑结构3的组装的两种不同状况和海上支撑结构3的不同视图。
如在图2中所示的，如之前讨论的那样，基座5能够经由吸力桶17附接至海底18。用于将基座5附接至海底18的该方法和其他方法在现有技术中是众所周知的，且将不会详细地讨论。过渡件4能够在陆地预生产。
底板36、壁6和顶板7能够由尤其钢强化的混凝土的单一件制成。该结构能够被浇筑为单一，或者被浇筑为若干件且然后例如通过额外的混凝土浇筑被组装成单一件。
在将过渡件4安装至基座5之前，过渡件4能够已经包括预安装部件。例如门框11、门12、栏杆13、楼梯14和/或吊车16或吊车16的至少部分能够已经被预附接至过渡件4。能够预附接的额外部件在图3中示出，其示出在附接塔架2之前的海上支撑结构3的顶视图。这些部件能够是钢板24、26、30，其能够用作用于吊车16和/或定位在风力涡轮机的机舱中的吊车的搁置区域、和/或用于尤其在钢板26上存储容器。还能够有利地将至少一个舱口25添加到顶板7内。舱口25能够例如由钢制成，且能够在将过渡件4安装至基座5之前附接。
过渡件4例如通过吊车下降到基座5上，如在图2中通过箭头29所示。过渡件包括用于连接基座5的连接区域21。基座5的螺栓20能够***到设置在连接区域21中的孔内且能够然后附接至过渡件4。
在所示示例中，带有三个支腿31的套管结构用作基座5。过渡件4经由三个连接区域21连接至三个支腿31。塔架2能够经由凸缘28连接至过渡件4的连接区域22。
如在图3中可见的，过渡件4是星形。其包括三个支腿32。有利地，针对基座5和过渡件4使用相同数量的支腿31、32。过渡件能够包括中心区段33和从中心区段33朝外水平地延伸的支腿32，以形成过渡件的底板36的形状。底板36的部分由壁6和顶板7覆盖以提供内部空间34。内部空间34能够允许例如经由塔架2的升降机23在中心区段33中接达塔架2。过渡件4的内部空间34用于容纳风力涡轮机的电气装备，类似于如上文所述的变压器、转换器或开关设备。内部空间34能够用于维修和维护以及存储装备或方形部分。
过渡件4包括在每个支腿32的外端部上的平台35。在这些区段中，过渡件4的底板36延长超过顶板7。平台35能够用于存储装备、使来自船舶27的装备着陆、以及用于人员进入风力涡轮机。在图3中示意性示出对接船舶27的示例。定位在过渡件4中的装备能够在过渡件4的支腿32的端部处传递至平台35，且能够被简单地传递进出待被更换的船舶27。
在所示示例中，塔架2能够附接至过渡件4的顶板7。在替代实施例中，塔架2将可能延伸通过过渡件4的顶板7，且安装在过渡件4的底板36上。塔架2能够例如包括凸缘，且能够通过螺栓连接至过渡件4。
过渡件4能够通过吊车安装到基座5，尤其安装到套管结构。吊车将过渡件4或过渡件4的主要部分升降到基座5上。过渡件4如箭头29所示下降到基座5上。
如果在该步骤中，仅附接过渡件的部分，则额外部分（例如，额外的电气部件、门、平台、容器等）能够然后添加至过渡件4以完成过渡件4。
塔架能够例如通过吊车朝过渡件4传递。塔架然后连接至过渡件4。该连接能够通过螺栓建立。
如上文所述，塔架能够连接至过渡件4的上部，例如，顶板7。
替代地，塔架能够连接至过渡件4的底板36。在该情形中，塔架2能够下降通过过渡件4的顶板7中的开口，或者过渡件4能够提供用于使塔架连接至底板36的自由空间。
如在图1至图4中所示的，过渡件4能够包括吊车16或起重机装备，以将装备或部分从船舶27起重至过渡件4，尤其至平台35中的一个。装备或部分能够被存储在平台35上或在内部空间34中。内部空间34能够包括吊车***，以将部分从一个位置移动至另一个。在内部空间34中能够存在轨道***以用于吊车或负载在其上移动。
平台35中的至少一个能够准备由船舶27靠近。船舶用于接达海上风力涡轮机。船舶27能够在基座5的支腿31上或过渡件4的支腿32上着陆。人员和/或装备能够从船舶27传递至过渡件4，或反之亦然。
能够通过门12接达过渡件4的内部空间34。过渡件的内部空间34提供被保护以不受环境影响且因此例如不受风和雨影响的空间。支腿32中的每个包括平台35和内部空间34。中心区段33和/或支腿32的内部空间34能够包括电气装备，例如，用于风力涡轮机的转换器、变压器和/或开关设备。
过渡件4能够配备有栏杆13，以向人员提供高安全性且防止事故。能够尤其在平台35的外部边缘上提供栏杆13。栏杆13能够打开以允许人员或装备接达平台。壁6中的门12允许接达过渡件4的内部空间34，且允许接达在支腿32的端部处的平台35。一个或多个支腿32的部分能够部分地不被覆盖以提供平台35。直升机起降场或者悬停空投区域能够附接至支腿32中的一个，以允许直升机靠近。直升机可以在平台35上着陆。
能够在过渡件4上提供风力涡轮机的电气设备的部分和/或至其他海上和/或陆地基础设施的电气连接件。如预先讨论的，能够在过渡件4的内部空间34内提供对塔架2的接达。先前讨论的升降机23能够用于该接达。
所讨论的海上支撑结构3提供若干优点。能够使用带有简单几何结构的强化混凝土的过渡件4。通过使用混凝土代替钢用于风力涡轮机1的结构的部分（尤其是海上支撑结构3），能够减少风力涡轮机的成本。能够最小化平台和栏杆所必需的钢的量。由于过渡件4的额外重量，能够通过限制贯穿寿命时间加载的张力来减少吸力桶17的尺寸。通过将必需的装备的部分从塔架2移动至过渡件4，塔架2和风力涡轮机的其他部件能够被简化，且在建造过程的极早期能够安装若干部件。
图5示出过渡件4的替代实施例。使用相同附图标记，因为所讨论的过渡件4的总体结构非常类似。在图5中示出的过渡件4具有带有四个支腿32的星形。当使用带有四个支腿31的基座时，该结构是有利的。在该情形中，连接区域21中的每个能够连接至基座5的支腿31中的一个。如之前所讨论的，过渡件4能够具有由顶板7覆盖的内部空间，且底板36能够延伸超过顶板7以在支腿32的端部处形成平台35。先前讨论的额外部件，例如，电气部件9、10、门框11、门12、栏杆13、楼梯14、梯子15、吊车16、钢板24、26、30和/或舱口25能够以上文中讨论的优点添加至过渡件4。
过渡件4可由金属或复合材料（例如纤维强化材料）制成，代替上文中讨论的混凝土或强化混凝土结构。过渡件4能够包括窗口和/或透明部分，以允许光进入内部空间34。
尽管已经参考优选实施例详细地描述了本发明，但是本发明不受限于所公开的示例，在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够从所公开的示例得到其他变型。

Claims (20)

1.一种用于风力涡轮机（1）的过渡件，其用于将风力涡轮机（1）连接至基座（5），其中，所述过渡件（4）包括
中心区段（33）；
至少三个支腿（32），所述至少三个支腿（32）从所述中心区段（33）水平地朝外延伸以形成所述过渡件（4）的底板（36）；
待被连接至所述基座（5）的第一连接区域（21）；以及
在所述至少三个支腿（32）中的每一个的外端部上的平台（35）。
2.根据权利要求1所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）包括被准备和布置为将风力涡轮机塔架（2）连接至过渡件（4）的第二连接区域（22）。
3.根据权利要求2所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）包括底板（36）。
4.根据权利要求2所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）包括侧壁(6)和顶板（7）以提供内部空间（34）。
5.根据权利要求4所述的过渡件，其中，所述底板（36）、所述侧壁（6）中的至少一些以及所述顶板（7）由相同材料制成。
6.根据权利要求4所述的过渡件，其中，所述风力涡轮机（1）中的至少一个电气部件（9、10）定位在所述过渡件（4）的所述内部空间（34）中。
7.根据权利要求4所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）的底板（36）的外端部延长超过所述顶板（7），由此形成开放平台(35)。
8.根据权利要求4所述的过渡件，其中，所述内部空间（34）包括中心区段（33）和从所述中心区段（33）水平地朝外延伸的至少三个其他区段。
9.根据权利要求2-8中的一项所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）包括使装备或部分移动的吊车（16）。
10.根据权利要求2-8中的一项所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）至少部分由钢制成。
11.根据权利要求2-8中的一项所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）至少部分由混凝土制成。
12.根据权利要求1所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）包括底板（36）。
13.根据权利要求1所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）包括侧壁(6)和顶板（7）以提供内部空间（34）。
14.根据权利要求1所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）包括使装备或部分移动的吊车（16）。
15.根据权利要求1所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）至少部分由钢制成。
16.根据权利要求1所述的过渡件，其中，所述过渡件（4）至少部分由混凝土制成。
17.一种包括基座（5）和根据权利要求1、12-16中的一项所述的过渡件（4）的海上支撑结构，其中，所述过渡件（4）经由所述第一连接区域（21）附接至所述基座（5）。
18.一种包括基座（5）和根据权利要求2-11中的一项所述的过渡件（4）的海上支撑结构，其中，所述过渡件（4）经由所述第一连接区域（21）附接至所述基座（5）。
19.一种包括根据权利要求18所述的海上支撑结构（3）和风力涡轮机塔架（2）的风力涡轮机，其中，所述风力涡轮机塔架（2）连接至所述过渡件（4）的所述第二连接区域（22）。
20.一种用于组装根据权利要求17或18所述的海上支撑结构的方法，其中，所述过渡件(4)被预生产并且经由所述过渡件（4）的所述第一连接区域（21）附接至所述基座（5）。
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