CN112628084A - 用于安装风力涡轮机的转子叶片的方法 - Google Patents

用于安装风力涡轮机的转子叶片的方法 Download PDF

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Abstract

用于安装风力涡轮机的转子叶片的方法。风力涡轮机具有带三个转子叶片端口的转子毂。安装臂紧固至第一转子叶片端口。安装臂具有铰链联接的第一部段和第二部段。转动毂直至第一转子叶片端口处于90°位置。第一部段的第一端部紧固至第一转子叶片端口。借助安装臂转动转子毂直至第二转子叶片端口处于270°位置。转动转子毂时第一部段与第二部段间的角度改变。提升第一转子叶片使其水平安装至第二转子叶片端口。借助安装臂进一步转动转子毂直至第三转子叶片端口处于270°位置。第二转子叶片安装至第三转子叶片端口。借助安装臂转动转子毂直至第一转子叶片端口处于90°位置。第三转子叶片安装至第一转子叶片端口。第一部段与第二部段间的角度通过旋转铰链改变。

Description

用于安装风力涡轮机的转子叶片的方法
技术领域
本发明涉及用于安装风力涡轮机的转子叶片的方法和安装臂。
背景技术
在风力涡轮机的构造期间，事实证明，将转子叶片安装至风力涡轮机的转子毂是困难的，特别是在不利的天气条件(比如风、雨等)的情况下。因此，正在努力改善用于风力涡轮机的转子叶片的安装。
WO 2003/012291 A1涉及一种用于将转子叶片安装至风力涡轮机的转子毂的方法。为了在安装转子叶片时避免风力涡轮机的机械联动装置中的高扭矩，将配重紧固至转子毂的至少一个凸缘。转子毂被转动到能够进行设置的位置，并且通过将配重拆除且然后使转子毂紧固而用转子叶片代替布置在转子毂的凸缘上的配重。
EP 1 597 477 B1示出了一种用于将转子叶片安装至风力涡轮机的转子毂的方法。为此，将转子毂转动到可指定的第一位置(3点钟位置或9点钟位置)，并将第一转子叶片紧固至转子毂。然后借助于第一转子叶片在转子叶片的重力的辅助下将转子毂转动至可指定的第二位置，使得第二转子叶片能够被向上拉动并在3点钟或9点钟位置紧固至转子毂。在第二转子叶片紧固至毂之前，机舱转动180度。转子毂可以借助第二转子叶片而转动至另一可指定的位置中。机舱又能够转动180度并且转子叶片能够被紧固。
特别是在具有高毂高度和长转子叶片的大型风力涡轮机中，可能发生的情况是，可用的起重机不足以像以前那样紧固转子叶片。
在构成本申请优先权的德国专利申请中，德国专利商标局确定了以下文献：US2011/0185571 A1、DE 10 2015 008 610 B3、DE 10 2008 033 857 A1以及DE 201 09 835U1。
发明内容
因此，本发明的目的是提供转子叶片至风力涡轮机的转子毂的有效安装。特别地，本发明的目的是提供转子叶片至风力涡轮机的转子毂的需要较少步骤的安装。
该目的通过根据权利要求1的用于安装风力涡轮机的转子叶片的方法以及通过根据权利要求8的安装臂来实现。
本发明提出，使用具有多级设计的安装臂来安装风力涡轮机的转子叶片，该多级设计允许安装臂的至少两个部段相对于彼此转动或旋转。根据本发明的安装臂可以具有第一部段和第二部段以及位于第一部段与第二部段之间的铰链，使得第一部段和第二部段被布置成使得它们可以相对于彼此旋转。为了安装转子叶片，可以将安装臂紧固至转子毂的第一转子叶片端口。这可以在转子叶片端口位于3点钟位置(90°)或9点钟位置(270°)时完成。在此，安装臂在设计上优选是笔直的。然后可以借助于安装臂将转子毂转动例如30度，使得第二转子叶片端口位于9点钟位置或3点钟位置(270°、90°)，这使得能够基本上水平地安装第一转子叶片。在已经借助于安装臂使转子毂转动之后，可以调节安装臂的第一部段与第二部段之间的角度，从而也可以改变安装臂的重心。例如，第一转子叶片可以借助于转子叶片横转件而被紧固至第二转子叶片端口，该第二转子叶片端口处于3点钟位置或9点钟位置(90°、270°)。然后可以例如借助于转子叶片横转件来提升安装臂，使得转子毂旋转成使得第三转子叶片端口处于9点钟位置或3点钟位置(270°、90°)，并且第二转子叶片又可以借助于转子叶片横转件安装至第三转子叶片端口，其中，第二转子叶片可以借助于转子叶片横转件被基本上水平地向上拉动。
然后可以进一步转动转子毂，直至第一转子叶片端口处于3点钟位置或9点钟位置(90°、270°)为止。例如，这借助于安装臂和紧固至安装臂的转子叶片横转件来完成。然后可以移除安装臂，并且可以将第三转子叶片安装至第一转子叶片端口。
本发明同样涉及安装臂，该安装臂在构造风力涡轮机时、特别是在安装转子叶片时使用。安装臂至少具有第一部段和第二部段，第一部段和第二部段通过枢转轴承彼此连接，从而第一部段和第二部段被设计为使得它们可以相对于彼此转动和旋转。安装臂的第一部段的第一端部被设计成联接至转子毂的转子叶片端口并且具有例如第一紧固单元。安装臂的第一部段的第二端部与铰链联接。
在本发明的一方面，第二部段的长度大于第一部段的长度。
在本发明的另一方面，铰链或枢转轴承允许至少两个位置。
在本发明的另一方面，安装臂的第二部段具有用于接纳转子叶片横转件的接纳连杆。
在本发明的另一方面，安装臂的第一部段和/或第二部段可以从内部触及。
在本发明的另一方面，安装臂的铰链可以被液压调节或电动调节。
特别地，本发明在无齿轮风力涡轮机的组装期间是相关的。
转子毂可以借助于安装臂来安装。为此，安装臂必须安装至转子叶片端口，然后可以借助于起重机绳索将安装臂与毂一起向上拉动，使得毂能够被安装至风力涡轮机的机舱。安装臂的多级设计和安装臂的可以具有若干位置的铰链使得能够用更少的起重机起重器械来安装风力涡轮机的转子叶片。根据本发明的安装臂可以用于将所有三个转子叶片基本上安装在水平位置。
此外，在安装转子叶片时不需要轴向安全绳。在安装转子叶片时，根据本发明的安装臂可以用于基于安装臂的固有重量和扭矩来使毂转动。
本发明的附加实施方式是从属权利要求的主题。
附图说明
图1示出了根据本发明的风力涡轮机的示意图，
图2A至图2N各自示出了根据第一示例性实施方式的安装图1上的风力涡轮机的转子叶片涉及的不同步骤，以及
图3A至图3L各自示出了根据第二示例性实施方式的在安装转子叶片时的风力涡轮机的示意图。
具体实施方式
根据本发明，空气动力学转子106的位置可以基于钟面或基于角度规范来描述。此处的0°对应于12点钟位置。90°对应于3点钟位置，180°对应于6点钟位置，而270°对应于9点钟位置。
图1示出了根据本发明的风力涡轮机的示意图。在图1中示出的是风力涡轮机100，其具有塔架102、机舱104和空气动力学转子106。空气动力学转子106具有转子毂110，该转子毂110具有三个转子叶片108。转子毂110具有三个转子叶片端口111、112、113。三个转子叶片108各自安装在三个转子叶片端口111至113上。三个转子叶片108的迎角或桨距角(pitch angle)优选地是可调节的。为此，可以在转子叶片端口的区域中设置相应的桨距马达。
风力涡轮机具有发电机105。发电机105的转子直接或间接地与空气动力学转子106联接，使得在空气动力学转子106旋转的情况下，发电机105的转子也旋转，并且发电机105由此产生电能。
图2A至图2N各自示出了根据第一示例性实施方式的安装图1上的风力涡轮机的转子叶片的不同步骤。图2A示出了根据第一示例性实施方式的安装风力涡轮机的转子叶片的第一步骤S1。风力涡轮机100的毂110在该毂的第一转子叶片端口111上具有安装臂200。当毂110处于地面上时，可以将安装臂200安装在转子毂110的第一转子叶片端口111上。替代性地，安装臂200也可以在已经安装好毂110的情况下安装。
因此，可选地，毂110可以从地面上被向上拉动并借助于安装臂200进行安装。例如，这可以借助于起重机绳索300来完成。
安装臂200至少具有第一部段210和第二部段220，以及位于第一部段210与第二部段220之间的铰链230。安装臂200紧固至第一转子叶片端口111，第一转子叶片端口111可选地处于3点钟位置或9点钟位置(或者90°或270°)。在步骤S2(图2B)中，例如，借助于安装臂200使转子毂110转动+/-30度，使得第二转子叶片端口112基本上处于9点钟位置或3点钟位置(或者270°或90°)。
转子毂110可以借助于安装臂200且特别是安装臂200的重量而转动。在第一步骤S1和第二步骤S2期间，将安装臂200或第一部段210和第二部段220基本上笔直地对准。旋转铰链230因此处于第一位置。在步骤S3(图2C)中，使铰链230和第二部段220转动，使得铰链230处于第二位置。第二部段220在此基本上水平地布置。可选地，第二部段220可以借助于起重机绳索300来调节。
在步骤S4(图2D)中，通过降低安装臂200而使毂110进一步转动，使得第二转子叶片端口112基本上处于3点钟位置。
在步骤S5(图2E)中，借助于转子叶片横转件(traverse)400和起重机绳索300而将第一转子叶片108紧固至第二转子叶片端口112。在此，第一转子108借助于横转件400而被基本上水平地向上拉动并且被紧固至第二转子叶片端口112。在步骤S6(图2F)中，将转子叶片横转件400紧固至安装臂200的第二部段220。在步骤S7(图2G)中，将安装臂200的第二部段220向上拉动60度，具体地说借助于转子叶片横转件400和起重机绳索300而将安装臂200的第二部段220向上拉动60度。在步骤S8(图2H)中，将铰链230释放，并且借助于横转件400和起重机绳索300将第二部段220降低60度。
在步骤S9(图2I)中，通过向上拉动安装臂200来使转子毂110转动。在此，第一转子叶片端口111从3点钟位置转动到1点钟位置，使得第二转子叶片端口112处于4点钟位置，并且第三转子叶片端口113处于9点钟位置。在步骤S10(图2J)中，借助于转子叶片横转件400和起重机绳索300将第二转子叶片108安装至第三转子叶片端口113。在步骤S11(图2K)中，转子叶片横转件400接合到第二部段220中或作用在第二部段220上。在步骤S12(图2L)中，借助于安装臂200而使毂110转动，使得第一转子叶片端口111处于3点钟位置。在步骤S12(图2M)中，将铰链230释放，并且将安装臂200的第二部段220向上拉动30度，使得第一部段210和第二部段220在设计上是笔直的。
在步骤S14(图2N)中，将安装臂200拆除，并且借助于转子叶片横转件400和起重机绳索300将第三转子叶片108安装至第一转子叶片端口111，使得所有三个转子叶片108都被安装。
图3A至图3L各自示出了根据第二示例性实施方式的在安装风力涡轮机的转子叶片时的风力涡轮机的示意图。在步骤S101(图3A)中，借助于起重机绳索300将安装臂200安装至毂110的第一转子叶片端口111。根据第二示例性实施方式的安装臂200可以对应于根据第一示例性实施方式的安装臂200。安装臂200具有至少一个第一部段210和第二部段220，以及位于第一部段210与第二部段220之间的铰链230。第一部段210具有第一端部211和第二端部212，其中，第一端部211可以安装至转子叶片端口、此处为第一转子叶片端口111。第一部段210的第二端部212联接至铰链230或紧固至铰链230。第二部段220具有第一端部221，该第一端部紧固至铰链230。铰链230是可锁定的，并且可以启用多个位置，使得第一部段210与第二部段220之间的角度可以被调节。根据第二示例性实施方式，铰链230具有驱动器231，借助于该驱动器可以设置第一部段210与第二部段220之间的角度。可选地，铰链230可以设计成使第二部段220沿铰链230的纵向轴线转动。在步骤S102(图3B)中，调节第一部段210与第二部段220之间的角度以使得安装臂200的第二部段220是基本上水平的。转动毂110使第二转子叶片端口112处于9点钟位置。在步骤S103(图3C)中，可以借助于转子叶片横转件400和起重机绳索300将第一转子叶片108安装至第二转子叶片端口112。在步骤S104(图3D)中，将转子叶片横转件400从已安装的第一转子叶片108释放并紧固至安装臂200的第二部段220。在步骤S105(图3E)中，将安装臂笔直地对准，并且使转子毂110转动30度。在步骤S106(图3F)中，将转子叶片横转件400释放，并且可以借助于桨距驱动器来使安装臂转动180度。
在步骤S107(图3G)中，将安装臂200的第一部段210与第二部段220之间的角度转动成使得第一转子叶片端口111处于1点钟位置并且第二部段220在设计上是基本上水平的。在步骤108(图3H)中，借助于转子叶片横转件400和起重机绳索300将第二转子叶片108安装在9点钟位置。在步骤S109(图3I)中，将转子叶片横转件400从已安装的第二转子叶片108移除并紧固至安装臂200的第二部段220。在步骤S110(图3J)中，通过将安装臂200笔直对准并以安装臂200的已紧固的第二部段220将转子叶片横转件400降低60°来使转子毂110转动。在步骤S111(图3K)中，借助于转子叶片横转件400和起重机绳索300拆除安装臂200，并且在步骤S112中可以借助于转子叶片横转件400和起重机绳索300将第三转子叶片108安装至第一转子叶片端口111。
因此，所有三个转子叶片108都被安装。
根据本发明的安装臂在设计上是多级的，并且可以由钢结构组成。安装臂的第一部段的第一端部可以旋拧至毂的转子叶片凸缘轴承。在旋拧有转子毂的整体重心中，安装臂优选具有用于将毂安装至风力涡轮机的锚固点。因此，转子毂可以借助于安装臂来安装。可以在安装臂的第二部段的用于与转子叶片横转件连接的区域中设置接纳连杆。可选地，多级安装臂能够从内部触及，从而可以控制与转子叶片横转件的连接。安装臂以及可选的转子叶片横转件可以具有重量，转子毂借助该重量可以在重力的辅助下转动。
安装臂中的铰链用于缩短杠杆臂并减小起重机负载和所要求的提升高度。铰链可以被锁定到至少三个位置中。
根据本发明的转子叶片横转件可以具有例如+/-30度的倾斜功能。横转件的倾斜功能能够改善转子叶片的安装，这在图2F、2G、2H、2l、2K以及图2L中启用。根据第二示例性实施方式的可驱动的铰链不需要具有倾斜功能的转子叶片横转件，因为其可以通过可驱动的铰链来进行平衡。

Claims (10)

1.一种用于安装风力涡轮机(100)的转子叶片(108)的方法，其中，所述风力涡轮机(100)具有转子毂(110)，所述转子毂具有三个转子叶片端口(111-113)，相应的转子叶片(108)将被安装在所述转子叶片端口上，所述方法具有下述步骤：
将安装臂(200)紧固至第一转子叶片端口(111)，其中，所述安装臂(200)具有第一部段(210)和第二部段(220)，所述第一部段和所述第二部段经由铰链(230)彼此联接，使得所述第一部段(210)与所述第二部段(220)之间的角度能够改变，
转动所述毂(110)，直至所述第一转子叶片端口(111)处于90°位置或270°位置为止，
将所述安装臂(200)的所述第一部段(210)的第一端部(211)紧固至所述转子毂(110)的所述第一转子叶片端口(111)，
借助于所述安装臂(200)来转动所述转子毂(110)，直至第二转子叶片端口(112)处于270°位置或90°位置为止，
其中，在转动所述转子毂(110)的同时，所述安装臂(200)的所述第一部段(210)与所述第二部段(220)之间的角度被改变，
将第一转子叶片(108)水平地提升，特别地借助于转子叶片横转件(400)和起重机绳索(300)将所述第一转子叶片(108)水平地提升，使得所述第一转子叶片(108)水平地安装至所述转子毂(110)的所述第二转子叶片端口(112)，
借助于所述安装臂(200)来转动所述转子毂(110)，直至第三转子叶片端口(113)处于270°位置或90°位置为止，
将第二转子叶片(108)安装至所述第三转子叶片端口(113)，特别地借助于转子叶片横转件(400)和所述起重机绳索(300)将所述第二转子叶片(108)安装至所述第三转子叶片端口(113)，
借助于所述安装臂(200)来转动所述转子毂(110)，直至所述第一转子叶片端口(111)处于所述90°位置或所述270°位置为止，
将第三转子叶片(108)安装至所述第一转子叶片端口(111)，特别地借助于所述转子叶片横转件(400)和所述起重机绳索(300)将所述第三转子叶片(108)安装至所述第一转子叶片端口(111)，
其中，所述安装臂(200)的所述第一部段(210)与所述第二部段(220)之间的角度通过旋转铰链(230)而改变。
2.根据权利要求1所述的用于安装风力涡轮机(100)的转子叶片(108)的方法，其中
所述旋转铰链(230)能够被转动并锁定在至少三个位置中。
3.根据权利要求1所述的用于安装风力涡轮机(100)的转子叶片(108)的方法，其中，
所述旋转铰链(230)能够被电动驱动或液压驱动，并且所述旋转铰链(230)能够被锁定在至少三个位置中。
4.根据权利要求1或2所述的用于安装风力涡轮机(100)的转子叶片(108)的方法，其中，
所述安装臂(200)在被紧固至所述第一转子叶片端口(111)之后、并且在将所述第一转子叶片(108)安装至所述第二转子叶片端口(112)之前被改变两次。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的用于安装风力涡轮机(100)的转子叶片(108)的方法，其中
所述安装臂(200)的所述第一部段(210)与所述第二部段(220)之间的角度被改变一次。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的用于安装风力涡轮机(100)的转子叶片(108)的方法，其中，
在将所述第二转子叶片(108)安装至所述第三转子叶片端口(113)之后，所述安装臂(200)的所述第一部段(210)与所述第二部段(220)之间的角度被改变至少一次。
7.根据权利要求1至3中的一项所述的用于安装风力涡轮机(100)的转子叶片(108)的方法，其中
在借助于所述安装臂(200)、特别是借助于转子叶片横转件(400)来转动所述转子毂(110)的同时，所述安装臂(200)的所述第一部段(210)与所述第二部段(220)之间的角度被改变。
8.一种安装臂(200)，所述安装臂用于安装风力涡轮机(100)的转子叶片(108)，所述安装臂(200)具有，
第一部段(210)和第二部段(220)，所述第一部段和第二部段通过旋转铰链(230)以可旋转的方式彼此连接，
其中，所述第一部段(210)具有第一端部(211)和第二端部(212)，其中，所述第一端部(211)能够紧固至所述风力涡轮机(100)的转子毂(110)的转子叶片端口(111-113)，
其中，所述第一部段(210)的第二端部(212)能够紧固至旋转铰链(230)，
其中，所述铰链(230)能够被锁定在至少三个位置中。
9.根据权利要求8所述的安装臂(200)，其中，所述铰链(230)能够被电动调节或液压调节。
10.根据权利要求8或9所述的安装臂(200)，其中，所述安装臂(200)的所述第一部段(210)和所述第二部段(220)能够从内部触及。
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