CN113446163A

CN113446163A - 风力涡轮机

Info

Publication number: CN113446163A
Application number: CN202110254360.4A
Authority: CN
Inventors: A·加盖因; P·那朗; F·S·佩德森; A·N·拉斯穆森; V·森沃尔
Original assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy AS
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2021-09-28
Also published as: TW202146763A; US11859592B2; EP3879094A1; US20210277873A1; TWI834026B

Abstract

一种风力涡轮机（1），包括：塔架（4）；基础（14）；过渡件（15），其布置在所述塔架（4）和所述基础（14）之间，并且将所述塔架（4）连接到所述基础（14）；平台（19），其布置在所述过渡件（15）内；维修升降机（31），其能够降下到所述平台（19）；以及永久工作平台（32），其布置在所述平台（19）下方，并且与所述平台（19）相距距离（d）。由于该永久工作平台（32），维修升降机（31）可易于从下方接近。处于平台（19）下方的临时脚手架的劳动和成本密集的安装是消耗性的。有利地，工作平台（31）还可用于阵列缆索安装。

Description

风力涡轮机

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机。

背景技术

风力涡轮机具有：塔架；机舱，其被布置在该塔架的顶部上；轮毂，其具有转子叶片，该轮毂被可旋转地支撑在该机舱处；以及发电机，其被设置在该机舱内，并且由该轮毂驱动。在塔架内可布置电气设备，如开关装置或维修升降机，该电气设备可被布置在开关装置平台上。根据申请人的内部知识，可在该开关装置平台下方设置临时脚手架，以接近该电气设备。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种改进的风力涡轮机。

因此，提供了一种风力涡轮机，其包括：塔架；基础；过渡件，其被布置在该塔架和基础之间，并且将该塔架连接到该基础；平台，其被布置在该过渡件内；维修升降机，其能够降下到该平台；以及永久工作平台，其被布置在该平台下方，并且与之相距一定距离。

由于该永久工作平台，该维修升降机可易于从下方接近。处于该平台下方的临时脚手架的劳动和成本密集的安装是消耗性的。有利地，该工作平台还可用于阵列缆索安装。

该风力涡轮机包括安装在该塔架上或该塔架处的机舱。转子叶片被连接到支撑在该机舱处的轮毂。发电机被放置在该机舱内。该发电机被连接到该轮毂。该发电机被耦接到开关装置。该开关装置被支撑在该过渡件内。

该基础优选地被安装在海床中。优选地，该塔架包括叠置在彼此上并连接到彼此的多个塔架部段。最下部塔架部段被连接到该过渡件。该机舱借助于该塔架的最顶部塔架部段来支撑。该维修升降机可从该过渡件移动到最顶部塔架部段。当该维修升降机处于其最下部位置时，它被布置在该过渡件内。

该过渡件具有圆柱形的、特别是管形的几何形状。该过渡件和最下部塔架部段两者都可具有法兰。这两个法兰被栓接在一起，以将该塔架连接到该过渡件。该塔架的纵向方向从该机舱沿该基础的方向定向。该维修升降机可沿该纵向方向移动，并且反之亦然。在此背景下，“永久”意味着该工作平台不被移除，以用于该风力涡轮机的操作。优选地，该工作平台在该风力涡轮机的整个生命期中都停留在该过渡件中。

根据一个实施例，所述距离在2 m和3 m之间，优选为2.5 m。

所述距离可根据需要来选择。然而，优选地，所述距离为大约2.5 m。

根据另一实施例，该风力涡轮机还包括沿该塔架的纵向方向延伸的多个支撑梁，其中，该平台和工作平台两者均被附接到该支撑梁。

这些支撑梁承载该平台和工作平台两者。该支撑梁使该平台和工作平台保持隔开。

根据另一实施例，这些支撑梁被连接到该过渡件的法兰。

优选地，这些支撑梁仅连接到该法兰。以这种方式，这些支撑梁被悬垂到该过渡件中。

根据另一实施例，该平台借助于第一支撑结构来支撑，其中，该工作平台借助于第二支撑结构来支撑，并且其中，该第一支撑结构和第二支撑结构两者均被连接到这些支撑梁。

该支撑结构两者均包括连接在一起的多个梁。优选地，该支撑结构是环形的。

根据另一实施例，该风力涡轮机还包括悬挂在该过渡件中的平台布置结构，其中，该平台布置结构包括该平台、工作平台和支撑梁。

该平台布置结构以悬垂的方式悬挂在该过渡件中。在此背景下，“悬垂悬挂（Hanging suspension）”优选地意味着该平台布置结构被挂入到该过渡件中。这意味着，该平台布置结构借助于所述支撑梁从上方支撑。从下方支撑是不必要的。

根据另一实施例，该平台和工作平台被附接到该过渡件的壁。

附接到该壁可以是替代的或附加的。该壁具有圆柱形的、特别是管形的几何形状。

根据另一实施例，该风力涡轮机还包括布置在该平台上的开关装置。

在此背景下，“开关装置（switch gear）”意指作为电力***的一部分的电气和/或电子部件。该开关装置可由用于控制、保护和隔离电气设备的电气断路开关、保险丝或断路器构成。该开关装置可用于使设备去能，以允许完成工作以及清除下游故障。该开关装置被布置在该平台上。然而，该平台优选地不支撑该开关装置的重量。该开关装置的重量可由悬挂结构承载，该悬挂结构被连接到支撑梁。

根据另一实施例，该工作平台具有布置在该开关装置下方的升高的工作部段。

这允许容易地接近该开关装置。特别是，这简化了将阵列缆索安装到该开关装置。

根据另一实施例，该工作部段在该工作平台上方升高100 mm至500 mm，优选为300mm。

优选地，该高度可根据需要来调整。这允许舒适地接近该开关装置。

根据另一实施例，该平台包括能够打开和关闭的在中央布置的舱口。

阵列缆索可被引导穿过该舱口。这简化了阵列缆索的安装。

根据另一实施例，该工作平台包括用于安装和/或维护该维修升降机的维修空间。

该维修空间位于该维修升降机下方。

根据另一实施例，该工作平台包括用于引入阵列缆索的开口。

这些开口使得能够很好地接近阵列缆索。这减少了安装劳动。

根据另一实施例，该工作平台具有圆形形状。

在此背景下，“圆形”意味着该工作平台具有圆盘的形状。

根据另一实施例，该工作平台具有半圆形形状。

在此背景下，“半圆形”意味着该工作平台具有半圆盘的形状。

本发明的其他可能的实施方式或替代方案还涵盖上文所述或下文关于实施例所述的特征的本文未明确提及的组合。本领域技术人员还可向本发明的最基本形式添加个别或孤立的方面和特征。

附图说明

结合附图，通过后续的描述和从属权利要求，本发明的其他实施例、特征和优点将变得显而易见，附图中：

图1示出了根据一个实施例的风力涡轮机的透视图；

图2示出了根据一个实施例的风力涡轮机转子叶片的透视图；

图3示出了根据图1的风力涡轮机的另一透视图；

图4示出了根据一个实施例的过渡件的剖视图；

图5示出了根据一个实施例的平台的俯视图；

图6示出了根据一个实施例的平台布置结构的透视图；以及

图7示出了根据另一个实施例的平台布置结构的透视图。

在附图中，除非另有指示，否则相同的附图标记标示相同或功能上等同的元件。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施例的风力涡轮机1。

风力涡轮机1包括转子2，其连接到布置在机舱3内的发电机（未示出）。机舱3被布置在风力涡轮机1的塔架4的上端处。塔架4具有布置在彼此顶部上的多个塔架部段。塔架4可被称为风力涡轮机塔架。

转子2包括三个转子叶片5。转子叶片5被连接到风力涡轮机1的轮毂6。这种转子2可具有例如范围从30米至160米或甚至更大的直径。转子叶片5经受高的风荷载。同时，转子叶片5需要重量轻。由于这些原因，现代风力涡轮机1中的转子叶片5由纤维增强复合材料制成。其中，由于成本原因，玻璃纤维一般优于碳纤维是优选的。常常使用呈单向纤维垫（unidirectional fiber mat）形式的玻璃纤维。

图2示出了根据一个实施例的转子叶片5。

转子叶片5包括：空气动力学设计的部分7，其被成形为用于最佳地利用风能；以及叶片根部8，其用于将转子叶片5连接到轮毂6。

图3再次示出了根据图1的风力涡轮机1。

如前面提到的，塔架4具有布置在彼此顶部上的多个塔架部段9至13。塔架部段9至13的数量是任意的。塔架4具有最下部塔架部段9和最顶部塔架部段13。机舱3可被附接到最顶部塔架部段13。风力涡轮机1具有可锚固在海床中的基础14。在基础14和最下部塔架部段9之间布置有过渡件15。

该过渡件15是将塔架4连接到基础14的圆形或管状件。由此，过渡件15在基础14和塔架4之间形成过渡。外部平台（未示出）可被附接到过渡件15。塔架4具有纵向方向L。该纵向方向L从最顶部塔架部段13朝向基础14定向。然而，该纵向方向L也可相反定向。

图4示出了风力涡轮机1的放大剖视图。

最下部塔架部段9具有法兰16，其被连接到过渡件15的法兰17。过渡件15接收平台布置结构18。图6中以示意性透视图示出了平台布置结构18，而图7示出了平台布置结构18的另一个实施例的示意性透视图。

平台布置结构18具有第一或下部平台19以及第二或上部平台20。平台19、20彼此平行地布置。当沿纵向方向L观察时，平台19、20彼此隔开。上部平台20可用于将法兰16、17连接或栓接在一起。由于这个原因，上部平台20可被称为螺栓紧固平台。

开关装置21被布置在下部平台19上。由于这个原因，下部平台19可被称为开关装置平台。在此背景下，“开关装置”意指作为电力***的一部分的电气和/或电子部件。开关装置21可由用于控制、保护和隔离电气设备的电气断路开关、保险丝或断路器构成。开关装置21可用于使设备去能，以允许完成工作以及清除下游故障。

平台布置结构18具有多个支撑梁22至27。这些支撑梁22至27（参加图6和图7）沿纵向方向L延伸。支撑梁22至27将平台19、20连接到彼此。可设置承载开关装置21的承载结构。该承载结构可被连接到支撑梁22至27。以这种方式，下部平台19不必承载开关装置21的重量。

支撑梁22至27的数量是任意的。例如，可设置六个支撑梁22至27。支撑梁22至27借助于附接元件28至30来连接到法兰17。附接元件28至30的数量与支撑梁22至27的数量相同。风力涡轮机1具有维修升降机31，其用于将技术人员从下部平台19输送到机舱3。该维修升降机31可降低到下部平台19。

由于阵列缆索的刚度、缺少空间或下部平台19下方不稳定的临时脚手架，阵列缆索的引入及其朝向开关装置21的布设相当复杂。这使得开关装置21下方的工作在过渡件15内或塔架4内相当困难。此外，维修升降机31需要从下方进入以便维护。

开关装置21所位于的过渡件15的内部的设计通常是风力涡轮机制造商与过渡件15的制造商之间的协作。因此，结果通常是新的设计，在阵列缆索安装之前，该新的设计必须在其离岸运送之前借助于样机和车间（workshop）来测试，以确保其将会工作并且有足够的空间来处理阵列缆索。

针对维修升降机31的解决方案早先是，维修升降机31停在塔架4内的最下部平台处，即停在最下部塔架部段9中。然后，处于塔架4和过渡件15之间的连接下方的螺栓连接平台可用作维修区域。

现在转回到图4。为了克服上面提到的缺点，设置了布置在下部平台19下方的附加的永久工作平台32。如从图5可以看到的，工作平台32以及同样平台19、20设有从过渡件15的内部抵靠过渡件15定位的支撑元件33至38。支撑元件33至38被分配给支撑梁22至27。

工作平台32具有用于安装和维修维修升降机31的安装和/或维修空间39。此外，工作平台32还具有开口40、41，其用于引入阵列缆索（未示出）并且易于处理该阵列缆索。工作平台32也被附接到支撑梁22至27。工作平台32平行于下部平台19布置。当沿纵向方向L观察时，工作平台32优选地布置成与下部平台19相距大约2.5 m的距离d。

通过使永久工作平台32处于开关装置21所在的下部平台19下方，提供了一种用于维修维修升降机31以及简化阵列缆索的布设和处理的永久性解决方案。优选的是气密平台，其布置在工作平台32下方，并且由此，过渡件15的缆索悬挂（cable hang-off）位于整合的工作平台32下方大约2.5 m。因此，在过渡件15中不需要附加的脚手架来处理和布设阵列缆索。整合的工作平台32可通过使用支撑梁22至27从上方的结构悬挂，或者它可通过使用支柱或焊接的支架来直接安装到过渡件15的壁42。

如从图6可以看到的，下部平台19具有在中央布置的舱口43，其可被打开以供阵列缆索引入。下部平台19还具有支撑下部平台19的支撑结构44。该支撑结构44被附接到支撑梁22至27。支撑结构44也可被直接附接到壁42。支撑结构44包括以圆形方式布置的多个梁。出于安全原因，下部平台19可具有栏杆45。

工作平台32也可设有支撑工作平台32的支撑结构46。该支撑结构46被附接到支撑梁22至27和/或附接到壁42。支撑结构46包括以圆形方式布置的多个梁。工作平台32也具有栏杆47。工作平台32具有升高的工作部段48，该升高的工作部段48设置在开关装置21下方。该升高的工作部段48被布置在工作平台32上方。升高的工作部段48可在工作平台32上方升高100 mm至500 mm或更多，优选为300 mm，以便更好地朝向开关装置21延伸。

在维修升降机31的维修期间节省的时间以及在安装阵列缆索方面，该永久工作平台32的优点很多。其在针对过渡件15的更标准化的接口、制造以及由此在车间、救援演练、样机和工作指导上节省资金方面也是有利的。为了维修或安装维修升降机31，在维修升降机31降落的下部平台19下方的工作平台32上存在大量的空间。

技术人员可简单地乘塔梯49向下一层到工作平台32。然后存在到维修升降机31的底部、线张紧器、导丝等的通路。整合的工作平台32的中央是开放的，并且存在用于将阵列缆索引入的空间，然后将它们降下，将它们盘绕（如有必要），并且随后将它们朝向开关装置21布设，而不必在下部平台19下方架设附加的脚手架。工作平台32位于大中央开口40周围。

如从图7可以看到的，可替代地，整合的工作平台32可被制造为仅位于维修升降机31下方的较小的版本。因此，可以进行阵列缆索布设的不同设置。有利地，仍然存在通向用于维修升降机31的维修空间39的通路。

一种替代方案可以是悬挂平台（未示出），而不是整合的工作平台32，尤其是在它是仅用于升降机维修通路的根据图7的较小版本的情况下。在安装该结构的其余部分之前，它可被升起到过渡件15中。然后，可在将过渡件15离岸运输之前附接该悬挂平台。对于上面的两种替代方案，工作平台32也可被安装到过渡件15的壁42，而不是连接到支撑梁22至27。

尽管已根据优选实施例描述了本发明，但是对本领域技术人员而言显而易见的是，在所有实施例中修改都是可能的。

Claims

1.一种风力涡轮机（1），包括：塔架（4）；基础（14）；过渡件（15），其布置在所述塔架（4）和所述基础（14）之间，并且将所述塔架（4）连接到所述基础（14）；平台（19），其布置在所述过渡件（15）内；维修升降机（31），其能够降下到所述平台（19）；以及永久工作平台（32），其布置在所述平台（19）下方，并且与所述平台（19）相距距离（d）。

2. 根据权利要求1所述的风力涡轮机，其中，所述距离（d）在2 m和3 m之间，优选为2.5m。

3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机，还包括多个支撑梁（22-27），所述支撑梁（22-27）沿所述塔架（4）的纵向方向（L）延伸，其中，所述平台（19）和所述工作平台（32）两者均被附接到所述支撑梁（22-27）。

4.根据权利要求3所述的风力涡轮机，其中，所述支撑梁（22-27）被连接到所述过渡件（15）的法兰（17）。

5.根据权利要求3或4所述的风力涡轮机，其中，所述平台（19）借助于第一支撑结构（44）来支撑，其中，所述工作平台（32）借助于第二支撑结构（46）来支撑，并且其中，所述第一支撑结构（44）和所述第二支撑结构（46）两者均被连接到所述支撑梁（22-27）。

6.根据权利要求3-5中任一项所述的风力涡轮机，还包括悬挂在所述过渡件（15）中的平台布置结构（18），其中，所述平台布置结构（18）包括所述平台（19）、所述工作平台（32）和所述支撑梁（22-27）。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述平台（19）和所述工作平台（32）被附接到所述过渡件（15）的壁（42）。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的风力涡轮机，还包括布置在所述平台（19）上的开关装置（21）。

9.根据权利要求8所述的风力涡轮机，其中，所述工作平台（32）具有布置在所述开关装置（21）下方的升高的工作部段（48）。

10. 根据权利要求9所述的风力涡轮机，其中，所述工作部段（48）在所述工作平台（32）上方升高100 mm至500 mm，优选为300 mm。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述平台（19）包括能够打开和关闭的在中央布置的舱口（43）。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述工作平台（32）包括用于安装和/或维护所述维修升降机（31）的维修空间（39）。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述工作平台（32）包括用于引入阵列缆索的开口（40、41）。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述工作平台（32）具有圆形形状。

15.根据权利要求1-13中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述工作平台（32）具有半圆形形状。