CN115419547A - 用于替换单个风轮机叶片的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于替换单个风轮机叶片的方法及***。具体而言，一种替换风轮机叶片的方法包括在风轮机支撑毂与风轮机叶片之间连接多个第一提升装置、通过该多个第一提升装置使风轮机叶片从风轮机支撑毂悬置、在风轮机支撑毂与风轮机叶片之间连接多个第二提升装置、利用该多个第二提升装置支撑风轮机支撑叶片、使该多个第一提升装置与风轮机叶片断开，以及将风轮机叶片降低到地面。
Description
相关申请的交叉引用
本申请为2012年10月23日提交的序列号为13/658359的美国申请的继续部分申请，该美国申请的公开内容在此通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
本文公开的主题涉及风轮机领域，并且更具体地涉及用于替换风轮机叶片的方法及***。
背景技术
风力发电机将由空气流提供的能量转换成电力。空气流使安装在塔架顶部处的机舱中的大型转子叶片或螺旋桨旋转。叶片使转子相对于定子自旋以生成电流。旋转速率通过改变叶片桨距和通过使用各种制动***来控制。在强风条件期间，叶片桨距调整成溢出风能，以便限制转速。有时，制动***用于进一步防止叶片达到高转速。在低风条件期间，叶片桨距调整成以便获得尽可能多的风能。
随着时间过去，风力发电机需要维护。碎屑、冰雹等通常冲击叶片且引起破坏。替换磨损或受损的叶片大体上需要一个或多个大型基于陆地或海洋的起重机的存在。大型起重机用于固持和降低叶片至表面，诸如地面或船舶甲板。在一些情况下，替换叶片需要其它叶片移动到失衡位置。即，制动***被触动以将替换的叶片定位在与地面水平的位置。在此情况下，其它叶片失衡，向制动***施加力。在其它情况下，叶片置于垂直于地面的位置且降低。在此情况下，需要很多人员来使叶片旋转以防止表面与叶片的末梢部分之间的可导致破坏的接触。
发明内容
根据示例性实施例的一个方面，一种替换风轮机叶片的方法包括在风轮机支撑毂与风轮机叶片之间连接多个第一提升装置、通过该多个第一提升装置使风轮机叶片从风轮机支撑毂悬置、在风轮机支撑毂与风轮机叶片之间连接多个第二提升装置、利用该多个第二提升装置支撑风轮机叶片、使该多个第一提升装置与风轮机叶片断开，以及将风轮机叶片降低到地面。
技术方案1. 一种替换风轮机叶片的方法，包括：
在风轮机支撑毂与所述风轮机叶片之间连接多个第一提升装置；
通过所述多个第一提升装置使所述风轮机叶片从所述风轮机支撑毂悬置；
在所述风轮机支撑毂与所述风轮机叶片之间连接多个第二提升装置；
利用所述多个第二提升装置支撑所述风轮机叶片；
使所述多个第一提升装置与所述风轮机叶片断开；以及
将所述风轮机叶片降低到地面。
技术方案2. 根据技术方案1所述的方法，其中，悬置所述风轮机叶片包括通过所述多个第一提升装置从所述风轮机支撑毂降低所述风轮机叶片。
技术方案3. 根据技术方案2所述的方法，其中，从所述风轮机支撑毂降低所述风轮机叶片包括将所述多个第一提升装置中的各个第一提升装置的提升线保持在所述风轮机支撑毂中。
技术方案4. 根据技术方案1所述的方法，其中，连接所述多个第一提升装置包括将所述多个第一提升装置中的各个第一提升装置的钩部件联接到装固至所述风轮机叶片的内部环形表面的对应钩部件。
技术方案5. 根据技术方案1所述的方法，其中，连接所述多个第二提升装置包括将所述多个第二提升装置中的各个第二提升装置联接到安装至所述风轮机叶片的根部端部的对应钩元件。
技术方案6. 根据技术方案5所述的方法，其中，联接所述多个第二提升装置中的各个第二提升装置包括将所述钩元件安装到从所述风轮机叶片的根部端部延伸的机械紧固件的阵列中的一个或多个。
技术方案7. 根据技术方案1所述的方法，其中，连接所述多个第二提升装置包括将所述多个第二提升装置中的各个第二提升装置的提升线降低至地面。
技术方案8. 根据技术方案1所述的方法，其中，断开所述多个第一提升装置包括执行握手动作，从而将所述风轮机叶片的支撑从所述多个第一提升装置转移至所述第二提升装置。
技术方案9. 根据技术方案1所述的方法，其中，所述方法还包括：
将末梢索具托架装固至所述风轮机叶片；以及
将基于地面的末梢索具线连接至所述末梢索具托架。
技术方案10. 根据技术方案9所述的方法，其中，所述方法还包括：当所述风轮机叶片通过所述多个第二提升装置降低时，使所述风轮机叶片的末梢部分移位离开风轮机支撑塔架。
技术方案11. 根据技术方案1所述的方法，其中，将所述多个第一提升装置连接至所述风轮机叶片包括在所述风轮机支撑毂与所述风轮机叶片之间联接多个链式提升器。
技术方案12. 根据技术方案1所述的方法，其中，连接所述多个第二提升装置包括在所述风轮机支撑毂与所述风轮机叶片之间联接多个滑车装置。
这些及其它优点和特征将从连同附图的以下描述变得更清楚。
附图说明
认作是本发明的主题在说明书的结论处的权利要求中特别指出且明确请求保护。本发明的前述及其它特征和优点从连同附图的以下详细描述中清楚，在附图中：
图1为根据示例性实施例的具有用于实现单个风轮机叶片的替换的***的风轮机支撑毂的局部透视图；
图2为通过多个支撑部件从风轮机支撑毂悬置第一距离的图1的风轮机叶片的局部透视图；
图3绘出了根据示例性实施例的处于延伸构造的支撑部件和液压顶升缸；
图4绘出了处于收缩构造的图3的液压顶升缸；
图5为装固至风轮机支撑毂的多个托架部件和装固至风轮机叶片的多个托架元件的局部透视图；
图6绘出了多个缆索爬升部件和从风轮机支撑毂支撑风轮机叶片的多个支撑部件；
图7绘出了从风轮机支撑毂支撑风轮机叶片的多个缆索爬升部件中的一个；
图8绘出了仅通过多个缆索爬升部件从风轮机支撑毂支撑的图1的风轮机叶片；
图9绘出了朝地面降低的风轮机叶片；
图10为根据另一个示例性实施例的具有用于实现单个风轮机叶片的替换的***的风轮机支撑毂的局部透视图；
图11为根据示例性实施例的一个方面的通过多个第一提升装置从风轮机支撑毂悬置第一距离的图1的风轮机叶片的局部透视图；
图12为根据示例性实施例的一个方面的图11的风轮机叶片的局部透视图，绘出了多个钩元件的附接；
图13为通过多个第一提升装置和多个第二提升装置从风轮机支撑毂悬置的图12的风轮机叶片的局部透视图；
图14为在握手动作完成之后通过多个第二提升装置从风轮机支撑毂支撑的图13的风轮机叶片的局部透视图；
图15绘出了在不使用起重机的情况下通过多个第二升降部件从风轮机支撑毂降低的图14的风轮机叶片；以及
图16绘出了搁在地面上的图15的风轮机叶片。
详细描述通过参照附图的示例连同优点和特征阐释了本发明的实施例。
具体实施方式
图1中在2处大体上指出了风轮机。风轮机2包括支撑毂4，其具有附接到其上的第一风轮机叶片7、第二风轮机叶片8和第三风轮机叶片9。第三风轮机叶片9包括第一端部或根部部分11，以及第二端部或末梢部分12。当然，第一风轮机叶片7和第二风轮机叶片8也包括第一端部或根部部分(未单独标出)以及第二端部或末梢部分(也未单独标出)。端部部分11包括大体上在14处指出的机械紧固件阵列，其延伸穿过对应的多个开口，其中一个在16(图3)处示出，设在支撑毂4的叶片接纳部分18上。根据示例性实施例，叶片替换***(其一部分在20处指出)设在支撑毂4内。
叶片替换***20包括第一支撑部件25、第二支撑部件26和第三支撑部件27。支撑部件25-27采取螺杆(未单独标出)的形式，其延伸穿过叶片接纳部分18中的开口16，且与之前设有紧固件14的螺纹开口(未单独标出)接合(如图2中所示)。一旦安装，则图3中所示的液压顶升缸34在各个支撑部件25-27上引导。液压顶升缸34包括抵靠在叶片接纳部分18的内表面(未单独标出)上的基部区段36，以及多个伸缩区段38-40。基部区段36和伸缩区段38-40包括中心通路42，其接纳支撑部件25-27中的对应一个。
在图3中，液压顶升缸34示为安装在支撑部件25的自由端(未单独标出)上。一旦就位，则伸缩区段38-40延伸且固持螺母49拧到第一支撑部件25上。一旦额外的液压顶升缸(未示出)设在第一支撑部件26和第二支撑部件27上，则将固持螺母49从紧固件14除去。这里，伸缩区段38-40移位到基部区段36(图4)，使第三风轮机叶片9与支撑毂4分开第一距离。一旦分开第一距离，则将固持螺母49一次一个从基部区段36移动，且伸缩区段38-40又延伸，以备第三风轮机叶片9与支撑毂4的进一步分离。
叶片替换***20还包括多个托架部件(其中一个在54处指出)以及多个托架元件(其中一个在57处指出)。当分开第一距离示，如图5中所示，托架部件54安装至叶片接纳部件18，且托架元件57安装至第三风轮机叶片9上的选择的紧固件14。各个托架部件54和托架元件57均包括以开口形式示出的安装结构(未单独标出)。一定数目的缆索64、65和66连接至托架部件54的对应托架部件。具体而言，各个缆索64、65和66的一端(未单独标出)安装至对应的托架部件54，各个缆索64、65和66中的另一个自由端允许朝地面降低。对"地面"应当理解为，取决于风轮机2的位置，各个缆索64、65和66的自由端可朝地面、船舶甲板或水体降低。一旦托架部件54和托架元件57安装，则液压顶升缸34的伸缩区段38-40降低，以产生第三风轮机叶片9与支撑毂4之间的进一步分离。
额外分离允许缆索爬升部件的安装。更具体而言，叶片替换***20还包括多个缆索爬升部件80、81和82。缆索爬升部件连接至缆索64、65和66中的对应缆索。如图6中所示，缆索爬升部件80、81和82受控，以便从各个缆索64-66的自由端朝托架部件54爬升。由于各个绞车80、81和82类似地形成，详细描述在描述绞车80方面将遵循图7，其中理解到缆索爬升部件81和82包括对应的结构。绞车80包括壳体85，其支撑电动机88、缆索爬升部分90和钩环93。钩环93通过联接件96连接至托架元件57。如图8中所示，一旦所有缆索爬升部件80-82都连接至对应的托架元件57，则液压顶升缸34的伸缩区段38-40进一步降低，以将第三风轮机叶片9的支撑从支撑部件25-27转移至缆索爬升部件80-82。这里，可除去支撑部件25-27，且缆索爬升部件80-82从支撑毂4沿缆索64-66向下移位或攀爬以降低第三风轮机叶片9，如图9中所示的那样。以上步骤可相反以升高和安装新的风轮机叶片。
现在将接下来参照图10-图16，在描述本发明的另一示例性实施例中，其中相似的参考标号代表相应视图中的对应部分。风轮机叶片9的根部部分11包括内表面194。多个钩部件附接至根部部分11的内表面194，其中一个在200处指出。在将风轮机叶片9降低到地面之前，末梢索具托架201(图15)装固至末梢部分12附近。基于地面的末梢索具线或系绳202可装固或连接至末梢索具托架201。如下文更完整详述，系绳202允许人员在风轮机叶片9降低到地面时使末梢部分12移位。
多个第一提升装置装固在支撑毂4与风轮机叶片9之间，其中一个在204处指出。该多个第一提升装置204中的各个可采用链式提升器206的形式，其具有支撑在支撑毂4中的第一端部208，以及包括联接至钩部件200的钩环210的第二端部209。一个或多个链(未单独标出)可在第一端部208与第二端部209之间延伸。一旦连接，则风轮机叶片9可与叶片接纳部分18断开。在释放机械紧固件14的阵列之后，如图11中所示，风轮机叶片9可通过多个第一提升装置204从风轮机支撑毂4降低第一距离。
如图12中所示，多个钩元件可装固至机械紧固件14的阵列，其中一个在219处指出。各个钩元件219包括基部部分221和钩眼部分222。基部部分221可包括接纳机械紧固件14的阵列的对应一个的一个或多个通路(未单独标出)。在将钩元件219连接至根部部分11之后，如图13中所示，多个第二提升装置连接在风轮机支撑毂4与风轮机叶片9之间，其中一个在230处指出。该多个第二提升装置230中的各个可采用滑车装置232的形式，其可升高到风轮机支撑毂4中的人员。各个滑车装置232包括固定地支撑在风轮机支撑毂4内的第一端部234，以及联接至钩眼部分222的第二端部235。缆索或绳索238通过第一端部部分234和第二端部部分235承载的滑轮(未单独标出)。绳索238包括延伸到地面的末端240。
握手动作在附接多个第二提升装置230之后执行。在握手动作之后，多个第一提升装置204操作成使得风轮机叶片9由多个第二提升装置230支撑。一旦风轮机叶片9由多个第二提升装置230支撑，则可断开和除去多个第一提升装置204，诸如图14中所示。如图15中所示，多个第二提升装置230可操作成朝地面降低风轮机叶片9。在降低时，张力可施加至系绳202，以将风轮机9从大体上垂直定向逐渐移动到大体上水平位置。如图16中所示，风轮机叶片9然后可落地。系绳202中的张力可经由基于地面的绞车或通过小的移动起重机施加。
这里应当理解的是，示例性实施例描述了用于降低和升高风轮机叶片的***，而不需要基于地面的起重机。示例性实施例使用了用于将风轮机叶片降低到地面的多个提升装置，而不需要大型的基于地面的起重机。还应当理解的是，提升装置的数目和类型可变化。此外，应当理解的是，可通过使上述过程倒转来将新的叶片升高和装固至毂。
尽管仅结合了有限数目的实施例详细描述本发明，但应当理解的是，本发明不限于这样公开的实施例。相反，本发明可改变以结合迄今未描述的但与本发明的精神和范围相当的任何数目的变型、改型、置换或等同布置。此外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但将理解的是，本发明的方面可仅包括所述实施例中的一些。因此，本发明不应看作由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
Claims (9)
1.一种替换风轮机叶片的方法，包括：
将多个钩部件附接至所述风轮机叶片的根部部分的内表面；
在风轮机支撑毂与所述风轮机叶片之间连接多个第一提升装置，所述多个第一提升装置中的各个具有支撑在所述风轮机支撑毂中的第一端部和联接至钩部件的第二端部，并且一个或多个链在所述第一端部与所述第二端部之间延伸；
通过所述多个第一提升装置使所述风轮机叶片从所述风轮机支撑毂悬置；
在所述风轮机支撑毂与所述风轮机叶片之间连接多个第二提升装置，所述第二提升装置中的各个具有固定地支撑在风轮机支撑毂内的第一端部部分，以及第二端部部分，所述第二端部部分连接于所述风轮机叶片，其中缆索通过所述第一端部部分和所述第二端部部分承载的滑轮，所述缆索包括延伸到地面的末端；
利用所述多个第二提升装置支撑所述风轮机叶片；
使所述多个第一提升装置与所述风轮机叶片断开；以及
利用所述第二提升装置将所述风轮机叶片降低到地面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，悬置所述风轮机叶片包括通过所述多个第一提升装置从所述风轮机支撑毂降低所述风轮机叶片。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，连接所述多个第一提升装置包括将所述多个第一提升装置中的各个第一提升装置的钩部件联接到装固至所述风轮机叶片的内部环形表面的对应钩部件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，连接所述多个第二提升装置包括将所述多个第二提升装置中的各个第二提升装置联接到安装至所述风轮机叶片的根部端部的对应钩元件。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，联接所述多个第二提升装置中的各个第二提升装置包括将所述钩元件安装到从所述风轮机叶片的根部端部延伸的机械紧固件的阵列中的一个或多个。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，断开所述多个第一提升装置包括执行握手动作，从而将所述风轮机叶片的支撑从所述多个第一提升装置转移至所述第二提升装置。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将末梢索具托架装固至所述风轮机叶片；以及
将基于地面的末梢索具线连接至所述末梢索具托架。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当所述风轮机叶片通过所述多个第二提升装置降低时，使所述风轮机叶片的末梢部分移位离开风轮机支撑塔架。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，连接所述多个第二提升装置包括在所述风轮机支撑毂与所述风轮机叶片之间联接多个滑车装置。
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