风力发电机组的叶片修复平台的位置控制系统的制作方法

[0001]
本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种风力发电机组的叶片修复平台的位置控制系统。


背景技术：

[0002]
风力发电机组的叶片会直接影响风能的转换效率，因此当风力发电机组的叶片在运行过程中出现破损时，需要对风力发电机组的叶片进行修复。
[0003]
目前，在对陆上风力发电机组的叶片进行修复时，通过在风机机头处下放用钢丝绳悬吊的吊篮，搭载工作人员至叶片待修复的位置，吊篮的下方由陆上的两个地锚提供张紧力。然而，当遇到大风阵风天气时，可能会发生吊篮撞击叶片的事故，这会威胁到维护人员、设备及叶片的安全，造成极大的损失。
[0004]
另外，当前对于海上风力发电机组的叶片的修复与陆上风力发电机组的叶片的修复相似，不同的是需要通过船锚提供张紧力。由于海上气候条件相对陆上气候条件更加恶劣，即使是风平浪静适合作业的天气下，也时有10m/s以上的阵风发生，因此当前的吊篮控制方式将很难达到安全要求，容易发生吊篮撞击叶片的事故。


技术实现要素：

[0005]
本发明的一个目的在于提供一种能够提高吊篮的平稳性、防止吊篮与叶片发生碰撞的风力发电机组的叶片修复平台的位置控制系统。
[0006]
根据本发明的一方面，提供一种风力发电机组的叶片修复平台的位置控制系统，叶片修复平台包括吊篮以及悬吊吊篮的升降绳索，位置控制系统包括：环状固定件，套设在风力发电机组的塔筒上，并能够沿塔筒在竖直方向上移动；牵引机构，安装在环状固定件的靠近吊篮的一侧；第一绳索，连接牵引机构和吊篮，牵引机构能够释放或收回第一绳索，以控制吊篮与风力发电机组的待修复的叶片之间的间距；锚定绳索，锚定绳索的第一端连接到吊篮，锚定绳索的第二端连接到控制点。通过以上定位原理可知，根据本发明的位置控制系统通过牵引机构、第一绳索和锚定绳索，无论风向如何变化，都能够保证吊篮的平稳度，防止吊篮在大风条件下剧烈晃动，造成安全事故。
[0007]
可选地，牵引机构可以为恒张力系统，恒张力系统通过控制第一绳索的伸出或缩回来保持第一绳索的张力处于预定范围内。根据本申请，通过将第一绳索的张力处于预定范围内，在防止吊篮与叶片发生碰撞的同时，还可防止绳索绷断。
[0008]
可选地，恒张力系统可包括感测第一绳索的张力的张力感应器以及根据张力感应器测得的张力控制第一绳索的伸出或缩回的控制器。
[0009]
可选地，牵引机构可以为液压伸缩装置或弹簧装置。在这种情况下，可通过简单的结构来实现牵引机构。
[0010]
可选地，位置控制系统还可包括引导环状固定件沿竖直方向移动的定位引导件，定位引导件的两端可分别固定至风力发电机组的机舱和塔筒的外平台。通过设置定位引导
件，可防止环状固定件在上下移动时发生歪斜。
[0011]
可选地，牵引机构可连接到定位引导件，且能够沿定位引导件滑动。由于牵引机构固定到环状固定件，因此环状固定件可通过牵引机构连接到定位引导件。
[0012]
可选地，定位引导件的数量可以为两根，两根定位引导件可分别设置在塔筒的两侧。通过这样设置，可更好地防止环状固定件在上下移动时不歪斜。
[0013]
可选地，环状固定件沿着塔筒的圆周方向可伸缩。因此，环状固定件可沿着直径变化的塔筒上下移动。
[0014]
可选地，环状固定件可沿着圆周方向被分成多瓣环，多瓣环之间可通过弹簧彼此连接。
[0015]
可选地，环状固定件可沿着圆周方向被分成多瓣环，多瓣环之间可通过第二绳索彼此连接，恒张力系统通过控制第二绳索的收放来保持第二绳索的张力处于预定范围内。
[0016]
可选地，环状固定件与塔筒接触的内表面可设置有滚轮。环状固定件可通过滚轮沿着塔筒上下滚动，因此可防止对塔筒的外壁造成磨损。
[0017]
可选地，锚定绳索的数量可以为两根，两根锚定绳索可沿远离吊篮的方向彼此分开的距离逐渐增大。
[0018]
可选地，风力发电机组可以为海上风力发电机组，控制点设置在位于两根锚定绳索之间的船舶上，每根锚定绳索穿过固定至锚点的连接滑环后沿着反方向绕回而固定至控制点。
[0019]
根据本发明的位置控制系统通过牵引机构、第一绳索和锚定绳索，无论风向如何变化，都能够保证吊篮的平稳度，防止吊篮在大风条件下剧烈晃动，造成安全事故。
[0020]
另外，根据本发明，环状固定件沿环向是可伸缩的，因此可保证环状固定件能够沿着直径变化的塔筒上下移动。
附图说明
[0021]
图1是根据本发明的实施例的风力发电机组的叶片修复平台的位置控制系统的主视图；
[0022]
图2是图1中的位置控制系统的侧视图；
[0023]
图3是图1中的位置控制系统的船上控制部分的俯视图；
[0024]
图4是根据本发明的实施例的环状伸缩臂的示意图。
具体实施方式
[0025]
以下，将参照图1至图4详细描述根据本发明的实施例的风力发电机组的叶片修复平台的位置控制系统。
[0026]
如在背景技术部分中描述的，由于海上气候条件相对陆上气候条件更加恶劣，因此根据本发明的位置控制系统对于海上风力发电机组的叶片修复平台而言更为有效。因此，以下将参照图1至图4描述风力发电机组为海上风力发电机组的情况，然而，根据本发明的风力发电机组也可以为陆上风力发电机组。
[0027]
如图1和图2所示，风力发电机组可包括塔筒1、设置在塔筒1顶部的机舱(未示出)以及安装在机舱上的叶片(未示出)。塔筒1的外壁可设置有外平台2，外平台2可以是基础外
平台，然而本发明不限于此。
[0028]
根据本发明的实施例，叶片修复平台可包括吊篮3以及在吊篮3的上方悬吊吊篮3的升降绳索4。
[0029]
根据本发明的实施例，为了保证吊篮3的稳定或水平，可根据需要设置至少两根升降绳索4。例如，图1和图2中示出了设置两根升降绳索4的示例。两根升降绳索4的下端可分别固定至吊篮3的两侧，升降绳索4的上端可固定至机舱内的安全锚点。升降绳索4可通过升降装置来调节吊篮3的上下运行。例如，升降装置可以是电动葫芦、手动液压泵等。
[0030]
如图1至图3所示，根据本发明的实施例的位置控制系统可包括：环状固定件10，套设在风力发电机组的塔筒1上，并能够沿塔筒1在竖直方向上移动；牵引机构，固定至环状固定件10的靠近吊篮3的一侧；第一绳索22，连接牵引机构21和吊篮3，牵引机构21能够释放或收回第一绳索22，以控制吊篮3与风力发电机组的待修复的叶片之间的间距；锚定绳索30，锚定绳索30的第一端连接到吊篮3，锚定绳索30的第二端连接到控制点71。
[0031]
根据本发明的实施例，如图2所示，吊篮3的上端通过升降绳索4悬吊，吊篮3的左侧通过牵引机构21和第一绳索22固定至环状固定件10，吊篮3的下端通过锚定绳索30连接到控制点71，从而可将吊篮3固定在期望的位置。以下，将对根据本发明的实施例的位置控制系统的各个部件进行详细描述。
[0032]
根据本发明的实施例，环状固定件10可用于固定牵引机构21。具体地，环状固定件10可呈环状，并可套设在塔筒1上。环状固定件10能够沿塔筒1的外壁在竖直方向上移动，从而可带动牵引机构21与其一起上下移动。
[0033]
根据本发明的实施例，环状固定件10的与塔筒1的外臂接触的内侧可设置有滚轮(未示出)，因此环状固定件10可沿着塔筒1的外壁滚动，从而有效防止对塔筒1的外壁造成磨损。
[0034]
根据本发明的实施例，可利用绳索(未示出)将环状固定件10升降到指定位置，绳索的上端可与机舱内的锚点连接，绳索的下端可连接到环状固定件10的任意位置。可通过手拉或电动葫芦等控制绳索的升降，从而控制环状固定件10沿竖直方向的移动。另外，当环状固定件10到达指定位置时，可通过本领域公知的锁扣等部件实现绳索的锁定，从而将环状固定件10固定到指定位置。
[0035]
根据本发明的实施例，牵引机构21可固定至环状固定件10的靠近吊篮3的一侧。第一绳索22可连接牵引机构21和吊篮3，牵引机构21能够释放第一绳索22，以防止第一绳索22的张力大于第一绳索22的第一阈值。
[0036]
根据本发明的实施例，牵引机构21可以是任何能够执行释放、牵引和保持的装置。根据本发明的实施例，吊篮3通过第一绳索22和牵引机构21连接到塔筒1，因此可对吊篮3执行释放、牵引和保持的功能。具体地，牵引机构21可牵引吊篮3，保持吊篮3的在图2中的水平位置，并可通过释放第一绳索22防止第一绳索22的张力大于其第一阈值，防止第一绳索22发生绷断事故。第一阈值可以是第一绳索22不发生破坏的极限张力的m％，m可以通过本领域技术人员根据具体需要而设定。
[0037]
如果像现有技术中那样不设置牵引机构21和第一绳索22，则如图2所示，虽然在吊篮3的下方张拉锚定绳索30，但当风从塔筒1向右朝向叶片的方向吹动时，吊篮3仍会被向右侧吹动，导致吊篮3撞击叶片。对于这种问题，如果仅设置绳索连接塔筒和吊篮以对吊篮进
行牵引，则当绳索的张力值过大时，绳索可能会绷断，这会导致更加严重的安全事故。
[0038]
以下，将描述牵引机构的几个具体示例。
[0039]
根据本发明的一个实施例，如图1和图2所示，牵引机构21可以是固定至环状固定件10的恒张力系统。恒张力系统可通过控制第一绳索22的伸出或缩回来保持第一绳索22的张力处于预定范围内。其中，张力的预定范围可以根据第一绳索22的张力极限值而确定。
[0040]
根据本发明的实施例，恒张力系统可包括感测第一绳索22的张力的张力感应器以及根据张力感应器测得的张力控制第一绳索22的收放的控制器。具体地，第一绳索22可缠绕在例如绞盘上，控制器可通过控制驱动绞盘的液压泵来控制绞盘的收放，从而控制第一绳索22的收放。然而，恒张力系统的具体结构不限于此，只要其能够控制第一绳索22的收放以保持第一绳索22的张力处于预定范围内即可。
[0041]
如图2所示，当吊篮3被风朝向右侧吹动时，第一绳索22的张力会变大，当通过张力感应器感应的张力大于所述预定范围的上限值时，恒张力系统可放出一部分第一绳索22，从而保证第一绳索22的张力处于预定范围内。当吊篮3被风朝向左侧吹动时，第一绳索22的张力会变小，当通过张力感应器感应的张力小于所述预定范围的下限值时，恒张力系统可缩回一部分第一绳索22，从而保证第一绳索22的张力处于预定范围内。
[0042]
根据本发明的实施例，牵引机构21还可以为液压伸缩装置或弹簧装置。在这种情况下，当吊篮3被吹动时，液压伸缩装置或弹簧装置可通过伸长来释放第一绳索22，以防止吊篮3与叶片发生碰撞，同时防止绳索绷断。应理解的是，液压伸缩装置或弹簧装置被设定为在预定风力下使吊篮3与叶片发生碰撞。该预定风力可以是安装风力发电机组的位置的最大风力或规定的能够作业的情况下的最大风力。
[0043]
根据本发明的实施例，如图3所示，位置控制系统可包括布置在吊篮3的底部两侧的两根锚定绳索30，两根锚定绳索30沿远离吊篮3的方向彼此分开的距离越来越大。为了更好地控制吊篮3，可适当地增大两根锚定绳索30之间的夹角。当然，锚定绳索30的数量也可以是四根、六根，尽量满足对称分布在吊篮的两侧。
[0044]
根据本发明的实施例，如图3所示，每根锚定绳索30穿过固定至锚点60的连接滑环50后沿着反方向绕回而固定至控制点71。根据本发明的实施例，控制点71可设置在停泊在海上的船舶(运维船或其他能够提供定位能力的船舶)70上，船舶70可位于两根锚定绳索30之间。另外，锚点60可固定至海床。
[0045]
根据本发明的实施例，操作人员可在控制点71通过手拉或电动葫芦等来控制锚定绳索30的收放，从而调节吊篮3在图1中的水平位置。另外，也可以在吊篮3上布置电动葫芦，右吊篮上的工作人员进行控制。
[0046]
根据本发明的实施例，当风力发电机组为陆上风力发电机组时，控制点71可设置在其它具有定位能力的设备上，而不受具体限制。
[0047]
根据本发明的实施例的位置控制系统还可包括引导环状固定件10沿着竖直方向上下移动的定位引导件40，定位引导件40的两端可分别固定至风力发电机组的机舱和外平台2。
[0048]
作为一个示例，定位引导件40可以是钢丝绳或导轨。当定位引导件40是钢丝绳时，可设置如图1和2中所示的一根钢丝绳。另外，还可在图2中的塔筒1的左侧设置与图2中的钢丝绳对称的另一根钢丝绳，以保证环状固定件10在上下移动时不歪斜。在工作状态下，钢丝
绳可处于紧绷状态。
[0049]
环状固定件10的靠近吊篮3的一侧可通过滑索连接到定位引导件40，并可沿着定位引导件40滑动。
[0050]
另外，当牵引机构21固定到环状固定件10时，牵引机构21可通过滑索连接到定位引导件40。在这种情况下，牵引机构21的两侧可分别通过环状固定件10和定位引导件40限定，因此可避免牵引机构21随意翻转和旋转。
[0051]
根据本申请，通过设置定位引导件，可防止环状固定件在上下移动时发生错位而无法保证水平。
[0052]
根据本发明的实施例，由于塔筒1的直径由下至上逐渐减小，为了保证环状固定件10能够顺利地沿着塔筒1上下移动，环状固定件10在塔筒1的圆周方向上可以是可伸缩的。
[0053]
作为一个示例，如图4所示，环状固定件10沿着塔筒1的圆周方向被分成多瓣环11，多瓣环11之间通过弹簧12彼此连接。由于在多瓣环11之间设置有弹簧，因此环状固定件10可实现收缩，从而当塔筒1的直径变化时，可保证环状固定件10能够始终紧固在塔筒1上。
[0054]
作为另一示例，当牵引机构21为如上所述的恒张力系统时，多瓣环11之间也可通过第二绳索彼此连接。可通过恒张力系统来控制第二绳索21的收放来保持第二绳索的张力处于预定范围内，从而保证环状固定件10能够始终紧固在塔筒1上。具体地，恒张力系统可包括与控制第一绳索22的张力感应器、液压泵和绞盘不同的另一张力感应器、另一液压泵和另一绞盘，上述第二绳索可缠绕在另一绞盘上，另一张力感应器可感应第二绳索的张力，控制器可控制另一液压泵来驱动另一绞盘的收放，从而控制第二绳索的收放，使得环状固定件10可始终固定在塔筒1上。
[0055]
例如，当塔筒1的直径变小时，另一张力感应器感应到第二绳索的张力减小，则会收紧第二绳索，使得环状固定件10的直径随着塔筒1的直径的减小而减小；另外，当塔筒1的直径变大时，另一张力感应器感应到第二绳索的张力增大，则会放出第二绳索，使得环状固定件10的直径随着塔筒1的直径的增大而增大。因此，即使塔筒1的直径变化，也可保证环状固定件10始终固定在塔筒1上。
[0056]
然而，恒张力系统控制第二绳索的具体方式不限于此。
[0057]
可根据第二绳索的具体材料来确定张力的预定范围，使得第二绳索不绷断并且使其张力足以大到将环状固定件10紧固到塔筒1上。
[0058]
根据本发明的实施例，环11可采用高强度铝合金制成。然而，本发明不限于此，环11可采用其它强度足够的材料制成。
[0059]
根据本发明的实施例，可在现场完成多瓣环11的拼装，从而将环状固定件10固定在塔筒1上。
[0060]
以下，将参照图1至图3描述根据本发明的实施例的位置控制系统的定位原理。
[0061]
可通过控制两根锚定绳索30的收放来控制吊篮3在图1中的水平位置。另外，当风沿着图1中的水平方向吹动时，可通过对张紧的锚定绳索30施加适度的拉力，来增加吊篮3的平衡性。
[0062]
此外，当风沿图2中的水平方向吹动时，可通过如上所述的牵引机构21来防止吊篮3与叶片发生碰撞。
[0063]
在这种情况下，当牵引机构21为恒张力系统时，当吊篮3被朝向右侧吹动时，第一
绳索22的张力会变大，当通过张力感应器感应的张力超出预定范围时，恒张力系统可放出一部分第一绳索22，保证第一绳索22的张力处于预定范围内，从而防止吊篮3与叶片发生碰撞。当吊篮3被朝向左侧吹动时，第一绳索22的张力会变小，当通过张力感应器感应的张力超出预定范围时，恒张力系统可缩回一部分第一绳索22，保证第一绳索22的张力处于预定范围内。另外，可通过锚定绳索30的拉拽防止吊篮3与塔筒1发生碰撞。
[0064]
另外，当牵引机构21为液压伸缩装置或弹簧装置时，液压伸缩装置或弹簧装置可通过伸长来释放第一绳索22，以防止吊篮3与叶片发生碰撞，同时防止绳索绷断。
[0065]
通过以上定位原理可知，根据本发明的位置控制系统通过牵引机构、第一绳索和锚定绳索，无论风向如何变化，都能够保证吊篮的平稳度，防止吊篮在大风条件下剧烈晃动，造成安全事故。
[0066]
另外，根据本发明，环状固定件沿环向是可伸缩的，因此可保证环状固定件能够沿着直径变化的塔筒上下移动。
[0067]
此外，根据本发明，当如上所述的位置控制系统用于海上风力发电机组时，当船舶在海上风力发电机组周围锚定之后，可以达到平稳的状态，这时可以在船上控制吊篮的左右位移，减少吊篮中工作人员在高空作业的工作量和操作步骤，增加作业人员的工作效率，提高作业人员的安全保障。
[0068]
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改。