一种自动清洗风电机组塔筒的设备的制作方法

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种自动清洗风电机组塔筒的设备。

背景技术：

风力发电是把风的动能转化为电能，风能作为一种清洁能源，越来越受到世界各国的重视；我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kw，近几年，我国风力发电产业发展迅速。

随着风力发电产业的发展，风力发电机的数量越来越多，但是由于风力发电机塔筒长期位于室外，表面很容易被脏污附着，或者表皮被破坏，不仅影响美观，而且有可能会影响叶片的转动，进而影响风力发电的效率以及风力发电机的使用寿命。

现有技术中，对风力发电机塔筒进行清洗或补漆时，一般采用悬挂的方式，通过人工高空作业完成。这种清洗或补漆的方式存在很大的安全隐患，极容易发生安全事故；并且工作人员高空作业劳动强度大，很容易疲劳，不利于身体健康；另外，高空作业难度较高，且工作过程中需要承受更多的心理压力，因此工作效率比较低，从而使风力发电机塔筒的清洗和维护成本增加。

综上所述，如何提供一种可自动清洗风电机组塔筒的设备，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种自动清洗风电机组塔筒的设备，替代人工高空作业的方式，从而避免发生危险，并且提高工作效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动清洗风电机组塔筒的设备，其特征在于，包括：升降系统、清洗系统、水射流系统和控制系统，所述清洗系统、所述水射流系统和所述控制系统均与所述升降系统连接；

所述升降系统包括主体框架、用于使所述设备升降运动的提升机和用于提供吸附力以使所述清洗系统与所述风电机组塔筒的表面贴合的磁性部件，且所述提升机和所述磁性部件均安装于所述主体框架上；

所述清洗系统用于对所述风电机组塔筒的表面进行刷洗；

所述水射流系统用于软化或冲洗所述风电机组塔筒表面污物；

所述控制系统，用于控制所述设备的升降和转动、所述清洗系统的清洗动作以及所述水射流系统的喷射。

优选的，所述清洗系统包括清洗刷和用于安装所述清洗刷的关节式刷臂，所述关节式刷臂包括至少两节铰接连接的活动臂，且所述活动臂上设置有用于使所述活动臂向安装有所述清洗刷的一侧收拢的弹性部件。

优选的，所述清洗刷包括刷头和用于安装刷头的安装板，所述安装板与所述关节式刷臂连接，且所述安装板为软铁材料的安装板。

优选的，所述关节式刷臂上设置有中心刷臂，所述活动臂对称分布于所述中心刷臂的两侧，所述中心刷臂与所述安装板连接。

优选的，所述关节式刷臂包括上下并排设置的第一关节式刷臂和第二关节式刷臂。

优选的，所述关节式刷臂与往复丝杠连接，以使所述清洗刷上下往复运动。

优选的，所述往复丝杠的两侧对称设置有两根光轴，所述光轴均与所述关节式刷臂滑动连接。

优选的，所述水射流系统包括喷头、喷头布置框架和用于使所述喷头布置框架进行水平往复运动的水平摇晃机构，所述喷头安装于所述喷头布置框架上。

优选的，所述水平摇晃机构包括凸轮结构，所述喷头布置框架设置于可沿导轨水平方向运动的滑块上，所述喷头布置框架的一端与所述凸轮结构的边缘贴合设置。

优选的，所述喷头布置框架包括对称设置的第一喷头布置框架和第二喷头布置框架，且所述凸轮结构位于所述第一喷头布置框架和所述第二喷头布置框架之间，所述第一喷头布置框架的一端和所述第二喷头布置框架的一端均与所述凸轮结构的边缘贴合设置。

本发明提供的一种自动清洗风电机组塔筒的设备，包括：升降系统、清洗系统、水射流系统和控制系统，清洗系统、水射流系统和控制系统均安装于升降系统上。

升降系统包括主体框架、用于使设备升降运动的提升机和用于提供吸附力以使清洗系统与风电机组塔筒的表面贴合的磁性部件，且提升机和磁性部件均安装于主体框架上；清洗系统用于对风电机组塔筒的表面进行刷洗；水射流系统用于软化或冲洗风电机组塔筒表面污物；控制系统，用于控制设备的升降和转动、清洗系统的清洗动作以及水射流系统的喷射。

并且，提升机与钢丝绳的一端连接，且钢丝绳的另一端固定于可旋转的风电机组机舱内，提升机沿钢丝绳上下运动，从而带动设备整体上下运动。

对风电机组塔筒进行清洗时，首先将设备进行组装，并将设备置于风电机组塔筒的底部，将磁性部件靠近或贴合风电机组塔筒的表面；然后启动提升机，带动设备向上运动，同时控制系统控制水射流系统喷水，将待清洗污渍软化，并且向风电机组塔筒的表面喷水，破坏风电机组塔筒表面污渍的物理附着，使用清洗系统对风电机组塔筒表面进行清洗；到达风电机组塔筒顶部后，提升机向下运动，同时清洗系统对风电机组塔筒表面进行清洗，水射流系统对风电机组塔筒表面进行冲洗，直至设备下降至风电机组塔筒底部，完成一个上下动作的清洗；接着风电机组机舱带动设备旋转一定角度，至另一清洗位置，继续完成一个上下动作的清洗；重复多次之后，风电机组塔筒的表面清洗完成。

一般，风电机组机舱每次的旋转角度为60°，重复6或7次之后，即可完成风电机组塔筒的清洗，当然，也可以为其它的旋转角度。

因此，本发明提供的自动清洗风电机组塔筒的设备可以实现风电组塔筒清洗过程的自动化，替代了人工高空作业，避免了危险情况的发生；同时也可以提高工作效率，降低风电机组塔筒清洗和维护的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的自动清洗风电机组塔筒的设备的结构示意图；

图2为自动清洗风电机组塔筒的设备的俯视图；

图3为自动清洗风电机组塔筒的设备的侧视图；

图4为升降系统的结构示意图；

图5为清洗系统的结构示意图；

图6为往复丝杠及光轴的结构示意图；

图7为喷头布置框架的结构示意图。

图1-7中：

11为主体框架、12为提升机、13为磁性部件安装处、21为清洗刷、221为活动臂、222为中心刷臂、223为通孔、224为连接支柱、23为往复丝杠、231为联轴器、232为光轴、24为驱动减速机安装处、31为喷头布置框架、32为凸轮结构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种自动清洗风电机组塔筒的设备，可以替代人工高空作业对风电机组塔筒进行清洗的过程。

请参考图1-7，图1为本发明所提供的自动清洗风电机组塔筒的设备的结构示意图；图2为自动清洗风电机组塔筒的设备的俯视图；图3为自动清洗风电机组塔筒的设备的侧视图；图4为升降系统的结构示意图；图5为清洗系统的结构示意图；图6为往复丝杠及光轴的结构示意图；图7为喷头布置框架的结构示意图。

本发明公开了一种自动清洗风电机组塔筒的设备，包括升降系统、清洗系统、水射流系统和控制系统，且清洗系统、水射流系统和控制系统均与升降系统连接；升降系统包括主体框架11、用于使设备整体升降运动的提升机12和用于提供吸附力以使清洗系统与风电机组塔筒的表面贴合的磁性部件，且提升机12和磁性部件均安装于主体框架11上；清洗系统用于对风电机组塔筒的表面进行刷洗；水射流系统用于软化或冲洗风电机组塔筒表面污物；控制系统用于控制设备的升降和转动、清洗系统的清洗动作以及水射流系统的喷射。

主体框架11上设置有磁性部件安装处13，磁性部件可以可拆卸的安装于磁性部件安装处13。

需要进行说明的是，磁性部件可以是永磁体也可以是电磁铁，具体根据实际情况确定；使用的过程中，磁性部件紧贴风电机组塔筒的表面，为设备提供清洗过程中所需的吸附力。

提升机12固定于主体框架11上，且提升机12与钢丝绳连接，钢丝绳的一端固定于可旋转的风电机组机舱内，提升机12沿钢丝绳上下运动，从而可以带动设备整体上下运动。

优选的，提升机12可以选择吊篮提升结构，可靠性高，负载大，可以更好的满足工作过程中的需求。

主体框架11可以选择铝合金框架的组合，在满足主体框架11的刚度和负载重量的情况下，当然也可以选择其它材料的结构，具体根据实际情况确定，在此不做赘述。

使用的过程中，首先对设备进行组装，组装完成后，将自动清洗风电机组塔筒的设备置于风电机组塔筒的下部，使磁性部件紧贴风电机组塔筒的表面；然后启动提升机12，使提升机12沿钢丝绳向上运动，从而带动设备向上运动，同时控制系统控制水射流系统喷水，将待清洗污渍软化，并且向风电机组塔筒的表面喷水，破坏风电机组塔筒表面污渍的物理附着，同时，水射流系统也可以对清洗系统中的清洗刷21进行冲水软化，然后使用清洗系统对风电机组塔筒表面进行清洗；到达风电机组塔筒顶部后，提升机12沿钢丝绳向下运动，同时清洗刷21对风电机组塔筒表面进行清洗，水射流系统对风电机组塔筒表面进行冲洗，直至设备下降至风电机组塔筒底部，完成一个上下动作的清洗；接着风电机组机舱带动设备旋转一定角度，至另一清洗位置，继续完成一个上下动作的清洗；重复多次之后，风电机组塔筒的表面清洗完成。

优选的，提升机12上升过程中，先使用水射流系统对风电机组塔筒的表面进行喷水冲刷，再使用清洗系统对风电机组塔筒的表面进行刷洗，因为清洗前优先选择水射流系统进行冲刷，可以软化风电机组塔筒表面的污渍，为后续清洗系统的刷洗创造条件；提升机12在下降的过程中，先使用清洗系统对风电机组塔筒的表面进行刷洗，再使用水射流系统对风电机组塔筒的表面进行喷水冲刷，因为上升过程清洗完成后，大部分污渍已经被刷洗干净，所以下降过程中先使用清洗系统带走剩余的污渍，然后使用水射流系统将风电机组塔筒的表面进一步清洗干净。

需要进行说明的是，提升机12沿钢丝绳上升或下降的过程中，可以是匀速上升或下降；也可以是上升或下降一段距离后停止运动，待清洗系统对局部区域清洗完成后，继续上升或下降。

优选的，为了方便对提升机12上升或下降过程中的速度进行控制，可以配置用于控制提升机12速度的变频设备；在对风电机组塔筒进行清洗的过程中，可以根据需求调节变频设备，使提升机12按照需求的速度上升或下降。

由于磁性部件安装于主体框架11的磁性部件安装处13，且磁性部件为设备提供清洗过程中所需的吸附力，因此磁性部件所提供的吸附力会使清洗系统与风电机组塔筒的表面接触，在清洗的过程中，方便清洗系统对风电机组塔筒的表面进行刷洗。

另外，风电机组机舱每次的旋转角度可以是60°，也可以是其他角度；风电机组机舱旋转的次数可以是6次或7次，也可以为其它次数，只需使清洗范围完全覆盖风电机组塔筒的表面，具体根据实际情况确定。

为了使风电机组塔筒的表面全部被清洗，允许清洗过程中有部分风电机组塔筒的表面被重复清洗，例如清洗系统在清洗的过程中完成一个上下动作可对风电机组塔筒70°角所对应的圆弧面进行清洗，但是为了保证清洗质量，可以使风电机组机舱每次旋转60°，允许有部分表面进行重复清洗，具体根据实际情况确定。

优选的，水射流系统对清洗系统中的清洗刷21进行软化时的水流压力可以与水射流系统对风电机组塔筒表面的脏污进行软化时的压力不同；进一步水射流系统对风电机组塔筒表面的脏污进行软化和冲刷时的压力也可以不同，具体的压力数值需要根据实际情况确定，在此不做赘述。

控制系统可以设置于风电机组机舱内，方便操作人员进行操作，也可以直接设置于主体框架11上，通过外接遥控设备，对设备的动作进行控制。

在上述实施例的基础上，为了使清洗系统在清洗的过程中能够与风电机组塔筒的表面接触，可以使清洗系统包括清洗刷21和用于安装清洗刷21的关节式刷臂，关节式刷臂包括至少两节铰接连接的活动臂221，且活动臂221上设置有用于使活动臂221向清洗刷21一侧收拢的弹性部件。

在使用的过程中，由于风电机组塔筒的表面为弧面，因此铰接连接的活动臂221可以根据弧面的变化而改变相邻的两活动臂221之间的角度，从而使清洗刷21与风电机组塔筒的表面贴合；且活动臂221上设置有使其向设有清洗刷21的一侧弯曲收拢的弹性部件，从而使铰接连接的活动臂221具有向中间收拢的趋势，从而使清洗刷21紧贴风电机组塔筒的表面。

需要进行说明的是，在磁性部件没有与风电机组塔筒的表面接触时，清洗刷21的弯曲弧度大于风电机组塔筒表面的弯曲弧度；磁性部件吸附于风电机组塔筒的表面之后，使清洗刷21与风电机组塔筒的距离变近，直至清洗刷21与风电机组塔筒的表面贴合，在此过程中，清洗刷21的弯曲弧度不断变小，直至与风电机组塔筒表面的弯曲弧度相同。

弹性部件可以是弹簧，也可以是弹力绳等其他弹性部件；当为弹簧时，清洗刷21与风电机组塔筒的表面贴合时，弹簧可以位于关节式刷臂安装有清洗刷21的一侧且处于拉伸状态，从而使活动臂221具有向安装有清洗刷21的一侧收拢的趋势；其他情况时，可根据实际情况确定，在此不做赘述。活动臂221的数量可以是2个，也可以是3个、4个等多个，具体根据实际情况确定。

优选的，可以在主体框架11上沿提升机12上下运动的方向设置两组或多组关节式刷臂，使风电机组塔筒表面的清洗更加彻底。

在上述实施例的基础上，由于风电机组塔筒的表面为圆弧形，为了提高清洗系统与风电机组塔筒表面的贴合效果，同时，使清洗系统可以适应不同尺寸的风电机组塔筒的清洗，可以使清洗系统包括清洗刷21和用于安装清洗刷21的关节式刷臂，且清洗刷21包括刷头和用于安装刷头的安装板，安装板与关节式刷臂连接，且安装板为软铁材料的安装板。

由于软铁在长度方向上具有很好的韧性，在较小的外力作用下就可以与曲面贴合，而在高度方向上，刚性较好，因此在与风电机组塔筒的表面贴合时不易变形；优选的，可以将安装板设置为软铁薄片材料的安装板。

优选的，为了使安装板与风电机组塔筒贴合的效果更好，可以在安装板面对风电机组塔筒表面的一侧安装磁性结构，例如磁铁等，从而使安装板与风电机组塔筒的表面贴合更加紧密。

另外，为了使安装板弯曲的过程更加方便快捷，可以在一个关节式刷臂的长度方向上对称安装两块安装板，使安装板在弯曲的过程中更加方便，当然，如果弯曲弧度过大，还可以设置为3块或4块安装板，具体根据实际情况确定。

为了进一步提高安装板与风电机组塔筒贴合的效果，可以在关节式刷臂上设置中心刷臂222，且活动臂221对称设置于中心刷臂222的两侧，并且中心刷臂222与安装板连接。

由于中心刷臂222与安装板连接，且活动臂221对称设置于中心刷臂222的两侧，因此安装板在发生形变时，安装板的两端会沿中心刷臂222的长度方形的中心截面对称弯曲；且在磁性部件的磁力作用下，中心刷臂222会下压安装板，使安装板在与风电机组塔筒贴合的过程中更加稳定，且安装板与风电机组塔筒表面的贴合效果更好。

需要进行说明的是，当安装板为2块时，中心刷臂222与2块安装板均连接，当安装板为多块时，中心刷臂222可以选择与位于中间位置的安装板连接，或者其它连接方式，具体根据实际情况确定。

优选的，为了使关节式刷臂的形变量与安装板的形变量更好的适应，可以将设置于两端的活动臂221与安装板铰接连接。

优选的，中心刷臂222与活动臂221之间为铰接连接。

优选的，可以在活动臂221上设置通孔223，使中心刷臂222通过连接支柱224与安装板连接，如图5所示，弹性部件的一端与通孔223连接，另一端固定于连接支柱224上；优选的，弹性部件为弹簧。

在上述实施例的基础上，为了增强清洗刷21对风电机组塔筒表面的清洗效果，可以使关节式刷臂包括并排设置的第一关节式刷臂和第二关节式刷臂，且第一关节式刷臂和第二关节式刷臂上均设置有清洗刷21。

在使用的过程中，可以增加清洗刷21与风电机组塔筒表面的接触面积，从而提高对风电机组塔筒表面的清洗效果。

刷头可以是具有微小细网的百洁布，也可以是毛刷或者是绒布，优选的，可以将刷头可拆卸的安装于安装板上，且任意种类的刷头均可以进行替换安装。具体使用过程中，当表面污物比较顽固时，可以选择毛刷类刷头；当表面污物较多时，可以选择百洁布刷头；当表面污物快清洗完成时，可以选择绒布刷头，具体选择哪种刷头，或者是各种刷头如何搭配使用需要根据具体情况确定。

当关节式刷臂为包括沿清洗方向上下并排设置的第一关节式刷臂和第二关节式刷臂时，优选的，可以在位于上部的第一关节式刷臂上安装毛刷类刷头，在位于下部的第二关节式刷臂上安装绒布类刷头。

在上述实施例的基础上，为了提高清洗刷21的清洗效果，可以使关节式刷臂与往复丝杠23连接，以使清洗刷21在小范围内往复上下运动。

可以使用驱动减速机对往复丝杠23进行驱动；可以在主体框架11上设置驱动减速机安装处24，用于固定安装驱动减速机，且驱动减速机通过联轴器231与往复丝杠23连接。

在使用的过程中，往复丝杠23可以带动关节式刷臂上下往复运动，由于清洗刷21安装于关节式刷臂上，因此清洗刷21也会上下往复运动，从而使清洗刷21的刷头在与风电机组塔筒表面的接触位置上下往复运动，从而可以对风电机组塔筒表面的污渍进行反复刷洗，提高清洗效果。

为了避免关节式刷臂在上下运动的过程中发生晃动，可以在往复丝杠23的两侧对称设置两根光轴232，并且使光轴232均与关节式刷臂滑动连接。

在上述实施例的基础上，为了增大水射流系统的喷水覆盖范围，可以使水射流系统包括喷头、喷头布置框架31和用于使喷头布置框架31进行水平往复运动的水平摇晃机构，且喷头安装于喷头布置框架31上。

在使用的过程中，由于水平摇晃机构可以使喷头布置框架31水平往复运动，因此布置于喷头布置框架31上的喷头也可以一起水平往复运动，从而可以在不增加喷头数量的情况下，使喷射的范围变广。

为了进一步对水平摇晃机构的结构进行限定，可以使水平摇晃机构包括凸轮结构32，喷头布置框架31设置于可沿导轨水平方向运动的滑块上，且喷头布置框架31的一端与凸轮结构32的边缘贴合设置。

由于凸轮结构32的外边缘的各点距离中心转轴的距离不同，且凸轮结构32的外边缘与喷头布置框架31贴合运动，因此在凸轮转动的过程中，会使喷头布置框架31水平往复运动，从而扩大喷头的喷射范围。

在上述实施例的基础上，为了进一步扩大喷头的喷射范围，可以使喷头布置框架31包括第一喷头布置框架和第二喷头布置框架，且凸轮结构32位于第一喷头布置框架和第二喷头布置框架之间，第一喷头布置框架的一端和第二喷头布置框架的一端均与凸轮结构32的边缘贴合设置。

由于凸轮结构32的外边缘的各点距离中心转轴的距离不同，且凸轮结构32的外边缘与第一喷头布置框架和第二喷头布置框架均贴合设置，因此，在凸轮转动的过程中，会带动第一喷头布置框架和第二喷头布置框架一起水平往复运动，从而可以进一步扩大喷头的喷射范围。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。

以上对本发明所提供的自动清洗风电机组塔筒的设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。