向安装起的风轮机叶片施加载荷用的设备及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及风轮机，更具体地说，涉及一种用于向安装在风轮机上的风轮机叶片施加载荷的设备以及向安装起的风轮机叶片施加载荷的方法。
【背景技术】
[0002]风轮机用于利用可再生资源并且在不燃烧化石燃料的情况下生产电能。一般来说，风轮机将来自风的动能转化成电力。水平轴风轮机包括塔架、位于塔架顶端的机舱以及具有多个叶片并靠轴支撑在机舱中的转子。轴使转子直接或者间接地与容纳在机舱内的发电机联接。因此，当风迫使叶片旋转时，发电机生产电能。
[0003]在某些场合，可能期望或者需要在安装起风轮机叶片后检查、维修以及/或者检验风轮机叶片，并且可能操作一段时间。因为叶片被提升到地面上方50米或60米(仅达到叶片的末端)之多，所以长使用外用的移动式起重机以提供出入叶片的途径。就此而言，起重机可以包括人员运输工具(例如吊篮)，该人员运输工具用于将维修人员以及设备运输至叶片以及从叶片运输维修人员以及设备以便进行期望的或需要的任务。例如，为了在载荷状态下检验叶片，起重机将维修人员向上升至叶片以便安装向叶片施加载荷的设备。
[0004]然而，这样的系统具有若干缺陷。首先，对执行任务的外用起重机的需求显著增大了养护工程的成本。就此而言，起重机租金一般高昂，并且可能占整个养护工程成本的最大部分。第二，一些风轮机可能位于偏远地区，可能一般的大型移动式起重机难以抵达这些地区。此外，使人员以及设备从地面移动至叶片的操作会引起安全预防措施，并且还可能是耗时的，因为起重机通常必须多重提升以便达到期望的结果(例如维修、进行检验等)。而且，工程所用的人员的数量可能相当多。例如，在这些工程中通常需要三个或者多个工作人员，这进一步增大了成本。
[0005]因此，在风轮机产业中需要一种对安装起的风轮机叶片施加载荷用的装置或者设备以及一种用于对风轮机叶片施加载荷的方法，该方法避免需要外用起重机或者其它昂贵的起重装置。
【发明内容】
[0006]一种用于组装起的风轮机的叶片加载系统，所述风轮机具有塔架、机舱以及具有至少一个风轮机叶片的转子，所述叶片加载系统构造成在所述至少一个风轮机叶片上作用力，所述叶片加载系统包括:具有马达与缆线供应的便携式载荷装置，其中，所述马达构造成卷收或放出缆线;塔架支撑器，该塔架支撑器构造成能在邻近所述塔架的基部的第一位置与邻近所述至少一个叶片的操作位置之间移动地联接至所述塔架，其中所述塔架支撑器具有将来自所述加载装置的所述缆线重新定向的引导构件；以及叶片附接装置，该叶片附接装置构造成联接至所述至少一个叶片，并且进一步构造成联接至所述载荷装置的所述缆线，其中，当所述叶片附接装置联接至所述至少一个叶片并且所述塔架支撑器处于所述操作位置时，所述载荷装置构造成被启动以在所述缆线中产生张力，使得力沿朝着所述塔架的方向作用在所述至少一个叶片上。
[0007]所述塔架支撑器包括构造成围绕所述塔架布置的闭合的环构件。在一个实施方式中，所述环构件包括布置在外防护罩内的细长的柔性张拉构件。所述细长的柔性张拉构件可以选自由绳索、链、缆线或者其组合构成的组。所述塔架支撑器还可包括牵引线，该牵引线构造成联接至所述机舱中的驱动装置以用于使所述塔架支撑器相对于所述塔架移动。所述牵引线与所述引导构件优选地位于所述塔架支撑器的相对两侧。在一个实施方式中，所述引导构件可以包括绳轮。
[0008]所述叶片附接装置构造成仅通过摩擦联接而联接至所述至少一个叶片。在一个实施方式中，所述叶片附接装置包括:具有外防护罩与刚性内构件的细长的主撑杆，其中所述主撑杆构造成抵靠地接合所述至少一个叶片的表面；以及吊索，该吊索联接至所述主撑杆并且构造成联接至所述载荷装置的所述缆线，其中，所述主撑杆与所述吊索限定构造成接纳由此穿过的所述至少一个叶片的末端的接纳空间。所述主撑杆可以被弯曲成大致对应于所述至少一个叶片沿所述主撑杆被构造成接合所述叶片之处的部分的曲率。该叶片加载系统可以进一步包括与所述吊索相对地从所述主撑杆延伸的活板。所述活板的颜色可不同于所述至少一个叶片的颜色，从而所述活板操作成所述叶片附接装置相对于所述至少一个叶片的视觉指示器。所述叶片附接装置可以进一步包括构造成在使用过程中朝所述塔架基部(例如地面或平台)延伸的第一引导线以及构造成在使用过程中朝所述机舱延伸的第二引导线，其中，所述第一引导线与所述第二引导线构造成被手动操纵以使所述叶片附接装置相对于所述叶片定位。
[0009]所述叶片加载系统可以进一步包括载荷传感器，该载荷传感器构造成提供从所述叶片加载系统作用在所述至少一个叶片上的力的指示。而且，控制器可以操作地联接至所述载荷装置并且操作地联接至所述载荷传感器，其中所述控制器构造成基于来自所述载荷传感器的指示来控制所述载荷装置的操作。此外，所述叶片加载系统可附加地包括锚固器，该锚固器构造成联接至所述载荷装置以用于在使用过程中支撑来自所述叶片加载系统的至少部分载荷。在一个实施方式中，所述锚固器构造成可移除地联接至所述塔架。
[0010]—种对组装起的风轮机上的风轮机叶片施加力的方法，所述风轮机具有塔架、机舱以及具有至少一个风轮机叶片的转子，所述方法包括:1)停置所述风轮机，使得风轮机叶片邻近所述塔架指向向下方向；H )将塔架支撑器邻近所述塔架的基部联接至所述塔架；m)将缆线联接至叶片附接装置，使得所述缆线接合所述塔架支撑器的引导构件；iv)将所述塔架支撑器沿所述塔架升高至邻近所述叶片的操作位置；V )将所述叶片附接装置联接至所述叶片;并且张紧所述缆线以沿朝着所述塔架的方向在所述叶片上提供力。将所述塔架支撑器联接至所述塔架包括邻近所述塔架的所述基部绕所述塔架的外部形成闭合的环构件。在一个实施方式中，形成闭合的所述环构件还包括联接柔性张拉构件的部分以形成所述环构件。
[0011 ]沿所述塔架升高所述塔架支撑器可包括:使牵引线从所述机舱延伸;将所述牵引线联接至所述塔架支撑器;并且向上拉所述牵引线以使所述塔架支撑器沿所述塔架移动至所述操作位置。优选的是，与所述缆线接合所述塔架支撑器的所述引导构件之处相对地将所述牵引线联接至所述塔架支撑器。在一个实施方式中，从所述机舱延伸所述牵引线并且向上拉所述牵引线的步骤包括启动位于所述风轮机的所述机舱中的机载起重机。而且，使所述塔架支撑器沿所述塔架升高至所述操作位置包括:在所述叶片上提供视觉指示器;并且使所述塔架支撑器沿所述塔架升高直到所述塔架支撑器(例如其引导构件)基本水平对准所述视觉指示器。
[0012]根据所述方法，将所述叶片附接装置联接至所述至少一个叶片还包括使所述叶片附接装置摩擦联接至所述叶片而不在所述叶片附接装置与所述叶片之间形成刚性连接。将所述叶片附接装置联接至所述叶片可进一步包括将所述叶片附接装置定位成使得所述叶片延伸穿过所述叶片附接装置的闭合环式接纳空间。而且，将所述叶片附接装置联接至所述叶片可包括:手动操纵从所述叶片附接装置朝所述塔架的所述基部延伸的第一引导线；并且手动操纵从所述叶片附接装置延伸至所述机舱的第二引导线以相对于所述叶片定位所述叶片附接装置。将所述叶片附接装置联接至所述叶片可进一步包括:在所述叶片附接装置上提供视觉指示器，该视觉指示器的颜色与所述风轮机叶片的颜色形成对比；并且利用所述视觉指示器相对于所述叶片定位所述叶片附接装置。
[0013]进一步根据本方法，张紧所述缆线以在所述叶片上提供力进一步包括启动邻近所述塔架的所述基部定位并操作地联接至所述缆线的载荷装置，以在所述缆线中产生张力。所述方法可以进一步包括:提供从所述叶片加载系统作用在所述叶片上的力的指示;并且基于力的所述指示来控制所述载荷装置以达到或维持作用在所述叶片上的期望的力。在期望在风轮机的多个叶片上执行任务的情况下，所述方法可以包括:释放所述缆线中的所述张力;从所述叶片移除所述叶片附接装置;在将所述塔架支撑器维持在其操作位置的同时，旋转所述转子，使得另一叶片邻近所述塔架指向向下方向；将所述叶片附接装置联接至所述另一叶片，并且张紧所述缆线以沿朝着所述塔架的方向在所述另一叶片上提供力。
【附图说明】
[0014]结合到本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的一个实施方式，并且与上文给出的本发明的总体描述和下文给出的详细描述一起用于解释本发明。
[0015]图1是具有根据本发明的一个实施方式的叶片加载系统的风轮机的立体图；
[0016]图2是图1中所示的叶片加载系统的放大的局部视图；
[0017]图3是叶片加载系统的另一个放大的局部视图；以及
[0018]图4是示出根据本发明的一个实施方式的各个方法步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0019]参照图1，风轮机10包括塔架12、布置在塔架12的顶端的机舱14以及可操作地联接至容纳在机舱14内的发电机(未示出)的转子16。除了发电机以外，机舱14容纳将风能转化成电能所需的各种部件以及操作、控制风轮机10并且优化风轮机10的性能所需的多种部件。塔架12支撑由机舱14、转子16以及风轮机10的容纳在机舱14内的其它部件提供的载荷，并且还操作成将机舱14和转子16举升至地平面或海平面以上的高度，有可能在此高度常常发现低湍流的较快移动的气流。
[0020]风轮机10(表示成水平轴风轮机)的转子16用作机电系统用的原动机。超过最低水平的风会启动转子16，从而引起在基本垂直于风向的平面中的旋转。风轮机10的转子16包括中央轮毂18以及在