向安装起的风轮机叶片施加载荷用的设备及其使用方法_2

文档序号:9768986阅读:来源:国知局
绕中央轮毂18周向分布的位置处从中央轮毂18向外伸出的至少一个叶片20。在代表性的实施方式中,转子16包括三个叶片20,但是此数量可以变更。叶片20构造成与经过的气流相互作用以产生使中央轮毂18绕纵轴线旋转的升力。
[0021]风轮机10可以包括在属于用作发电厂的风电厂或者风电站的一批类似风轮机中,发电站借助输电线与诸如三相交流电(AC)电网之类的电网连接。电网通常由发电站、传输电路以及变电站借助输电线网联接成的网络构成,输电线将电力传输至终端用户以及电气设施的其它用户形式的负载。在正常情况下,如本领域中的普通技术人员所公知的,电力从发电机供应至电网。
[0022]如上所述,由于种种原因,在风轮机叶片20已经安装至风轮机10后,可能期望向一个或多个风轮机叶片20施加载荷或者在一个或多个风轮机叶片20上安置工具或其它设备零件。例如,在检查叶片的过程中或者在修理叶片的过程中,可能期望作为一种更主动地约束或者固定叶片位置的方式对叶片施加力或者载荷,从而有助于维修人员检查或者修理。作为另一实施例,在测试叶片强度以及/或者叶片完整性的过程中,可能期望对静止叶片施加测试力或者测试载荷以模拟在用叶片的加载,并从而探知诸如叶片缺陷之类的某些叶片结构信息。为此目的,根据本发明的一个实施方式,图1示出了示例性叶片加载系统26,该叶片加载系统用于在风轮机叶片20安装在风轮机10上后对叶片20施加力或者载荷。
[0023]如图1至图3中所示,在示例性实施方式中,叶片加载系统26大体包括固定附接器或固定锚固器28、便携式载荷装置30、载荷传感器32、塔架支撑器34以及叶片附接装置36。锚固器28构造成为叶片加载系统26提供固定支撑,使得例如在使用过程中叶片加载系统26中的大部分载荷可以传递至锚固器28。优选的是,锚固器28邻近风轮机塔架12的基部38定位以便容易被维修人员接近(图2)。在一个实施方式中,例如,锚固器28可以定位在邻近塔架12的基部38的地面中(或者定位在邻近离岸应用的塔架的基部的平台上)。锚固器28可以被永久固定在地面中,或者在对叶片施加载荷之前可移除地定位在地面中。此外,锚固器28可以可移除地位于地面上。例如,锚固器28可以被服务车辆或者其它非常重的物件设置到邻近塔架12的基部38的地面上。
[0024]另选的是,锚固器28可以联接至塔架12,使得叶片加载系统26中的力最终传递回到塔架12(并且经风轮机的底座传递至地面)。在本发明的示例性实施方式中,锚固器28可以构造成非永久性地、可移除地附接至塔架12。就此而言,锚固器28可以包括构造成绕塔架12的邻近基部38的外表面40紧紧缠绕的一条或多条带(例如,尼龙带)。例如,如图2中所示,锚固器28可以包括能够绕塔架12的外部40紧紧固定的一条或多条棘齿带。锚固器28可以与诸如通风管之类的多种塔架特征配合以例如有助于将锚固器28的位置固定至塔架12。锚固器28可以包括多种垫料以及/或者防护罩,使得锚固器不刮擦塔架12或者引起对塔架12的其它损坏。虽然如上所述锚固器28的非永久性的实施方式可能是优选的,但是应意识到在另一另选实施方式中,锚固器28可以永久固定至塔架12。例如,各种螺栓、螺柱、凸台等可以固定至塔架12以用于提供叶片加载系统26的锚固器28。
[0025]塔架支撑器34构造成有效控制从叶片加载系统26(例如参见图1)作用在叶片20上的力的方向。就此而言,为了减小叶片加载系统26作用在叶片20上的合力以便达到预定加载(例如叶片中的弯曲载荷),可能期望使力以相对于叶片20的纵轴线大致约90度的角作用在叶片20上。如果载荷装置30接近塔架12的基部38并且载荷装置30的力产生缆线在丝毫不改方向的情况下直接延伸至叶片20,那么缆线以及因此产生的力与叶片20形成的角度很大(例如160度或更大)。在此取向的情况下,缆线中仅相当小的合力分量或者分力操作成在叶片20上施加弯曲载荷。因此,为了实现叶片20上的弯曲载荷,载荷装置30必须能产生非常大的合力。这会使载荷装置以及缆线的尺寸增大,也会在叶片20上施加大的拉伸载荷,这可能是不期望的。
[0026]可以通过将绞盘缆线(下文所述)定向成以相对于叶片20的纵轴线大体垂直的方式延伸而基本避免这些缺陷。以此方式,相当大的合力分力操作成在叶片20上施加弯曲载荷。在本发明的一个实施方式中,这可以借助塔架支撑器34实现。就此而言,塔架支撑器34可以联接至塔架12,使得允许塔架支撑器34沿塔架12基本垂直移动。在一个实施方式中,塔架支撑器34可以构造成绕塔架12的外表面40布置的环构件46。在该实施方式中,环构件46的尺寸可以设定成略大于塔架12的尺寸以允许环构件46相对于塔架12移动。
[0027]在一个实施方式中,环构件46可以由刚性的、大体圆形的杆构件(梁、棒等)形成,该杆构件由适于适应叶片加载系统26施加在该杆构件上的力的材料制成。以实施例的方式,杆构件可以由铁、钢、铝或者其它适当的材料形成。此外,刚性的杆构件可以由两个或更多个杆部分形成,这些杆部分在风轮机场所以首尾相连的方式联接在一起从而例如形成完整的闭合环式杆构件。但是,在另一实施方式中,环构件46可以由大体柔性的、细长张拉构件形成。例如,环构件46可以由足够长的绳索、缆线、链等形成。这样的张拉构件能够在张紧时支撑载荷,但是通常不能在压缩时支撑载荷。这允许张拉构件是可折叠的并且更紧凑,这例如可以有助于叶片加载系统26的储存与运输。无论如何,张拉构件可以绕塔架12的外表面40布置,并且其端部或者其部分以本领域普通技术人员公知的方式联接从而形成绕塔架12的闭合环。在此构造中,例如,环构件46能够支撑沿远离塔架12的大致径向方向的载荷。
[0028]因为塔架支撑器34非常接近塔架12并且构造成相对于塔架12移动,所以塔架支撑器34可以包括垫料以及/或者外防护罩以防止塔架支撑器34在其相对运动及使用过程中刮擦或者以其它方式损害塔架12。作为示例,在一个示例性实施方式中,塔架支撑器34可以由布置在外管状罩(例如消防软管)内的金属链形成。但是,本发明不限于塔架支撑器34的此具体结构,可以使用其它张拉构件与外防护罩,这仍在本发明的范围内。
[0029]为了便于塔架支撑器34沿塔架12移动,塔架支撑器34还可以包括总体示出在48(图1)处的提升系统。在一个实施方式中,提升系统48包括牵引缆线50,该牵引缆线的一端联接至塔架支撑器34,另一端联接至驱动装置52(示意性示出),其中,驱动装置52构造成卷收/放出牵引缆线56从而使塔架支撑器34沿塔架12移动。在示例性实施方式中,驱动装置52可以由风轮机10的位于机舱14中的机载起重机54(示意性示出)提供。就此而言,机载起重机54的牵引缆线56可以联接至牵引缆线50,牵引缆线50又联接至塔架支撑器34。另选的是,机载起重机54的牵引缆线56可以不利用介入缆线而直接联接至塔架支撑器34。在另一另选实施方式中,代替利用机载起重机54,诸如相对小的便携式绞盘等之类的临时驱动装置52可以定位在机舱14中以用于提升牵引缆线50或者塔架支撑器34。无论如何,如下文将清楚的那样,提升系统48可以构造成沿塔架12提升塔架支撑器34,使得当叶片20位于其向下的六点钟位置(即,叶片大致平行于塔架12定向)时塔架支撑器34邻近叶片20。
[0030]除上述之外,塔架支撑器34包括诸如绳轮或者滑轮58之类的引导构件,该引导构件联接至塔架支撑器34以用于使(下文所述)绞盘缆线改变方向或者重新定向。绳轮58应被设计尺寸成支撑由叶片加载系统26施加在其上的载荷。例如,在一个实施方式中,绳轮58可以额定为约2吨。本领域中的普通技术人员会明白如何针对具体应用设定绳轮58的尺寸。而且,在优选的实施方式中,绳轮58可以在与缆线50或者提升系统48联接至塔架支撑器34的位置相对的位置处定位在塔架支撑器34上(图1与图3)。因此,绳轮58与用于缆线50或者提升系统48的附接点基本位于塔架支撑器34的相对两侧上以及塔架12的相对两侧上(例如间隔180度)。与上文相似,绳轮58可以包括垫料以及/或者防护罩以防止在塔架支撑器34移动或者叶片加载系统26的使用过程中绳轮58刮擦塔架12或者以其它方式损害塔架12。虽然绳轮58可能是优选的实施方式,但是还可以在多种另选实施方式中使用以相对低摩擦的方式使绞盘缆线改变方向或者重新定向的其它引导构件。
[0031]如图1与图2中所示,载荷系统30可以邻近塔架12的基部38定位以便容易被维修人员接近,并且可以联接至锚固器28以便在使用过程中制约或者限制载荷装置30的移动。但是,应认识到,载荷装置30可以定位在叶片加载系统26中的其它位置。一般来说,载荷装置30应位于锚固器28与叶片附接装置36之间的路径中。根据本发明的一方面,载荷装置30不构成起重机或者其它大型起重装置的一部分,而是构造成可容易被维修员工携带。更具体地说,载荷装置30构造成在普通成年员工的提升限度内。为了图示与描述之目的,在图2中,载荷装置30以及绳轮58和叶片附接装置36被示成相互周向偏移。但是,当实施时,应理解,如图1中大体所示,载荷装置30优选与绳轮58和叶片附接装置36垂直对准。但是,还可以使用包括多种非垂直偏移的其它布置。载荷装置30可以借助吊索、缆线或者其它适当的联接构件60联接至锚固器28。例如,可以使用吊索以减少对风轮机塔架12的刮擦或者其它可能的损害。
[0032]可以包括绞盘装置的载荷装置30例如可以是一般的传统设计,并且包括可控马达64以及例如由缆线卷轴提供的缆线66的供应装置,该供应装置操作
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