风力发电机组叶轮的吊装方法及其辅助装置与流程

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种风力发电机组叶轮的吊装方法及吊装叶轮时用来夹持叶片的辅助装置。

背景技术：

大型风力发电机组的叶片通常安装在轮毂上，轮毂连接风机旋转主轴。绝大多数情况下风力发电机组的叶片为3个，极少部分风机为2个叶片。当吊装叶片时，一般先将轮毂放置在地面上，随后将叶片逐个安装到轮毂上，安装后一般称其为叶轮。也就是说，“轮毂+三个叶片”形成的整体结构称为叶轮。吊装叶轮时，需要对叶轮进行整体起吊。这种吊装方式一般具有吊装速度快、效率高的特点，适用于陆地大型风力发电机组。

当吊装叶轮时，一般需要两台吊车相互配合进行，一台主吊车吊在轮毂附近，另外一台辅助吊车起吊垂直于地面的一支叶片，称为溜尾。现有的溜尾吊具一般采用绳、吊带等，可适用于叶片前缘朝向地面的方式进行的吊装。这是因为叶片前缘厚度较大、强度较强，可以承受较大的拉力。但是，此时需要由轮毂的变桨系统才能够将其前缘变桨到朝向地面的方向，而且一般只有使用电动变桨才可以实现。然而，当轮毂的变桨系统为液压变桨系统时，由于受到液压油缸长度限制无法将叶片前缘变化到朝向地面的方向，只能将叶片前缘变化到水平方向或者朝上的方向。此时，由于叶片后缘较薄，通常只有几毫米到十几毫米厚度，叶片后缘无法承受拉绳或吊带的拉力，因而不能继续使用传统的叶片前缘朝下的方式时所采用的“轮毂+三叶片”整体吊装方式，因此需要将这种吊装方式加以改进。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。

例如，本发明目的之一在于针对包括液压变桨系统的风力发电机组不能将叶片前缘角度变化到竖直朝下位置的特点，提供一种用于吊装风力发电机组叶轮的辅助装置，该辅助装置用来夹持叶片，使叶片受力情况更加合理，不损坏叶片。

本发明的一方面提供了一种风力发电机组叶轮的吊装方法。所述吊装方法包括步骤：将叶片逐一安装到轮毂的叶轮放置于地面；主吊车吊住所述轮毂，副吊车通过辅助装置吊住所述叶片之一，所述辅助装置用来夹持所述叶片；在所述主吊车和所述副吊车的相互配合下，将所述叶轮吊起并安装到预定的位置上；其中，所述辅助装置包括刚性主体、可旋转地设置于所述刚性主体的吊臂以及设置于所述刚性主体的夹持机构。

本发明的另一方面提供了用于吊装风力发电机组叶轮的一种辅助装置。所述辅助装置包括刚性主体、可旋转地设置于所述刚性主体的吊臂以及设置于所述刚性主体的夹持机构，以用于夹持叶片。

与现有技术相比，本发明解决了包括液压变桨风机的风力发电机组叶轮的起吊问题，起吊时，叶片受力情况合理，不会损坏叶片。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明的上述和/或其它目的和优点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了根据本发明示例性实施例的用于吊装风力发电机组叶轮的辅助装置的主视图；

图2是图1中的辅助装置的左视图；

图3是图1中位于叶片左侧的夹持机构的俯视图；

图4是图1中位于叶片右侧的夹持机构的结构示意图；

图5示出了根据本发明示例性实施例的用于吊装风力发电机组叶轮的辅助装置的某一工作状态示意图；

图6示出了根据本发明示例性实施例的用于吊装风力发电机组叶轮的辅助装置的另一工作状态示意图。

附图标记说明：

10-吊耳、20-滑动轨道、30-配重体、40-吊臂、50-刚性主体、60-限位机构、61-支架、62-限位轮、70-夹持机构、71-夹持块、71a-基体、71b-摩擦层、71c-第一支撑件、71d-第二支撑件、71e-第一调整销轴、71f-第二调整销轴、72-驱动组件、72a-壳体、72b-导向构件、72c-伸缩构件、72d-减摩构件、80-叶片导向机构、90-吊臂连接件、100-叶片。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面结合附图和示例性实施例来详细说明本发明的风力发电机组叶轮的吊装方法及其辅助装置。

用于吊装风力发电机组叶轮的系统包括用于吊装轮毂的主吊装装置和用于吊装(溜尾)叶片的辅助装置。当风力发电机组包括液压变桨系统时，叶片的前缘不能变桨至朝向地面的方向，而只能将叶片前缘变化到水平方向或者朝上的方向，因而无法使用拉绳、吊带等传统辅助装置来吊装叶片。本发明对风力发电机组叶轮的吊装方法及用于吊装叶片的辅助装置进行了改进，提供了一种用来夹持叶片的辅助装置及采用该辅助装置来吊装风力发电机组叶轮的方法。

根据本发明一方面示例性实施例的风力发电机组叶轮的吊装方法，包括步骤：将叶片逐一安装到轮毂的叶轮放置于地面；主吊车吊住轮毂，副吊车通过辅助装置吊住上述叶片之一，辅助装置用来夹持叶片；在主吊车和副吊车的相互配合下，将叶轮吊起并安装到预定的位置上。

需要说明的是，为了简洁，在图1、图2、图5和图6中仅示出了用于吊装的叶片100，未示出叶轮的其它叶片和轮毂。另外，为叙述方便，下文中所称的“左”“右”“上”“下”与附图本身的左、右、上、下方向一致，但并不对本发明的结构起限定作用。

参照图1和图2，根据本发明另一方面示例性实施例的用于吊装风力发电机组叶轮的辅助装置包括刚性主体50、可旋转地设置于刚性主体50的吊臂40以及设置于刚性主体50的夹持机构70。

其中，刚性主体50是辅助装置的主体结构，用于承载辅助装置的各部件(例如吊臂40、夹持机构70等)，并作为辅助装置的承力部件，承受夹持机构70施加给叶片100的夹紧力。但本发明不限于此，刚性主体50还可以具有容纳各种电器部件，如液压泵站，蓄电池等作用。

吊臂40可以设置于刚性主体50的上部，其用于起吊刚性主体50并根据实际需要与刚性主体50之间呈现不同的角度。具体地，由于辅助装置使用过程中有若干个工况：例如，(1)参照图5，当将辅助装置安装到叶片100上时，要求辅助装置夹持叶片100的部位同地面呈4度(该角度通常是叶片100与轮毂之间的锥角)，即，安装辅助装置时，辅助装置与叶片100之间的角度是4度；(2)起吊叶轮并翻转叶轮之后，轮毂同高空中的发电机角度一般80～85度。参照图6，在叶轮起吊翻转过程中，需要辅助装置能够随着叶轮翻转的角度进行翻转。本发明通过将吊臂40可旋转地设置于刚性主体，实现辅助装置随叶轮翻转。在本实施例中，通过吊臂连接件90将吊臂40与刚性主体50可旋转地连接在一起。其中，吊臂连接件90包括固定在刚性主体50上的销轴和固定在吊臂40上的轴承。在吊臂40的下部设置有供轴承安装的孔，轴承安装在销轴上，使吊臂40能够绕着销轴旋转，从而实现在叶轮的重力作用下，吊臂40能够相对于刚性主体50自由地旋转。但本发明不限于此，吊臂40与刚性主体50彼此可旋转地连接还可以采用现有技术中其它连接件来实现。

参照图1，根据本发明示例性实施例的辅助装置可以进一步包括用于起吊的吊耳10。其中，吊耳10用于供动力机构(例如，吊车)连接，其主要作用是承载整个吊具以及起吊时叶轮辅助吊点的重力。一般叶轮的辅助吊点需要承受10～15吨左右的重力。但本发明不限于此，也可不设置吊耳10，辅吊车直接吊住吊臂40。

参照图1和图2，根据本发明示例性实施例的辅助装置进一步固定于吊臂40的滑动轨道20，而吊耳10可在滑动轨道20上移动和固定。通过滑动轨道20与吊耳10的配合，以调整叶片100带来的偏心力矩。

具体地，由于叶片100有一定的预弯量，使得辅助装置夹持在叶片100上的位置不在轮毂重心到竖直与地面的垂线上，从而导致在起吊过程中叶轮存在有一定的偏心力矩。当出现大风或者突然阵风时，叶轮可能发生翻转。因此，在本实施例中，吊耳10被设置为能够在滑动轨道20上进行滑动，使吊耳10始终处于叶轮重心与地面的竖直垂线上。例如，在地面起吊叶轮时，由于叶片存在预弯，辅助装置安装于叶轮重心与地面的竖直垂线的右侧，存在一定偏心距。由于该偏心距的存在，在刚起吊时，叶轮向左侧倾斜。因此，需要辅助吊点也向左侧移动一定距离抵消该偏心距。在本实施例中，在安装好辅助装置之后，采用吊车将吊耳10在滑动轨道20上向左侧移动一定距离，以调整辅助装置夹持在叶片100上的位置至轮毂重心到竖直与地面的垂线上。

如图1所示，滑动轨道20可以为弧形轨道，其两端固定在吊臂40上，吊耳10能够在滑动轨道20上左右滑动。但本发明不限于此，滑动轨道20的轨道形状还可以为其它形状，例如S形、直线形等，只要通过吊耳10在滑动轨道20上的滑动可调整吊耳10处于叶轮重心与地面的竖直垂线上即可。根据本发明的示例性实施例，吊耳10可以通过吊耳装配件安装在滑动轨道20上并能够在滑动轨道20上滑动和固定。吊耳装配件可以包括能在滑动轨道20上滚动的滚轮，但本发明不限于此，只要吊耳装配件能够配合实现吊耳10在滑动轨道20上滑动并在预期位置固定即可。

参照图1，夹持机构70可以包括沿叶片100轴向对称地设置于刚性主体50下部左右两侧的两个夹持单元。参照图3和图4，每个夹持单元均可包括夹持块71和驱动组件72，两个夹持单元的两个夹持块71相对设置并形成用于夹持叶片100的空间，驱动组件72用于推动夹持块71夹紧和松开叶片100。吊装时，夹持机构70夹持在叶片100的腹板处，使叶片100的受力情况更加合理，不损坏叶片100。

具体地，参照图3，夹持块71主要作用是夹持叶片100，将来自驱动组件72的推力转化成夹持叶片100的摩擦力。每个夹持块71具有夹持叶片100时与叶片100表面相吻合的接触表面，从而防止夹持块71与叶片100的接触面积过小，而导致损坏叶片100。优选地，夹持块71与驱动组件72之间可拆卸地连接，只需更换不同形状的夹持块71，就可以使本发明的辅助装置适用于不同的叶片。

在本实施例中，夹持块71用于将驱动组件72的推力转化成辅助装置的夹持力，其可以包括基体71a和形成在基体71a上的摩擦层71b。摩擦层71b可以由摩擦系数大的软质材料制成，用于增大夹持机构70与叶片100之间的摩擦力。摩擦材料可以为橡胶或软质塑料，例如，丁晴橡胶、天然橡胶、聚氨酯等，但本发明不限于此。可以是通过直接将摩擦材料浇注在金属基体71a上以形成摩擦层71b。但本发明不限于此，例如还可以将摩擦材料制成厚度一致的薄膜(厚度为10～30毫米)，使用螺栓或者粘接(例如用胶水)的方式固定在金属基体71a上。进一步优选地，还可以在摩擦层71b上形成多个凹槽，以增大夹持块71与叶片100之间的摩擦力。

参照图3，根据本发明示例性实施例，优选地，夹持块71还可以包括第一支撑件71c、第二支撑件71d、第一调整销轴71e和第二调整销轴71f，第一支撑件71c固定在夹持块71上，第一支撑件71c通过第一调整销轴71e与第二支撑件71d连接并能绕第一调整销轴71e转动，第二支撑件71d通过第二调整销轴71f与驱动组件连接并能绕第二调整销轴71f转动，第一调整销轴71e的轴线与叶片100的轴线平行且与第二调整销轴71f的轴线垂直，即两个销轴呈90度布置，用于从两个方向调整夹持块71的角度。

根据本发明示例性实施例，驱动组件72可以包括壳体72a以及设置在壳体72a之内的导向构件72b和伸缩构件72c。其中，伸缩构件72c的一端与刚性主体50连接，伸缩构件72c的另一端与导向构件72b连接，通过导向构件72b，使伸缩构件72c在壳体72a内沿垂直于叶片100轴线的方向伸缩。在本实施例中，壳体72a和导向构件72b为方形的箱体结构。其中，壳体72a是大箱体，导向构件72b是略小于壳体72a的小箱体，壳体72a套装在导向构件72b外。导向构件72b可以在壳体72a内左右方向滑动，方便引导伸缩构件72c左右运动，使伸缩构件72c必须在壳体72a内左右运动，限制其它方向的运动。但本发明不限于此，只要能实现导向构件72b在壳体内只能沿垂直于叶片轴线的方向作轴向移动的结构即可，例如，导向构件72b还可以为滑块。

优选地，夹持单元还可以包括设置在壳体72a与导向构件72b之间的减摩构件72d，用于减小运动的壳体72a和导向构件72b之间的摩擦系数，另外起导向作用。减摩构件72d由减摩材料制成。减摩材料可以为尼龙、聚四氟乙烯或铜制材料。

在本实施例中，伸缩构件72c可以为液压油缸(简称为液压缸)。液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动的液压执行元件，在本发明中可以采用任何已知的液压缸。液压缸的一端固定在刚性主体50上，另一端固定在导向构件72b上。在本实施例中，如图4所示，液压油缸两侧固定有两个销轴，一侧的销轴固定在驱动组件72的右侧，相对刚性主体50固定不动，另一侧固定在导向构件72b上，使得液压油缸在液压油的作用下，只能沿左右方向运动，也就是只能进行夹持叶片和松开叶片的动作。

当夹持机构70工作时，由液压油泵给液压油缸供油，推动夹持块71夹紧叶片100，实现叶片100的夹持。其中，夹持力的大小可以通过液压油缸的工作压力进行设定以及工作时油缸中液压油的压力大小进行读出。每次使用辅助装置时，由于不同的叶片100能够承受的夹紧力不同，因此需要根据不同叶片100能够承受的最大夹紧力调整液压油缸的压力。当液压油泵提供给液压油缸的压力到达设定的压力后，供油即可停止。但一般情况下，由于液压系统内部密封圈的角度以及各种管接头的角度，会发生缓慢渗漏情况，因此需要对液压油缸进行补压。

根据本发明示例性实施例的辅助装置可以进一步包括压力控制机构(未示出)。压力控制机构可以包括用于检测液压油缸内的液压油压力的检测单元以及根据检测单元检测到的液压油压力对液压油缸进行补压的补压单元。具体地，补压单元可以为液压油泵。检测单元可以包括布置在液压油缸的油管中并用于检测液压油缸的液压油压力的压力传感器。当检测单元检测到液压油压力下降时，即可控制液压油泵向液压油缸供油，提高液压油压力。例如，当液压油压力降低到预定数值或预定比例，例如降低10％之后，启动液压油泵进行补压，以保证夹持机构施加给叶片的推力始终处于预定范围(例如10～20吨左右)，防止摩擦力太小而导致叶片100从夹持机构中滑脱。但本发明不限于此，还可以利用蓄能器进行补压。

参照图1和图2，根据本发明示例性实施例的辅助装置还可以包括与刚性主体50连接的配重体30。配重体30具有使辅助装置夹持叶片100的部位与地面之间的夹角等于叶片100与轮毂之间的锥角的配重。配重体30布置在远离辅助装置整体重心的位置，用于调整整个辅助装置的重心。在本实施例中，配重体30的作用是当将刚性主体50安装到叶片100上时，辅助装置同叶片之间呈4度，不用重复调整辅助装置的角度，方便辅助装置的夹持。该配重体30的作用是调整夹具同叶片100之间的角度，而对于同一个轮毂，辅助装置与叶片100的角度基本一致(例如，均为4度)，因此，对于不同的叶片100不需要使用不同的配重体30。

根据本发明示例性实施例的辅助装置可以进一步包括限位机构60。

如图1所示，限位机构60可以包括支架61和两个限位轮62。其中，支架61通过支架装配件安装在刚性主体50上并能够沿靠近和远离叶片100的方向移动。两个限位轮62安装在支架61靠近叶片100前缘的一端上。夹持叶片100时，两个限位轮62分别作用在叶片100前缘的两侧。限位机构60的主要作用是帮助叶片100移动到预定位置。当辅助装置夹持叶片100时，可以预先调整限位轮62到叶片100之间的距离，安装辅助装置时，只需将辅助装置调整到限位轮62接触到叶片100前缘位置，辅助装置在叶片100的上下方向即可实现定位，方便辅助装置的使用。但本发明不限于此，限位机构60是方便辅助装置使用的优选结构，也可以根据选择不设置限位机构60。另外，在本实施例中，设置了分别位于叶片100前缘两侧的两个限位轮62，但限位轮62的数量不限于两个，可以根据实际需要选择。

根据本发明示例性实施例的辅助装置可以进一步包括叶片导向机构80。在辅助装置夹持到叶片100时，叶片导向机构80用于使叶片100方便进入夹持块71所形成的夹持空间。

参照图1，叶片导向机构80可以包括叶片导向机构主体、旋转轴和导向轮。其中，旋转轴的轴线垂直于叶片100的轴线，叶片导向机构主体的一端通过旋转轴安装在驱动组件72上，从而可以沿着旋转轴进行旋转。旋转轴的轴线平行于第二调整销轴71f的轴线，叶片导向机构主体的另一端向叶片100延伸，导向轮设置在叶片导向机构主体的另一端上，两个夹持单元的叶片导向机构之间形成供叶片进入的通道。导向轮的材料一般也是用软质材料制作，例如橡胶或聚氨酯材料，但本发明不限于此。如图1所示，优选地，叶片导向机构主体伸向叶片100的那一端设置为具有弧形的形状，并且供叶片100进入的通道沿水平方向所截取的该通道的宽度随叶片100进入通道的方向逐渐减小，两个导向轮分别布置在弧形段的两端，以便于叶片100进入时进行导向。

优选地，各零部件均可使用螺栓连接在刚性主体50上，方便拆装以及后期部分零部件的损坏后的维护。

综上所述，本发明主要针对液压变桨风机不能将叶片前缘变化到竖直朝下位置，叶片后缘在起吊时竖直朝下，而叶片后缘太薄，由于叶片强度限制不能使用传统的吊带进行起吊。采用本发明的辅助装置吊装风力发电机组叶轮的叶片时，主要夹持位置在叶片的腹板处，使叶片受力情况更加合理，不损坏叶片。另外，本发明的辅助装置安装拆除都比较方便，只需遥控启动液压泵进行夹持液压油缸的开启和闭合即可。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。