一种用于格构式大型风电机组支撑结构的可收放电梯系统的制作方法

1.本发明涉及风电技术领域，特别涉及一种用于格构式大型风电机组支撑结构的可收放电梯系统。


背景技术：

2.风电是仅次于水电的第二大可再生能源发电电源，在国家清洁能源转型战略的支持下，我国风电开发规模得到了快速发展，风电技术不断取得进步，陆上风电已经全面进入平价开发时代。为了进一步提升机组发电量，降低风电的度电成本，陆上风电机组单机容量不断增大，机组轮毂高度不断增加。机组的大型化使得支撑结构也随之发生变化。传统的陆上风电机组的轮毂高度一般不超过120米，通常采用塔筒型支撑结构，这种结构稳定，采用工厂预制加工，现场吊装安装速度快，而且由于内部是中空的空间，风电机组必要的电气结构以及人工爬梯、电梯等机构都可以布置在塔筒内部，塔筒的封闭空间对这些结构起到了很好的保护作用。然而，当风电机组向着更高更大型化发展以后，陆上风电机组的轮毂安装高度可以达到150米以上，为了满足支撑结构的强度要求，在底部势必要采用更粗的塔筒，底部塔筒直径的增加，给大件运输增加了前所未有的困难，道路和载具都无法满足要求。格构式风电机组支撑结构是解决该难题的重要方向，在大型风电机组支撑结构底部采用格构式桁架支撑，中间通过过渡段连接，上部采用传统的塔筒支撑，由于底部桁架结构可以拆分为小的部件，解决了大件运输难题。然而，格构式风电机组支撑结构的电梯的安装依然是一个难题，传统的解决方式是制作一个固定的电梯立架，电梯安装在电梯立架上，这种方式增加了耗材和现场施工量，并且电梯的所有机械结构暴露于室外环境，对电梯的寿命和安全性造成极大威胁，亟需进一步改进。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于格构式大型风电机组支撑结构的可收放电梯系统，解决了现有技术中存在的上述不足。
4.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.本发明提供的一种用于格构式大型风电机组支撑结构的可收放电梯系统，包括用于格构式大型风电机组支撑结构的下部格构式桁架内的电梯本体；
6.所述电梯本体包括电控单元、驱动单元、导引钢缆和轿厢；其中，所述电控单元与驱动单元连接，所述驱动单元驱动连接导引钢缆和轿厢；
7.所述导引钢缆设置有两根，两根导引钢缆张紧时，其自由端均与地面连接；
8.所述轿厢与导引钢缆滑动连接；
9.所述驱动单元和导引钢缆置于格构式大型风电机组支撑结构的上部支撑塔筒的内腔中；所述轿厢置于下部格构式桁架的内腔中。
10.优选地，所述电控单元包括控制器和用于对电梯进行操作的操作面板，其中，所操作面板设置有三个，三个操作面板均与控制器连接；
11.所述控制器用于根据操作面板传输的指令，判断驱动单元的启停。
12.优选地，三个操作面板分别安装在下部格构式桁架的底部、轿厢的内壁、上部支撑塔筒的底部。
13.优选地，所述下部格构式桁架的底部设置有塔底控制箱，所述置于下部格构式桁架底部的操作面板置于塔底控制箱内。
14.优选地，所述驱动单元包括电力拖动箱，其中，所述电力拖动箱安装在上部支撑塔筒的内腔中；所述电力拖动箱与导引钢缆驱动连接；所述电力拖动箱通过牵引主缆与轿厢驱动连接。
15.优选地，所述导引钢缆的自由端还设置有锚钩，所述锚钩与设置在地面上的锚基挂装连接。
16.优选地，所述上部支撑塔筒的内腔和下部格构式桁架的内腔之间的连接处设置有与电控单元连接的自动门。
17.优选地，所述电控单元还连接有用于对轿厢进行保护的限位保护单元。
18.优选地，所述限位保护单元包括位置传感器和力矩传感器，其中，所述位置传感器用于采集轿厢的位置信息，并将采集到的位置信息传输至电控单元；所述电控单元用于根据接收到的位置信息判断电动门的开启；
19.所述力矩传感器用于采集导引钢缆的力矩信息，并将采集到的力矩信息传输至电控单元；所述电控单元用于根据接收到的力矩信息判断轿厢的工作状态。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.本发明提供的一种用于格构式大型风电机组支撑结构的可收放电梯系统，通过张紧导引钢缆建立电梯轿厢的滑轨，省去了传统桁架支撑结构电梯需要安装的电梯立架，减少了材料成本和现场安装时间；通过张紧并列的两根导引钢缆建立滑轨的方式，可以有效避免轿厢上下时受外界风吹影响而产生飘荡和旋转，提高了安全性；同时，将电梯的导引钢缆和轿厢等关键部件只有在工作时才释放出来，当无人员需要上下时，以上结构收缩至上部支撑塔筒内部封闭待命，减少了在外部自然环境的暴露时间，有效隔绝了外部恶劣自然环境侵蚀，提高了设备的使用寿命和可靠性。
附图说明
22.图1是本发明涉及的可收放电梯系统示意图。
具体实施方式
23.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
24.如图1所示，本发明提供的一种用于格构式大型风电机组支撑结构的可收放电梯系统，该系统主要由电控单元和硬件装置组成，其中，硬件装置主要包括电力拖动箱1、导引钢缆2、牵引主缆3、自动门4、轿厢5、配重铁6、锚钩7、锚点环8、锚基9和塔底控制箱10，其中，所述电力拖动箱1安装在风电机组上部支撑塔筒内部的支架上，是电梯的综合动力系统，由电驱动，负责导引钢缆2和牵引主缆3的收放、张紧和锁定。
25.所述导引钢缆2的上端与电力拖动箱1相连，其下端与锚钩7相连；所述导引钢缆2有并排的两根，对应锚钩7设置有两个。
26.在紧邻导引钢缆2与锚钩7之间连接处的上方设置有配重铁6；两根导引钢缆2的间距为一个固定值，推荐大于0.5米，在上部通过电力拖动箱1的两个出线口进行限制，在底端通过配重铁6进行固定，在电力拖动箱1的驱动下，两根导引钢缆2进行同步的收放。
27.所述牵引主缆3的上端与电力拖动箱1相连，其下端与轿厢5相连。
28.所述轿厢5有两组抱缆器，两组抱缆器分别抱在两根导引钢缆2上，当导引钢缆2张紧时，轿厢5可以在导引钢缆2上进行上下滑动。
29.在风电机组底部地面设置锚基9，锚基9上面有两个锚点环8，当导引钢缆2放下时，工人手动将锚钩7挂在锚点环8上，然后再通过电控系统将导引钢缆2张紧并锁定。
30.风电机组上部支撑塔筒底部设有电动门4，电动门4打开时作为导引钢缆2和电动轿厢5的上下通道。
31.在风电机组支撑结构底部，设置塔底控制箱10，电动门4的开合、导引钢缆2的收放、张紧和锁定等都可以通过塔底控制箱10的面板进行操作。
32.所述塔底控制箱10分别有电动门4和电力拖动箱1控制连接。
33.所述塔底控制箱10具有户外环境外长期防护能力，控制面板上锁，有权限的人员通过钥匙打开后才可进行操作。
34.该电梯系统的电控单元主要包括控制逻辑、限位保护单元和操作员面板，其中，控制逻辑主要包括：电动门4的开合、导引钢缆2的收放、张紧和锁定、轿厢5的上下启停；限位保护单元主要包括如下：当轿厢5和导引钢缆2未在收起位置时，电动门4不允许关闭，轿厢5和导引钢缆2的收起位置在上部支撑塔筒的内腔底部位置，通过位置传感器自动判断轿厢5和导引钢缆2是否在收起位置；当导引钢缆2未在张紧和锁定状态时，轿厢5不允许动作，导引钢缆2的张紧由与之相连的电力拖动箱执行，通过安装在电力拖动箱内的力矩传感器自动判断导引钢缆2是否张紧，判断张紧后，电力拖动箱自动对导引钢缆2进行锁定；当轿厢5未在收起位置时，导引钢缆2不允许解除张紧。
35.操作员面板总共有三个终端，分别位于塔底控制箱10的内部、轿厢内部以及塔筒底部平台，操作面板上主要包括但不限于如下按钮：自动门4开关、导引钢缆2释放、导引钢缆2释放张紧和锁定、导引钢缆2解除锁定和张紧、导引钢缆2收起、轿厢5上、轿厢5下、轿厢5一键收起。工作人员可以在这三个位置通过操作员面板实现对电梯的操作。
36.本发明的技术原理：
37.从风电机组支撑结构的上半部分的塔筒内部释放出两根导引钢缆2，导引钢缆2下端设有锚钩7和配重铁6，配重铁6将导引钢缆2的下端固定在一起且保持一定距离，配重铁6还可以确保导引钢缆2下放时，减小风力的干扰。将锚钩7勾住地面的锚点环8以后，通过将导引钢缆2张紧，从而构建成轿厢5的滑轨。从风电机组支撑结构的上半部分的塔筒内部释放出轿厢5，塔底工作人员可乘坐轿厢5实现从塔底到风电机组支撑结构上半部分塔筒平台的上下。
38.有益的效果：通过张紧导引钢缆建立电梯轿厢的滑轨，省去了传统桁架支撑结构电梯需要安装的电梯立架，减少了材料成本和现场安装时间；通过张紧并列的两根导引缆建立滑轨的方式，可以有效避免轿厢上下时受外界风吹影响而产生飘荡和旋转，提高了安全性；电梯的导引钢缆、牵引主缆以及轿厢等关键部件只有在工作时才释放出来，当无人员需要上下时，以上结构收缩至上部的塔筒内部封闭待命，减少了在外部自然环境的暴露时
间，有效隔绝了外部恶劣自然环境侵蚀，提高了设备的使用寿命和可靠性。
39.实施例
40.本实施例提供的一种用于格构式大型风电机组支撑结构的可收放电梯系统，格构式大型风电机组的轮毂高度为170m，其中，支撑结构上半部分为圆筒形钢制塔筒结构，高度80米，下半部分为格构式桁架结构，高度90米。
41.人员从地面上升至风电机组的机舱需要连续乘坐两部电梯系统，分别为上部支撑塔筒内的电梯系统和下部格构式桁架的电梯系统，人员首先乘坐下部格构式桁架的电梯系统上升至上部支撑塔筒的底部平台，然后再乘坐塔筒内的电梯系统上升至机舱。本实例的电梯系统指用于下部格构式桁架的电梯系统。
42.该系统主要由电控单元和硬件装置组成，其中，硬件装置主要由电力拖动箱1、导引钢缆2、牵引主缆3、自动门4、轿厢5、配重铁6、锚钩7、锚点环8、锚基9、塔底控制箱10等结构组成。其中，电力拖动箱1安装风电机组上部支撑塔筒内部支架上，是电梯的综合动力系统，由电驱动，负责导引钢缆2和牵引主缆3的收放和锁定。导引钢缆2上端与电力拖动箱相连，下端与锚钩7相连，导引钢缆2有并排的两根，对应锚钩7有两个。在紧邻导引钢缆2与锚钩连接处上方有配重铁6，两根导引钢缆的间距为一个固定值，设置大于0.5米，在上部通过电力拖动箱1的两个出线口限制，在底端通过配重铁进行固定，在电力拖动箱驱动下，两根导引钢缆进行同步的收放。牵引主缆3上端与电力拖动箱1相连，下端与轿厢5相连，轿厢5有两组抱缆器，分别抱在两根导引钢缆2上，当导引钢缆2张紧时，轿厢5可以在导引钢缆2上进行上下滑动。在风电机组底部地面设置锚基9，锚基9上面有两个锚点环8，当导引钢缆放下时，工人手动将锚钩7挂在锚点环8上，然后再通过电控系统将导引钢缆2张紧。风电机组上部支撑塔筒底部设有电动门4，电动门4打开时作为导引钢缆2和电动轿厢5的上下通道。在风电机组支撑结构底部，设置塔底控制箱10，电动门4的开合、导引钢缆2的收放、张紧等都可以通过控制箱10的面板进行操作。控制箱具1具有户环境外长期防护能力，控制面板上锁，有权限的人员通过钥匙打开后才可进行操作。
43.该电梯系统的电控单元主要由控制逻辑、限位保护和操作员面板等组成。其中控制逻辑主要包括：电动门4的开合、导引钢缆2的收放和张紧、轿厢5的上下启停等。限位保护主要包括如下：当轿厢5和导引钢缆2未在收起位置时，电动门4不允许关闭；当导引钢缆2未在张紧状态时，轿厢5不允许动作；当轿厢5未在收起位置时，导引钢缆2不允许解除张紧。操作员面板总共有三个终端，分别位于塔底控制箱内部、轿厢内部以及塔筒底部平台。工作人员可以在这三个位置通过操作员面板实现对电梯的操作。
44.实操过程主要包括三个环节：电梯的展开，电梯的乘坐和电梯的收起。
45.1)电梯的展开。当风电机组的工作人员来到机组需要开展登塔作业的时候，通过钥匙打开塔底控制箱10，利用箱内的控制操作员面板进行操作。首先打开电动门4，电梯通道被打开。然后释放导引钢缆2，电力拖动箱1匀速释放导引钢缆2，在重力作用下，导引钢缆2的底端逐渐下降至地面。手动将两个锚钩7钩在两个锚钩环8上，然后控制电缆拖动箱使导引钢缆2自动张紧后锁定。电梯完成展开过程。
46.2)电梯的乘坐。通过塔底控制箱10内的操作员面板控制轿厢释放。当轿厢下降至地面以后，工作人员进入电梯轿厢，然后通过轿厢内的操作员面板控制轿厢上下。
47.在电梯展开完毕状态下，工作人员可以根据自己所处的位置(地面、轿厢内、和塔
筒底部平台)选择使用不同位置的操作员面板来控制轿厢。
48.3)电梯的收起。当工作人员作业完毕，回到地面以后，通过塔底控制箱10内的控制操作员面板进行操作。首先收起轿厢，使轿厢上升至最顶部至塔筒底部平台内；
49.然后解除导引钢缆2的张紧；第三步，手动解除锚钩环8上的锚钩7；第四步，收起导引钢缆2至塔筒底部平台内，第五步，关闭电动门4；第六步，锁闭塔底控制箱10。
50.通过以上操作，实现了工作人员在格构式塔架支撑结构的电梯上下。通过张紧导引钢缆建立电梯轿厢的滑轨，省去了传统桁架支撑结构电梯需要安装的电梯立架，减少了材料成本和现场安装时间；通过张紧并列的两根导引缆建立滑轨的方式，有效避免轿厢上下时受外界风力影响而产生飘荡和旋转，提高了安全性；电梯的导引钢缆、牵引主缆以及轿厢等关键部件只有在工作时才释放出来，当无人员需要上下时，以上结构收缩至上部的塔筒内部封闭待命，减少了外部自然环境的暴露，有效隔绝了外部恶劣自然环境侵蚀，提高了设备的使用寿命和可靠性。