专利名称：风力发电机组的叶轮装配方法
技术领域：
本发明属于机械领域，具体涉及一种风力发电机组的叶轮装配方法。
背景技术：
风能作为一种可利用的绿色能源，已成为缓解人类目前所面临的能源危机以及环境污染问题的重要手段。风力发电就是利用风能的主要方式之一，其工作原理为首先将风能转化为机械能，再将机械能转换为电能。目前，主要由风力发电机来实现这种能量转换。通常，风力发电机组均由机舱和叶轮组成并置于高空中。目前常见的叶轮一般包括三个叶片和一个轮毂，并且其直径一般都在70米以上，而海上的风力发电机组的叶轮的直径通常较大，有时甚至会达到100米以上。这样，对于直驱式风力发电机而言，由于其叶轮直径大，因而需要很大的场地来完成叶轮的装配工作，而且因其自身不带有齿轮箱，因而不能使轮毂转动并在竖直平面内进行叶轮装配，而只能在地面等水平面进行装配以形成完整的叶轮，而后再利用起重机将整个叶轮安装到高空中的塔架上。在实际应用中，现有这种直驱式风力发电机的叶轮装配方式不仅会大大限制叶轮的装配地点，而且还会因为必须采用能够吊装整个叶轮的大型起重机而导致安装成本增大。这一点对于安装在潮间带的风力发电机以及安装在近海的风力发电机来说尤为突出，这是因为对应于这类风力发电机的安装船只的甲板面积通常都比较有限，因而这类风力发电机的叶轮通常是预先在码头装配好而后再运输到安装船只上，并待安装船只到达预订安装位置后，再借助于起重机而将整个叶轮安装到高空中的塔架上。因此，对于安装在潮间带的风力发电机以及安装在近海的风力发电机而言，因其受甲板面积的限制而使得叶轮的装配难以在平底驳船或安装船只上进行，并且也会因采用大型起重机而增大吊装成本。由此可见，如何提供一种成本低且能够不受装配地点限制的叶轮装配方法就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机组的叶轮装配方法，采用该方法可以在竖直平面内安装各个叶片，从而节省叶轮装配时所需的作业空间，同时也可以节约整个叶轮的安装成本。为此，本发明提供一种风力发电机组的叶轮装配方法，其包括下述步骤1)使风力发电机组的轮毂处于装配位置，并与之对应地安装部分叶片而形成部分装配后的叶轮； 2)使所述部分装配后的叶轮处于起吊位置；3)吊起所述部分装配后的叶轮并置于空中；4) 在空中安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作。其中，在所述步骤3)中，所述部分装配后的叶轮被吊起后置于空中的塔架上；并且在所述步骤4)中，在塔架上的机舱平台上安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作。其中，在所述步骤3)中，所述部分装配后的叶轮被吊起后置于空中的塔架上；并且在所述步骤4)中，在塔架上的机舱平台上安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作。
其中，在所述步骤1)之前还包括这样的步骤，即，借助于所述轮毂的主轴安装孔而将所述轮毂固定地套装于可旋转的轴承上。其中，在所述步骤1)中，借助于所述轴承的旋转运动而使所述轮毂旋转并处于所述装配位置。其中，在所述步骤1)中，通过旋转所述轮毂而使其处于第一叶片装配位置，并将第一叶片安装至所述轮毂上；而后再旋转所述轮毂使其处于第二叶片装配位置，并将第二叶片安装至所述轮毂上。其中，所述第一叶片装配位置为轮毂上的第一叶片安装孔的轴线处于水平方向而适于安装第一叶片时轮毂所处的位置；所述第二叶片装配位置为轮毂上的第二叶片安装孔的轴线处于水平方向而适于安装第二叶片时轮毂所处的位置。其中，在所述步骤2、中可通过旋转所述轮毂而使其处于起吊位置；所述轮毂处于起吊位置时，所述第一叶片和第二叶片倾斜向上并且相对于轮毂在竖直平面上的轴线而对称设置。相对于现有技术，本发明具有下述有益效果在本发明提供的风力发电机组的叶轮装配方法中，通过旋转叶轮的轮毂而使其处于可在竖直平面内进行装配的装配位置，并在竖直平面内分步骤安装各个叶片从而完成叶轮的装配，这样不仅能够节省叶轮装配时所需的作业空间，而且还能够减小对叶轮装配地点的限制。此外，在本发明一个优选实施例提供的风力发电机组的叶轮装配方法中，由于是将部分装配后的叶轮吊起并将其置于空中的塔架上，而后再在塔架上的机舱平台上安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作，因此，在叶轮的吊装过程中无需采用成本高的能够吊起完整叶轮的大型起重机，因而可以节约整个叶轮的安装成本。进一步地，由于部分装配后的叶轮的重量小于完整叶轮，而且可吊起部分装配后的叶轮的起重机的重量小于可吊起完整叶轮的起重机的重量，因此，当采用该优选实施例提供的技术方案时，可以在运输过程中仅运送部分装配后的叶轮以及所适用的小型起重机，因而可以降低运输公路的承重需求，从而大大减小运输公路的建设及维护成本，并延长运输公路的使用寿命。
图1为本发明一个具体实施例提供的风力发电机组的叶轮装配方法的流程示意图；图2为本发明一个具体实施例中所采用的风力发电机组的叶轮装配辅助设备的结构示意图；图3为采用图2所示叶轮装配辅助设备安装第一叶片时的示意图；图4为采用图2所示叶轮装配辅助设备将轮毂旋转至第二叶片装配位置时的示意图；图5为采用图2所示叶轮装配辅助设备安装第二叶片时的示意图；图6为采用图2所示叶轮装配辅助设备将部分装配后的叶轮旋转至起吊位置时的示意图；以及图7为采用起重机将部分装配后的叶轮吊至空中的示意图。
具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明提供的风力发电机组的叶轮装配方法进行详细描述。为便于说明，以下以三个叶片的叶轮为例来进行说明，并且在各附图中，对于相同或者相当的部分，标注相同标号。请参阅图1，其中示出了本发明一个具体实施例提供的风力发电机组的叶轮装配方法的工作流程。具体地，在步骤110中，使可旋转的轴承嵌入风力发电机组的轮毂上的主轴安装孔，并借助于紧固装置将轮毂固定地套装在可旋转的轴承上，以使轮毂随着轴承的旋转而旋转。例如，先将轮毂上的法兰面和可旋转的轴承上的法兰面对接，而后再使用螺栓等紧固件而将两个法兰面连接在一起，从而将轮毂固定地套装在可旋转的轴承上。在步骤120中，通过旋转上述轴承而带动轮毂旋转并使其处于装配位置，并在该装配位置安装相应叶片而形成部分装配后的叶轮。具体地，由上述轴承带动轮毂旋转并使该轮毂处于第一叶片装配位置，而后将第一叶片安装至轮毂上的第一叶片安装孔中；之后， 再通过轴承来使轮毂旋转至第二叶片装配位置，并将第二叶片安装至轮毂上的第二叶片安装孔中。在此，第一叶片装配位置为轮毂上的第一叶片安装孔的轴线大致处于水平方向并适于安装第一叶片时轮毂所处的位置；第二叶片装配位置为轮毂上的第二叶片安装孔的轴线大致处于水平方向并适于安装第二叶片时轮毂所处的位置。在步骤130中，旋转上述轴承而使上述部分装配后的叶轮处于起吊位置。在此，所谓起吊位置是指第一叶片和第二叶片倾斜向上并且相对于轮毂在竖直平面上的轴线而对称设置时轮毂所处的位置。在步骤140中，借助于起重机而将上述部分装配后的叶轮吊起并安装于塔架上。 此时，上述部分装配后的叶轮依然保持起吊位置时的姿势，即，第一叶片和第二叶片倾斜向上并且相对于轮毂在竖直平面上的轴线而对称设置。在步骤150中，在塔架上的机舱平台上安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作。具体地，当上述部分装配后的叶轮保持起吊位置时的姿势而置于空中的塔架上时，轮毂上的第三叶片安装孔的轴线处于竖直方向，此时可将第三叶片吊起并由下向上安装至第三叶片安装孔中，从而完成该风力发电机整个叶轮的装配过程。需要指出的是，在本发明中，所谓完整叶轮指的是轮毂上各叶片安装孔均已安装上相应叶片；所谓部分装配后的叶轮指的是轮毂上的部分叶片安装孔已经安装上了叶片， 而另一部分叶片安装孔尚未安装叶片。通过上述描述可知，在本实施例提供的风力发电机组的叶轮装配方法中，可以借助于外力来实现轮毂的旋转，并可籍此在竖直平面内完成直驱式风力发电机的叶轮装配， 而无需像现有技术那样在地面等水平面进行装配并占用过大的装配空间，从而节省了叶轮装配所需要的空间，并减小了对装配地点的限制。而且，采用本实施例提供的方法可以在地面或船只甲板上进行叶轮的部分装配，而后再借助于起重机将部分装配后的叶轮吊至空中的塔架上，并在塔架上的机舱平台上安装剩余叶片从而完成整个叶轮的装配，即，在空中装配形成完整的叶轮。这样，由于起重机仅需吊起部分装配后的叶轮而非完整叶轮，因而无需价格高的大型起重机来执行该操作，从而可以节约安装成本。进一步地，由于部分装配后的叶轮的重量远小于完整叶轮，而且可吊起部分装配后的叶轮的起重机的重量远小于可吊起完整叶轮的起重机的重量，因此，当采用本实施例提供的技术方案而仅需运送部分装配后的叶轮并且仅需采用相对小型的起重机时，可以降低运输公路的承重需求，从而大大减小运输公路的建设及维护成本，并延长运输公路的使用寿命。可以理解的是，尽管前述实施例中是通过轴承的转动来带动风力发电机组的轮毂转动并处于装配位置，然而在实际应用中并不局限于此，事实上，凡是可以实现轮毂转动并使其处于装配位置的方式就都可以采用。还可以理解的是，尽管前述实施例中是将部分装配后的叶轮吊起安装于塔架上并在机舱平台上安装剩余的叶片，然而在实际应用中并不必局限于此，而是也可以由起重机将部分装配后的叶轮吊至空中而处于悬吊状态并保持起吊位置时的姿势时安装第三叶片， 从而完成该风力发电机整个叶轮的装配过程。此外，在实际应用中，还可以借助于某种叶轮装配辅助设备来实施本发明提供的风力发电机组的叶轮装配方法，例如，图2就示出了这样一种适用于风力发电机组的叶轮装配辅助设备。下面结合图2至图7对该叶轮装配辅助设备及采用该设备进行叶轮装配的过程进行详细说明。请参阅图2，该风力发电机组的叶轮装配辅助设备包括基座1以及固定在基座1 上的轮毂旋转驱动装置2和回转轴承3。其中，轮毂旋转驱动装置2的数量为6个，并且这 6个轮毂旋转驱动装置2沿回转轴承3的周线均勻分布且均与回转轴承3相配合，以便由轮毂旋转驱动装置2驱动回转轴承3旋转。回转轴承3用于承载风力发电机组的轮毂，并且该回转轴承3的外径与轮毂的主轴安装孔的内径相适配，以便在轮毂固定地套装在回转轴承3上后，可由该回转轴承3带动轮毂转动而使轮毂处于装配位置。在本发明的一个具体实施例中，可以采用这样的方式来实现轮毂旋转驱动装置2 与回转轴承3之间的配合即，将轮毂旋转驱动装置2和回转轴承3的外周面设置成齿圈形式，并且轮毂旋转驱动装置2的齿圈中的齿和回转轴承3的齿圈中的齿相互啮合，以便由轮毂旋转驱动装置2驱动回转轴承3旋转。在本发明的一个具体实施例中，可以在回转轴承3上设置诸如法兰等的用于固定轮毂的紧固装置，这样，在使回转轴承3嵌入风力发电机组的轮毂上的主轴安装孔后，可借助于该紧固装置而将轮毂固定地套装在回转轴承3上，以使轮毂随着回转轴承3的旋转而旋转。请一并参阅图3至图7，其中示出了采用图2所示叶轮装配辅助设备而实现的叶轮装配过程。具体地，图3为采用图2所示叶轮装配辅助设备安装第一叶片时的示意图。如图所示，在风力发电机组的轮毂固定地套装在回转轴承3上后，通过轮毂旋转驱动装置2驱动回转轴承3旋转而带动轮毂旋转，并使轮毂处于第一叶片装配位置，而后将第一叶片4水平地安装至轮毂上的第一叶片安装孔中。 图4为采用图2所示叶轮装配辅助设备将轮毂旋转至第二叶片装配位置时的示意图。如图所示，通过轮毂旋转驱动装置2驱动回转轴承3旋转而带动轮毂旋转，并使该轮毂处于第二叶片装配位置。此时，第一叶片4也相应地由水平方向沿顺时针方向旋转了 60° 而呈倾斜朝上的姿势。
图5为采用图2所示叶轮装配辅助设备安装第二叶片时的示意图。如图所示，在轮毂处于第二叶片装配位置时，将第二叶片5水平地安装至轮毂上的第二叶片安装孔中， 从而形成部分装配后的叶轮。图6为采用图2所示叶轮装配辅助设备将部分装配后的叶轮旋转至起吊位置时的示意图。如图所示，通过轮毂旋转驱动装置2驱动回转轴承3旋转而带动轮毂逆时针旋转， 并使该部分装配后的叶轮处于起吊位置，即，使第一叶片4和第二叶片5相对于轮毂在竖直平面上的轴线对称设置并呈倾斜朝上的姿势。图7为采用起重机将部分装配后的叶轮吊至空中的示意图。如图所示，在部分装配后的叶轮处于起吊位置后，可以将其与叶轮装配辅助设备分离，即，将螺栓等紧固件去除，使轮毂法兰与回转轴承法兰分离，从而将部分装配后的叶轮与叶轮装配辅助设备分离。 而后，可以将吊绳8拴于第一叶片4和第二叶片5的根部，并借助于起重机7而将上述部分装配后的叶轮吊起并置于空中。此时，上述部分装配后的叶轮依然保持起吊位置时的姿势， 即，第一叶片4和第二叶片5倾斜朝上并相对于轮毂在竖直平面上的轴线对称设置，并且轮毂上的第三叶片安装孔的轴线处于竖直方向。之后，可以在高空中的塔架上的机舱平台上安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作，即，可将第三叶片吊起并由下向上安装至第三叶片安装孔中，从而完成该风力发电机整个叶轮的装配工作。通过上述描述可知，由于风力发电机组的叶轮装配辅助设备包括固定在基座上并彼此配合连接的轮毂旋转驱动装置和回转轴承，因此在本发明提供的风力发电机组的叶轮装配方法中，可以借助于轮毂旋转驱动装置的驱动而使固定地安装在回转轴承上的风力发电机组的轮毂转动，并可籍此在竖直平面内完成直驱式风力发电机的叶轮装配，而无需像现有技术那样在地面等水平面进行装配并占用过大的装配空间，从而节省了叶轮装配所需要的空间，并减小了对装配地点的限制。而且，在本发明一个具体实施例提供的风力发电机组的叶轮装配方法中，借助于该叶轮装配辅助设备可以在地面或船只甲板上进行叶轮的部分装配，而后再借助于起重机将部分装配后的叶轮吊至空中的塔架上，并在塔架上的机舱平台上安装剩余叶片从而完成整个叶轮的装配。这样，由于此时起重机仅需吊起部分装配后的叶轮而非完整叶轮，因而无需价格高的大型起重机来执行该操作，从而可以节约整个叶轮的安装成本，并进而节约运输环节的成本。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种风力发电机组的叶轮装配方法，其特征在于包括下述步骤1)使风力发电机组的轮毂处于装配位置，并与之对应地安装部分叶片而形成部分装配后的叶轮；2)使所述部分装配后的叶轮处于起吊位置；3)吊起所述部分装配后的叶轮并置于空中；4)在空中安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作。
2.如权利要求1所述的风力发电机组的叶轮装配方法，其特征在于，在所述步骤3)中， 所述部分装配后的叶轮被吊起后置于空中的塔架上；并且在所述步骤4)中，在塔架上的机舱平台上安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作。
3.如权利要求1所述的风力发电机组的叶轮装配方法，其特征在于，在所述步骤1)之前还包括这样的步骤，即，借助于所述轮毂的主轴安装孔而将所述轮毂固定地套装于可旋转的轴承上。
4.如权利要求3所述的风力发电机组的叶轮装配方法，其特征在于，在所述步骤1)中， 借助于所述轴承的旋转运动而使所述轮毂旋转并处于所述装配位置。
5.如权利要求4所述的风力发电机组的叶轮装配方法，其特征在于，在所述步骤1)中， 通过旋转所述轮毂而使其处于第一叶片装配位置，并将第一叶片安装至所述轮毂上；而后再旋转所述轮毂使其处于第二叶片装配位置，并将第二叶片安装至所述轮毂上。
6.如权利要求5所述的风力发电机组的叶轮装配方法，其特征在于，所述第一叶片装配位置为轮毂上的第一叶片安装孔的轴线处于水平方向而适于安装第一叶片时轮毂所处的位置；所述第二叶片装配位置为轮毂上的第二叶片安装孔的轴线处于水平方向而适于安装第二叶片时轮毂所处的位置。
7.如权利要求5所述的风力发电机组的叶轮装配方法，其特征在于，在所述步骤2)中， 通过旋转所述轮毂而使其处于起吊位置；所述轮毂处于起吊位置时，所述第一叶片和第二叶片倾斜向上并且相对于轮毂在竖直平面上的轴线而对称设置。
全文摘要
本发明提供一种风力发电机组的叶轮装配方法，其包括下述步骤1)使风力发电机组的轮毂处于装配位置，并与之对应地安装部分叶片而形成部分装配后的叶轮；2)使所述部分装配后的叶轮处于起吊位置；3)吊起所述部分装配后的叶轮并置于空中；4)在空中安装剩余的叶片而完成整个叶轮的装配工作。此外，本发明还提供一种风力发电机组的叶轮装配辅助设备。利用本发明提供的风力发电机组的叶轮装配方法及叶轮装配辅助设备，可以在竖直平面内安装各个叶片以完成叶轮的装配，从而可以节省叶轮装配时所需的作业空间，同时也可以节约整个叶轮的安装成本。
文档编号F03D11/04GK102400862SQ20111030509
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者陈金龙 申请人:江苏金风风电设备制造有限公司