风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置与流程

本发明涉及一种风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置。

背景技术：

随着风力发电机组的单机容量趋向于大型化，机组的大部件尺寸、重量也逐渐增加。对于风力发电机组的发电机而言，需要增加相应的绕组、线圈和磁钢等才会带来更多的发电量，但与此同时，发电机对冷却环控系统的要求也越来越苛刻，传统的发电机风冷环控系统不能满足大容量发电机所需要的散热效果，因此，越来越多的大功率风力发电机组开始采用水冷环控系统方案，以保证发电机工作时不会因为其内部温度过高而导致内部部件损坏造成整个发电机失效。

对于采用水冷环控系统的大功率风力发电机组的发电机，其内部布置了一圈定子散热片、通风管道和散热电机，这三种部件的故障率较高，部件若出现故障，需要对其进行更换。

技术实现要素：

对于定子散热片的更换而言，由于定子散热片布置在发电机最内侧，且其布置空间较小，人员不方便进入更换，因此，定子散热片的更换较为困难，若没有合适的更换方法，将会导致整个更换工作停滞，整个更换过程耗时耗力，造成较高的机组运维成本，降低了机组的发电效率。因此，为了解决定子散热片的更换困难、费时费力等问题，本发明提供一种风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置，其操作步骤简单、方便，可减少工作强度，提高更换效率。

本发明的一方面提供一种风力发电机组的定子散热片的更换方法，风力发电机组包括均布在风力发电机组的定子周围的多个定子散热片、上部支架和下部支架，每个定子散热片可拆卸地安装在上部支架上并且位于上部支架与下部支架之间，下部支架上形成有通过孔。定子散热片的更换方法包括：使定子散热片围绕定子散热片的第一端部旋转，使得定子散热片相对于通过孔所在的平面倾斜，并且定子散热片的与第一端部相对的第二端部位于通过孔处；使定子散热片的第一端部平移预定距离，保持第二端部位于所述通过孔处；使定子散热片远离上部支架移动，并且在移动过程中，调整定子散热片相对于通过孔所在的平面的倾斜角度，使定子散热片通过通过孔。

优选地，使定子散热片围绕定子散热片的第一端部旋转，使得定子散热片相对于通过孔所在的平面倾斜的步骤可包括：在定子散热片的第一端部的两侧分别安装定位轴；解除定子散热片与上部支架之间的连接，使得定子散热片的第一端部通过定位轴支撑。

优选地，使定子散热片的第一端部平移预定距离，保持第二端部位于通过孔处的步骤可包括：在上部支架的下方安装引导件，使定位轴能够沿着引导件滑动，保持定子散热片的第一端部平移。

优选地，风力发电机组还包括散热电机和通风管道，通风管道设置在下部支架的下方，散热电机连接到通风管道，定子散热片的更换方法还可包括：在使定子散热片围绕定子散热片的第一端部旋转，使得定子散热片相对于通过孔所在的平面倾斜的步骤之前，拆除散热电机和通风管道，并将散热电机和通风管道转移到风力发电机组的底座上。

优选地，定子散热片的更换方法还可包括：在定子散热片通过通过孔后，使定子散热片旋转至水平状态。

优选地，引导件可包括：弧形槽，弧形槽按照弧形形成；水平槽，水平槽从弧形槽的末端水平地延伸；扩口槽，扩口槽从水平槽的末端延伸，且扩口槽的高度沿着扩口槽延伸的方向逐渐增大。

优选地，定子散热片的更换方法还可包括：在定子散热片的第一端部和第二端部上安装传感器，当传感器感测到第一端部和/或第二端部接触到障碍物时，使定子散热片停止沿着当前运动方向的运动，或使定子散热片沿着与当前运动方向相反的方向运动。

本发明的另一方面提供一种风力发电机组的定子散热片的更换装置，定子散热片的更换装置包括：保持装置，保持装置具有相对设置的一对保持臂，一对保持臂之间的距离可调；移动装置，保持装置安装在移动装置上，保持装置能够通过移动装置在水平方向和竖直方向上移动，在水平方向上旋转。

优选地，移动装置可包括：底部支座；第一连接板，第一连接板设置在底部支座上，并且能够相对于底部支座沿水平方向移动；第二连接板，第二连接板的第一端可旋转地连接到第一连接板；支撑杆，支撑杆设置在第二连接板的第二端，其中，保持装置设置在支撑杆上，并且能够沿着支撑杆在竖直方向上移动。

优选地，保持装置还可包括保持导轨，一对保持臂的第一端设置在保持导轨中，并能够沿着保持导轨运动，一对保持臂的第二端可旋转地设置有夹持机构。

根据本发明的风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置，可通过安装定位轴和引导件，使定子散热片按照特定的轨道移动，从而使定子散热片顺利通过下部支架的通过孔，实现定子散热片的更换。

此外，根据本发明的风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置，可通过保持装置和搬运装置夹持和取出定子散热片，搬运装置可在多个自由度方向上运动，并且可通过远程无线遥控来控制，无需人员参与搬运，降低人员的工作强度，提高更换效率，省时省力。

此外，根据本发明的风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置，更换工装简单，便于操作，在提高更换效率的同时大大降低维护成本。

附图说明

图1是示出根据本发明的实施例的风力发电机组的定子散热片的位置示意图。

图2是示出根据本发明的实施例的风力发电机组的定子散热片的更换方法中的安装护栏的示意图。

图3和图4是示出根据本发明的实施例的风力发电机组的定子散热片的更换方法中的拆卸散热电机和通风管道的示意图。

图5和图6是示出根据本发明的实施例的风力发电机组的定子散热片的更换方法中使用的定位轴和引导件的示意图。

图7至图11是示出根据本发明的实施例的风力发电机组的定子散热片的更换方法中的移动定子散热片的示意图。

图12是示出根据本发明的实施例的风力发电机组的定子散热片的更换装置的搬运装置的示意图。

附图标号说明：

1：定子散热片，2：上部支架，3：下部支架，4：通过孔，5：底座，6：散热电机，7：通风管道，8：定位轴，9：引导件，91：弧形槽，92：扩口槽，93：水平槽，10：搬运装置，11：护栏，20：保持装置，21：保持臂，211：齿轮，212：电机，22：保持导轨，221：齿条，23：夹持机构，231：固定爪，24：第二转轴，25：电机，30：移动装置，31：底部支座，311：轨道槽，312：驱动件，3121：电机，3122：丝杠，32：第一连接板，33：第二连接板，331：电机，34：第一转轴，35：支撑杆，351：支撑套筒，352：升降杆。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述本发明的实施例，在附图中示出了本发明的示例性实施例。

如图1所示，根据本发明的实施例的风力发电机组包括均布在风力发电机组的定子周围的多个定子散热片1、上部支架2和下部支架3，每个定子散热片1可拆卸地安装在上部支架2上并且位于上部支架2与下部支架3之间，下部支架3上形成有通过孔4。

具体来说，定子散热片1可通过螺栓连接等连接方式连接在上部支架2的内侧(即，面对底座5的一侧)上。下部支架3与上部支架2形成设置定子散热片1的空间，并且在下部支架3的与定子散热片1的相对应的位置处具有通过孔4，例如，如图1所示，通过孔4可形成为面对定子散热片1的靠近底座5的端部，通过孔4在定子散热片1的宽度方向上的尺寸可大于定子散热片1的宽度，而通过孔4的在定子散热片1的长度方向上的尺寸小于定子散热片1的长度，因此，定子散热片1可能不容易穿过通过孔4。

此外，风力发电机组还可包括散热电机6和通风管道7。通风管道7通过螺栓连接等连接方式连接在下部支架3的下方(即，与定子散热片1所在的一侧相对的侧)。散热电机6通过螺栓连接等连接方式连接在通风管道7的入口处。

下面将参照图2至图11详细描述根据本发明的实施例的风力发电机组的定子散热片的具体更换方法，其中，为了清楚地示出所描述的关键部件，在图2至图11中省略了部分组件，以示出内部结构。

当需要更换多个定子散热片1中的某个定子散热片1时，可将该定子散热片1旋转至位于底座5的顶部上方，以便于更换。

在更换时，如图2所示，可在底座5的支座的外侧上安装护栏11，作为示例，两个护栏11可相对地设置在底座5的顶部上，底座5的位于两个护栏11之间的部分可形成有开口(未示出)，人员或搬运装置可通过该开口，下文中将描述的被拆除的或待安装的定子散热片等部件可通过该开口在底座5内部与发电机之间运送。

护栏11可用作在人员进入发电机内进行维护时的临时脚踏和保护栏，其设置位置及数量没有具体限制，并且在无需人员进入发电机内部或设置了其他安全设施的情况下，也可省略护栏11。

图3和图4示出了拆卸散热电机6和通风管道7过程的示意图。

在图1所示的发电机结构中，由于散热电机6和通风管道7设置在下部支架3的通过孔4与底座5的开口之间的路径中，因此，在更换定子散热片1之前，需要先拆卸散热电机6和通风管道7。

作为拆卸散热电机6和通风管道7的示例，可通过下文将详细描述的搬运装置10拆卸散热电机6和通风管道7。参照图12，搬运装置10可包括能够保持住物体的保持装置20和具有多个自由度方向上的运动能力的移动装置30，保持装置20可用于保持住散热电机6或通风管道7，移动装置30可使保持装置20至少沿着水平和竖直方向可移动，优选地，移动装置30的每个自由度的运动可以通过人员无线遥控来操作。

首先，可通过远程无线操控或预设控制程序来控制移动装置30使保持装置20通过底座5的开口伸入到发电机内部，直至使保持装置20在竖直方向上大致位于与散热电机6相同的水平上，然后，可使保持装置20在水平方向上靠近散热电机6移动，直至保持装置20大致到达散热电机6所在的位置。

接下来，通过微调移动装置30，使得保持装置20在竖直方向和水平方向上基本与散热电机6对应，然后调节保持装置20的用于保持物体的构件(例如，调节下文将描述的保持臂21之间的距离和夹持机构23的旋转角度)，将散热电机6保持在其中，然后可通过人工或自动化等方式解除散热电机6与通风管道7等其他构件之间的连接关系，以允许自由搬运散热电机6。

然后，可通过远程无线操控或预设控制程序等控制搬运装置，将散热电机6运送至底座5的上部平台或其他位置处，完成散热电机6的拆卸。例如，可通过搬运装置10将散热电机6调整至水平状态，然后在移动装置30的带动下使散热电机6远离通风管道7，然后使散热电机6从发电机内转移至底座5的上部平台。

此外，若散热电机6在搬运过程中倾斜，可调整散热电机6保持水平状态。

接下来，如图4所示，可通过类似的步骤利用搬运装置拆卸通风管道7，在此将省略重复的描述。

此外，在上述过程中，尽管采用包括保持装置20和移动装置30的搬运装置10进行搬运，但是其仅是拆卸散热电机6和通风管道7的一个示例，并且搬运装置的构造不受具体限定，搬运装置可以是任何可进行上述拆卸操作的装置或手段，例如，可为机械手设备、手拉葫芦、导链等装置或者人工拆卸方式等。

上述拆卸散热电机6和通风管道7的步骤是以图1所示的发电机结构为例进行的操作，应理解的是，上述步骤不是必须的，例如，在散热电机6和通风管道7未设置在通过孔4与底座5的开口之间的路径中的情况下或者散热电机6和通风管道7不干涉定子散热片1的更换的情况下，也可省略上述步骤，直接对定子散热片1进行更换。

下面将参照图5至图10详细描述更换定子散热片的方法。

在第一步骤中，使定子散热片1围绕定子散热片1的第一端部旋转，使得定子散热片1相对于通过孔4所在的平面倾斜，并且定子散热片1的与第一端部相对的第二端部位于通过孔4处。

具体来说，如图5所示，可在定子散热片1的第一端部的两侧分别安装定位轴8，然后可解除定子散热片1与上部支架2之间的连接，使得定子散热片1的第一端部通过定位轴8支撑(如图7和8所示)。具体地，在解除定子散热片1与上部支架2之间的连接后，定子散热片1的第一端部由于定位轴8的存在而位置固定，定子散热片1的第二端部可向下滑落，绕第一端部向下旋转，并在第二端部下落至通过孔4位置处时，保持住定子散热片1的当前状态，使得整个定子散热片1相对于通过孔4所在的平面倾斜。

在第二步骤中，可使定子散热片1的第一端部平移预定距离，保持其第二端部位于通过孔4中。平移的预定距离与定子散热片1的长度、倾斜角度以及通过孔4的尺寸有关，例如，为了使定子散热片1能够穿过通过孔4并且定子散热片1不与下部支架3干涉，可在平移定子散热片1的第一端部的时候不断调整定子散热片1相对于通过孔4的倾斜角度，使得在第一端部不断靠近通过孔4的过程中保持第二端部始终在通过孔4中，例如，第二端部可在通过孔4中水平移动，或者第二端部可在第一端部平移的同时以第一端部为旋转轴在通过孔4中继续向下旋转。

优选地，可在上部支架2的下方安装引导件9，使定位轴8位于引导件9中，定位轴8可沿引导件9滑动，保持定子散热片1的第一端部平移。

如图5和图6所示，引导件9可包括弧形槽91、扩口槽92和水平槽93，弧形槽91按照弧形形成，水平槽93从弧形槽91的末端水平地延伸，扩口槽92从水平槽93的末端延伸，且扩口槽92的高度(即，槽口的宽度)沿着扩口槽92延伸的方向逐渐增大，例如，如图5所示，扩口槽92的下边缘可平直地延伸，而其上边缘可向上倾斜地延伸。

结合图7和图8，在定子散热片1平移的过程中，可使定子散热片1整体朝向通过孔4的位置移动。定子散热片1的第一端部可自引导件9的弧形槽91朝向扩口槽92滑动，设置在第一端部上的定位轴8可首先由弧形槽91滑至水平槽93，并且在由水平槽93支撑的同时沿着水平槽93滑动。

优选地，当定位轴8滑至扩口槽92中时，可调节定子散热片1的倾斜角度，使得定子散热片1朝向直立状态旋转，使定子散热片1的第一端部的在下部支架3上的投影靠近通过孔4，以便于定子散热片1的第一端部在后面的步骤中穿过通过孔4时不易碰撞到通过孔4周围的构件(例如，下部支架3、发电机挡板等)。

作为调整定子散热片1的倾斜角度的示例，在一种情况下，当定子散热片1的第一端部平移至扩口槽92中时，可以以第二端部为轴旋转定子散热片1，使第一端部绕第二端部向上旋转(即，第一端部上升)，调整定子散热片1的倾斜角度，使定子散热片1向直立状态旋转。在另一种情况下，当定子散热片1的第一端部平移至扩口槽92中时，可以以第一端部为轴旋转定子散热片1，使第二端部绕第一端部向下旋转(即，第二端部下降)，从而调整定子散热片1的倾斜角度，使定子散热片1向直立状态旋转。

定子散热片1的上述移动过程可通过搬运装置10来实现，例如，可将搬运装置10的保持装置20伸入到发电机内部，然后通过保持装置20保持住定子散热片1(例如，定子散热片1的第二端部)，然后控制移动装置30带动定子散热片1的第一端部沿着引导件9的轨道水平移动，当移动至扩口槽92的位置或者说移动至即将脱离引导件9的位置时，调整定子散热片1的倾斜角度，以确保定子散热片。

此外，引导件9的尺寸、引导件9的各个槽的尺寸需根据定子散热片1的移动轨迹来设计，以确保定子散热片1能够通过预定轨迹穿过下部支架3中的通过孔4。例如，扩口槽92的末端的槽口宽度可根据定子散热片1的第一端部绕第二端部向上旋转所需的移动空间来设计。

尽管上面描述了当定位轴8滑至扩口槽92中时可调整定子散热片1朝向直立状态旋转以在脱离引导件9后便于穿过通过孔4，但是该操作不是必须的，也可省略该操作。

在第三步骤中，在使定子散热片1平移后，可使定子散热片1远离上部支架2移动，并且在移动过程中，可调整定子散热片1相对于通过孔4所在平面的倾斜角度，使定子散热片1整体穿过通过孔4。

例如，可使定子散热片1脱离引导件9，并通过搬运装置使定子散热片1在竖直方向上下降，并且可在下降过程中，不断调整定子散热片1的倾斜角度，从而确保定子散热片1在移动过程中不与其他部件发生碰撞。

此外，在定子散热片1完全通过下部支架3的通过孔4后，可将定子散热片1旋转至水平状态，并且可将拆卸下来的定子散热片1放置在底座上部平台上，完成定子散热片1的拆卸和转移。

在上述方法中，可在定子散热片1的第一端部和第二端部上安装传感器(例如，在解除定子散热片1与上部支架2之间的连接之前)，当传感器感测到第一端部和/或第二端部接触到障碍物时，使定子散热片1停止沿着当前运动方向的运动，或使定子散热片1沿着与当前运动方向相反的方向运动。例如，传感器可向搬运装置发送感测信号，搬运装置根据感测信号调整运动方式。

在上述方法中，对于各个部件之间的连接关系(诸如，螺栓连接等)的解除方式不受具体限制，可通过人工解除，也可通过自动化方式(例如，电动扳手等)解除。此外，尽管上文以搬运装置为例描述了对散热电机、通风管道和定子散热片等部件的搬运，但是其不限于此，搬运装置可以是任何可进行上述拆卸操作的装置或手段，例如，可为机械手设备、手拉葫芦、导链等装置或者人工拆卸方式等，只要可执行上文中所描述的操作方法即可。

此外，可与上述拆卸定子散热片1的方法中所执行的步骤的顺序相反地操作，以安装定子散热片1，即，在拆卸过程中，可使第二端部先穿过通过孔4，之后平移第一端部，并通过调节定子散热片的倾斜角度而使得定子散热片可经过通过孔4运送出来，而在安装过程中，可先使第一端部穿过通过孔4，然后搭接在引导件9的槽中，并沿着槽移动，同时不断调整第二端部的位置以调整定子散热片的倾斜角度，以使得定子散热片的第二端部可穿过通过孔4，当第一端部移动至引导件9的弧形槽91中时，可顶举第二端部，使其绕第一端部旋转，直至定子散热片水平，然后进行固定安装即可。

通过以上方法可使定子散热片按照特定的轨道移动，从而使定子散热片顺利通过下部支架的通过孔而不与其他部件干涉，提高了定子散热片的拆卸和安装效率，并且提高了更换操作的准确性和安全性。

下面将参照图11和图12详细描述根据本发明的风力发电机组的定子散热片的更换装置。

如上文所述，定子散热片的更换装置可包括搬运装置10，搬运装置10可包括保持装置20和移动装置30，其中，保持装置20具有相对设置的一对保持臂21，一对保持臂21之间的距离可调，以适应不同尺寸的被保持部件(例如，定子散热片、散热电机、通风管道等)，保持装置20安装在移动装置30上，保持装置20能够通过移动装置30在水平方向和竖直方向上移动，在水平方向上旋转。

保持装置20还可包括保持导轨22，每个保持臂21的第一端设置在保持导轨22中，并能够沿着保持导轨22运动，每个保持臂21的第二端可旋转地设置有夹持机构23，夹持机构23通过第二转轴24连接到保持臂21，并且能够绕第二转轴24相对于保持臂21旋转。

如图11所示，保持导轨22可形成为框架形式，并且在框架的内侧形成有齿条221，相应地，保持臂21的第一端可设置有齿轮211和电机212，齿轮211设置在保持导轨22中，并且在电机212的驱动下可沿着齿条221滚动，从而协调两个相对的保持臂21的相对位置，使得彼此靠近或远离，以确保牢固地夹持各种尺寸的构件(例如，散热电机6、通风管道7和定子散热片1等)。

在保持臂21的第二端上可设置有电机25，以驱动夹持机构23能够绕第二转轴24旋转，以调整被夹持的构件的角度。优选地，夹持机构23可具有多个固定爪231，被保持部件可被限制在多个固定爪231之间，可通过固定爪231的旋转来改变被保持部件的倾斜角度。

移动装置30可包括：底部支座31；第一连接板32，第一连接板32设置在底部支座31上，并且能够相对于底部支座31沿水平方向移动；第二连接板33，第二连接板33的第一端可旋转地连接到第一连接板32；支撑杆35，支撑杆35设置在第二连接板33的第二端。保持装置20可设置在支撑杆35上，并且能够沿着支撑杆35在竖直方向上移动。

如图11所示，底部支座31可形成为两个平行设置的导轨，第一连接板32的两个端部分别连接在底部支座31的轨道槽311中，并且能够沿着轨道槽311滑动。

为了便于驱动第一连接板32的滑动，可在轨道槽311中设置驱动件312，以带动第一连接板32在轨道槽311中滑动。驱动件312可以是任意结构的线性驱动装置，只要其能够驱动第一连接板32的滑动即可。例如，在图11的实施例中，驱动件312可包括电机3121和丝杠3122。通过电机3121带动丝杠3122可以驱动第一连接板32沿底部支座31内的轨道槽311移动，从而可以调节连接到第一连接板32的保持装置20在底部支座31的延伸的方向上的位置。

第二连接板33的第一端连接到第一连接板32，并且能够绕第一转轴34相对于第一连接板32转动。支撑杆35设置在第二连接板33的第二端上。如此，第二连接板33的第二端可带动支撑杆35一起绕着第一转轴34旋转。此外，第二连接板33第一端上可安装有电机331，通过电机331驱动整个第二连接板33绕第一转轴34转动，从而可将拆卸下来的更换部件(例如，上面描述的定子散热片1、散热电机6和通风管道7)转动至底座上部平台上，实现部件的转移。

保持装置20可设置在支撑杆35上，并且能够沿着支撑杆35在竖直方向上移动。作为示例，支撑杆35可包括支撑套筒351和升降杆352，支撑套筒351竖直地固定在第二连接板33的第二端上，升降杆352位于支撑套筒351中，并且相对于支撑套筒351可在竖直方向上升降。保持装置20可固定在升降杆352的上部，以在升降杆的352的带动下在竖直方向上升降。

作为示例，支撑套筒351和升降杆352可形成为液压缸结构，支撑套筒351可形成为液压缸筒，升降杆352可形成为缸杆，通过驱动液压缸可调整升降杆在竖直方向上的移动。然而，支撑杆35不限于上述构造，其也可以是其他线性驱动装置，例如，电动丝杠等。

此外，保持装置20和移动装置30上可设置有传感器，以在遇到障碍物时停止当前动作或者沿着改变运动方向。作为示例，如图11所示，可在形成为框架形式的保持导轨22的四个边框的外侧、每个保持臂21的外侧、第二连接板33的端部以及侧部分别设置传感器。

根据本发明的定子散热片的更换装置还可包括定位轴8和引导件9。定位轴8和引导件9与上文中描述的结构和功能相同。

具体来说，定位轴8可与定子散热片1的侧表面垂直地安装在定子散热片1的两个相对的侧表面上。引导件9固定在使得定位轴8可设置在引导件9中并能够沿着引导件9滑动的位置，例如，引导件9可固定在风力发电机组的发电机的支架(例如，上部支架6)上。

根据本发明的风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置，可通过安装定位轴和引导件，使定子散热片按照特定的轨道移动，从而使定子散热片顺利通过下部支架的通过孔，实现定子散热片的更换。

此外，根据本发明的风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置，可通过保持装置和搬运装置夹持和取出定子散热片，搬运装置可在多个自由度方向上运动，并且可通过远程无线遥控来控制，无需人员参与搬运，降低人员的工作强度，提高更换效率，省时省力。

此外，根据本发明的风力发电机组的定子散热片的更换方法及更换装置，更换工装简单，便于操作，在提高更换效率的同时大大降低维护成本。

虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。