一种海上风机叶片拆除转运系统的制作方法

1.本发明属于海上风机安装及拆除转运技术领域，具体涉及一种用于海上风机叶片拆除转运系统。


背景技术：

2.随着清洁能源的需求却不断增加，海上风电场可开发力度不断加大，大量海上风机被用于海上风力发电。而风机长时间不间断的转动发电，会造成风机的相关部件发生损坏，为了不影响风机的发电，通常需要在最短时间内将风机损坏部件维修好，或更换新部件。而这些需要更换的部件中，通常以小型部件为主，这部分可以通过小型运维船进行运送，并可通过风机上自带小型吊机进行转运安装。
3.位于风机顶部的大型部件中除风机叶片因其本身材质为轻型玻璃钢纤维易损坏外，其他大型部分通常不会出现损坏。当风机叶片出现损坏需要更换时，因其尺寸非常大，安装高度非常高，目前阶段只能通过配置了大型吊机的风机安装平台来进行风机损坏叶片的拆除和安装。因此，每次更换风机叶片时，风电公司则需要支付大量的安装平台费用。附着风机发电功率的不断加大，风机机舱及叶片的安装高度越来越高，更换风机叶片时所需支付的费用则将越来越贵。
4.另外，能满足大功率风机叶片更换及安装的吊机安装平台目前国内外存量并不多，所以这种平台通常安装业务非常饱和，而风机叶片损坏具有很多不确定性，所以当风机叶片出现损坏时，很难马上找到合适的吊机平台进行风机叶片的更换，这样便造成风机只能停止发电，等待找到合适安装平台后才能进行风机叶片的更换，风机不发电将会给电力公司造成大量经济损坏。
5.能否找到一种不依靠大型吊机，便可实现海上风机叶片更换的方案，既可降低叶片更换对吊机安装平台的依赖，同时降低风机叶片更换的成本，是目前国内外风电公司对海上风机叶片更换方案研究的主要研究课题。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明提供一种海上风机叶片拆除转运系统，旨在达到无需使用吊机平台即可将风机叶片拆卸更换的目的，其所采用的技术方案是：
7.一种海上风机叶片拆除转运系统，有固定在海上的风机基础和安装平台，风机基础和安装平台之间存在间距，风机基础上固定有风机塔筒，风机塔筒顶部带有风机机舱，风机机舱上固定有风机叶片，叶片导向支架位于风机机舱下方、套接在风机塔筒上，风机塔筒与安装平台之间设置有转运系统。
8.叶片导向支架带有整体呈圆形的支架主体，支架主体带有一处开口和两处铰接点，在铰接点处固定有开合液压缸，沿支架主体周向等间距固定有多个定位液压缸，定位液压缸穿过支架主体，与支架主体垂直设置，定位液压缸的液压杆与风机塔筒接触。
9.支架主体通过连接件与叶片固定夹连接，支架主体与连接件固定连接，叶片固定
夹与连接件轴连接，叶片固定夹相对连接件可转动、移动。
10.转运系统包含水平移动系统和垂向移动系统，水平移动系统带有第一水平调节绞车和第二水平调节绞车，第一水平调节绞车和第二水平调节绞车位于安装平台上，第一水平调节绞车上方设置有第一水平导向轮，第二水平调节绞车上方设置有第二水平导向轮，风机塔筒顶部固定有滑轮组，滑轮组中心设置有第三水平导向轮，水平调节缆绳自第一水平调节绞车伸出，依次绕过第一水平导向轮、第三水平导向轮、第二水平导向轮返回至第二水平调节绞车，在水平调节缆绳从第三水平导向轮返回至第二水平导向轮的路程上，固定有两个连接板，分别是第一连接板和第二连接板。
11.连接板呈倒立的等腰三角形状，连接板的三个角处均开有眼板，其中两个眼板均与水平调节缆绳连接，剩余一个位于连接板下方的眼板固定有第二垂向导向轮。
12.垂向移动系统带有垂向调节绞车，垂向调节绞车固定在安装平台上，垂向调节绞车上方固定有第一垂向导向轮，垂向调节缆绳从垂向调节绞车伸出，依次绕过第一垂向导向轮、第二垂向导向轮，与叶片上的绑扎带固定连接。
13.滑轮组的第三水平导向轮的两侧设置有叶片支架导向轮，在风机塔筒底部、叶片支架导向轮下方固定有叶片支架绞车，叶片支架绞车的位置与叶片支架导向轮相对应，两根导向缆绳分别从叶片导向支架绞车伸出，分别绕过各自对应的叶片支架导向轮后与叶片导向支架固定连接。
14.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，有两套或两套以上的垂向移动系统，一套垂向移动系统对应一个绑扎带。
15.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，第一水平调节绞车和第二水平调节绞车前后放置，通过水平绞车架支撑，第一水平导向轮和第二水平导向轮通过支架固定在水平绞车架上方。
16.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，第一连接板和第二连接板之间存在间距。
17.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，支架主体上的两处铰接点对称设置。
18.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，开合液压缸通过支架固定在铰接点处。
19.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，滑轮组带有滑轮组主板，第三水平导向轮固定在滑轮组主板的中心，第三水平导向轮两侧、滑轮组主板的两端各开有一个眼板，叶片支架导向轮与眼板固定连接，滑轮组主板通过滑轮组支架固定在风机塔筒顶部，
20.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，开合液压缸的缸体和液压杆分别与铰接点两侧的支架主体固定。
21.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，叶片导向支架两端设置有眼板，导向缆绳穿过眼板，固定连接。
22.上述一种海上风机叶片拆除转运系统，更进一步地，支架主体上的开口、两处铰接点、连接件沿支架主体周向等间距设置。
23.本发明的优点如下：
24.1、风机叶片的拆除和安装可在无大型吊机状态下，通过绞车牵引缆索将从风机机舱上拆下来的叶片并安全的放置到风机叶片运输船上。同时也可通过绞车牵引缆索将新叶片从风机叶片运输船上转运下来，并将新风机叶安装到风机机舱上，整个叶片更换流程操作成本非常低。
25.2、本发明安装方案中设置了一个叶片安装用导向支架，在叶片导向支架的辅助下，风机叶片在拆除或安装过程中只能沿着风机塔筒上下运动，不会受其他环境影响而造成转运过程中的风机叶片碰撞到风机塔筒上的风险，整个操作过程安全可靠。
26.3、本发明安装方案的风机叶片更换方案可满足不同功率的风机，大大降低了风机大部件运维过程中对大型安装平台的依赖，从而降低了海上风机运行过程中的大部件运维成本。
附图说明
27.图1是本发明整体结构侧视示意图；
28.图2是本发明整体结构俯视示意图；
29.图3是风机塔筒及风机叶片正面结构示意图；
30.图4-图6是将风机叶片从风机机舱上拆卸下来的过程示意图；
31.图7是风机叶片拆卸下来后的整体结构示意图；
32.图8是叶片导向支架结构示意图；
33.图9是叶片固定夹正面结构示意图；
34.图10是叶片固定夹侧面结构示意图；
35.图11是滑轮组正面结构示意图；
36.图12是连接板与水平调节缆绳、垂向调节缆绳连接示意图；
37.图中：1-风机基础、2-风机塔筒、3-风机叶片、4-风机机舱、5-叶片导向支架、6-连接轴、7-叶片固定夹、8-连接件、9-条形槽、10-第三水平导向轮、11-连接板、12-滑轮组、13-水平调节缆绳、14-叶片支架导向轮、15-叶片支架绞车、16-导向缆绳、17-开合液压缸、18-定位液压缸、19-垂向调节缆绳、20-绑扎带、21-安装平台、22-第二水平导向轮、23-第一水平导向轮、24-第一垂向导向轮、25-第二垂向导向轮、27-垂向调节绞车、29-第一水平调节绞车、30-第二水平调节绞车、31-上夹体、32-下夹体。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明的具体实施方式作描述。
39.如图1至图12所示，本发明一种海上风机叶片拆除转运系统，具体操作实施方式如下：
40.按设计要求采购专用的垂向调节绞车、第一水平调节绞车、第二水平调节绞车、叶片支架绞车、开合液压缸、定位液压缸等，具备调试状态的单一设备，同时安装前完成设备的运行调试。
41.根据作业需要，将安装支持平台拖航或自航到待更换风机预先设定的位置固定。
42.风机基础和安装平台之间存在间距，风机基础上固定有风机塔筒，风机塔筒顶部带有风机机舱，风机机舱上固定有风机叶片，风机叶片与风机机舱前端的轮毂固定连接，叶
片导向支架位于风机机舱下方、套接在风机塔筒上，风机塔筒与安装平台之间设置有转运系统。
43.叶片导向支架带有整体呈圆形的支架主体，支架主体带有一处开口和两处铰接点，在铰接点处固定有开合液压缸，沿支架主体周向等间距固定有多个定位液压缸，定位液压缸穿过支架主体，与支架主体垂直设置，定位液压缸的液压杆与风机塔筒接触。
44.支架主体通过连接件与叶片固定夹连接，支架主体与连接件固定连接，叶片固定夹与连接件轴连接，叶片固定夹相对连接件可转动、移动。叶片固定夹带有半圆形上夹体和半圆形下夹体，上夹体和下夹体对接形成圆环，套在风机叶片螺栓法兰的颈部。
45.转运系统包含水平移动系统和垂向移动系统，水平移动系统带有第一水平调节绞车和第二水平调节绞车，第一水平调节绞车和第二水平调节绞车位于安装平台上，第一水平调节绞车上方设置有第一水平导向轮，第二水平调节绞车上方设置有第二水平导向轮，风机塔筒顶部固定有滑轮组，滑轮组中心设置有第三水平导向轮，水平调节缆绳自第一水平调节绞车伸出，依次绕过第一水平导向轮、第三水平导向轮、第二水平导向轮返回至第二水平调节绞车，在水平调节缆绳从第三水平导向轮返回至第二水平导向轮的路程上，固定有两个连接板，分别是第一连接板和第二连接板。
46.连接板呈倒立的等腰三角形状，连接板的三个角处均开有眼板，其中两个眼板均与水平调节缆绳连接，剩余一个位于连接板下方的眼板固定有第二垂向导向轮。
47.垂向移动系统带有垂向调节绞车，垂向调节绞车固定在安装平台上，垂向调节绞车上方固定有第一垂向导向轮，垂向调节缆绳从垂向调节绞车伸出，依次绕过第一垂向导向轮、第二垂向导向轮，与叶片上的绑扎带固定连接。
48.滑轮组的第三水平导向轮的两侧设置有叶片支架导向轮，在风机塔筒底部、叶片支架导向轮下方固定有叶片支架绞车，叶片支架绞车的位置与叶片支架导向轮相对应，两根导向缆绳分别从叶片导向支架绞车伸出，分别绕过各自对应的叶片支架导向轮后与叶片导向支架固定连接。
49.首先将需拆除的风机叶片调整到与风机塔筒平行的垂直状态，通过绞车将叶片导向支架沿风机塔筒拉到风机机舱的下部，启动叶片导向支架上的定位液压缸，通过定位液压缸将叶片导向支架固定到风机塔筒上。将叶片导向支架上的叶片夹具与风机叶片连接固定。
50.当风机叶片需要更换时，叶片导向支架夹紧叶片，操作人员进入风机机舱内，将叶片与风机机舱的轮毂脱离，风机叶片从风机机舱轮毂上拆除，打开风机叶片导向支架上的定位液压缸，叶片导向支架沿着风机塔筒下降，进而带动被拆除的叶片下降，同时通过拉放叶片支架绞车上的缆绳和垂向调节缆绳，将被拆除的叶片调整至水平状态，此时叶片导向支架及叶片的整体重量全部转移到垂向调节绞车上。
51.当拆除下来的风机叶片降落至风机基础上方时，再次启动叶片导向支架上的定位液压缸，叶片导向支架抱柱风机塔筒，将拆除下来的风机叶片固定在风机基础上方，以便操作人员将拆除下来的风机叶片与叶片固定夹相分离，拆除下来的风机叶片与叶片固定夹分离后，利用垂向调节绞车、第一水平调节绞车、第二水平调节绞车对叶片进行运输，将风机叶片运送至运输船上方，通过液压缸将叶片导向支架固定到风机塔筒上。
52.当需要将新的风机叶片安装到风机机舱的轮毂上时，可采用上述操作方案的反向
操作流程，待安装风机叶片通过运输船转运到与叶片导向架相对应的位置，此时待安装风机叶片呈水平状态放置。将待安装叶片与叶片导向支架连接，两组垂向调节缆绳分别与绑扎带固定连接，通过叶片支架绞车与垂向调节绞车相配合，将待安装叶片沿着风机塔筒垂直提升到风机机舱轮毂叶片安装位置附近，此时，待安装叶片由水平状态变为竖直状态。
53.操作人员进入风机机舱内，对待安装叶片进行安装，将待安装叶片与轮毂对接安装固定，完成新叶片安装工作。