用于风能设备的基座的制作方法

用于风能设备的基座的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于巩固风能设备、尤其是风能设备的基座区段与风能设备的基座的连接的方法，所述方法包括以下步骤：执行巩固措施，包括：制备风能设备的基座的表面的至少一个部段以用于安置钻孔机构；将多个孔借助于钻孔机构引入到准备的表面中直至预定的深度、优选地直至基座区段的锚定区段，将可硬化的材料引入到多个孔中，硬化孔中的引入的可硬化的材料，并且再制备设备基座的表面的至少一个部段。本发明尤其涉及一种用于巩固风能设备的方法，包括在风能设备运行期间借助于测量塔运动来早期识别风能设备的巩固需求。
【专利说明】用于风能设备的基座
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于巩固风能设备的方法。因此，本发明尤其涉及一种用于巩固风能设备的基座区段与风能设备的基座的连接的方法，包括下述步骤:执行巩固措施，包括将风能设备的基座的表面的至少一个部段制备用于安置钻孔机构，将多个孔借助于钻孔机构引入到制备好的表面中直至预定的深度、优选地直至基座区段的锚定区段，将可硬化的材料引入到多个孔中，硬化孔中的被引入的可硬化的材料，并且再制备设备基座的表面的至少一个部段。
【背景技术】
[0002]在优先权申请方面，由德国专利商标局查明参考文献WO 2010/084210 AUDE 37 33537 Al 和 DE 10 2008 032 184 Al。
[0003]在上文中已知的类型的方法用在风能设备中。这种巩固方法的必要性在于，风能设备由于变化的风向和风强而承受动态载荷。风能设备的塔典型地借助能够实施成基座区段的下部区域装入到混凝土基座中。在此，基座区段通常由钢或高强度的材料制成，基座混凝土在所述高强度的材料的周围硬化。由此形成力配合。由于风能设备的动态载荷，由于有错的安装或基座材料的不充分的硬化，在风能设备的使用时间增长的情况下，可能会更大程度地出现围绕基座区段的基座材料的松动，并且因此出现运动间隙和形成裂纹。由此，最终，在基座区段和基座之间的力配合变小的情况下，损坏稳固性。为了能够确保风能设备的继续运行，必需巩固风能设备，也就是说恢复基座区段和基座之间的足够的力配合。
[0004]已知一种方法，所述方法能够实现巩固风能设备的基座，而不必完全拆卸在基座之上的风能设备。这种方法从DE 10 2009 022 540.4中已知。在其基本特点方面，在那里公开的方法基于借助于一个或多个提升机构、例如液压机将整个风能设备提升到围绕风能设备的锚定区段形成的空腔的上部的间隙端部位置。在将风能设备提升并且固定在所述上部位置中之后，在注射法中，在位于上部的间隙端部位置中的锚定区段之下填充空腔，并且在硬化填充材料之后移除提升机构。

【发明内容】

[0005]在上文中描述的方法相对于风能设备的完全停机和拆卸表现出改进的可维护性的同时，关于维护时间和维护成本仍存在明显的改进潜力，所述维护时间和维护成本在已知的设备中位于几万欧元的范围中或者甚至明显更高。因此，本发明基于下述目的，提出一种开始提及类型的方法，所述方法在成本耗费小的情况下能够实现巩固风能设备，并且同时将风能设备的停机时间保持为尽可能小。
[0006]本发明在开始提及的类型的方法中根据第一方面通过下述步骤实现其所基于的目的:在风能设备运行期间借助于测量塔运动来早期识别风能设备的巩固需求。
[0007]该方面的特征和优选的实施方式同时是(本发明的在更下文中描述的第二和第三方面的)有利的改进形式。[0008]本发明使用下述知识:在下述时间点使用已知类型的方法:设备基座的损坏已经发展成，使得借助于提升的巩固是不可避免的。后期识别巩固需求的原因是多种多样的并且例如在于回填设备基座的上部区域的类型和方法，使得损坏和裂纹形成根本不会被识别或仅在后期被识别。本发明在此通过下述方式开始:本发明在风能设备运行期间使用测量塔运动以用于早期识别。优选地，早期识别在此包括借助于一个或多个长度变化传感器(行程检测器)来测量相对于风能设备的基座的竖直的塔运动，所述长度变化传感器定位在塔的迎风侧和/或背风侧或者是定位在塔的迎风侧和/或背风侧的。塔运动、尤其是竖直的塔运动是用于在风能设备的基座区段和设备基座之间存在运动间隙的重要指示。这种竖直的塔运动也在从外部还不可见任何裂纹或可能存在的裂纹由其他元件覆盖时就已经出现。以所述方式可能的是，确定风能设备的巩固需求，然而所述巩固需求具有使得避免借助于提升机构对风能设备的耗费的固定的程度。由此，由于提供提升设备不是必要的，不仅用于巩固风能设备的时间需求、而且成本耗费都明显减少。而执行早期识别能够以低的成本和时间耗费实现。
[0009]有利的实施方式尤其在从属权利要求和下面的实施方案中得出。
[0010]一个或多个长度变化传感器可选地每次安装以用于执行早期识别并且与塔和基座连接，或者替选地仅一次安装并且之后永久地处于其测量位置中。
[0011]根据方法的一个有利的改进形式，早期识别包括禁用风能设备、校准一个或多个长度变化传感器、激活风能设备、开始测量塔运动、以及只要由一个或多个长度变化传感器给出的值的波动低于预定的值、优选低于为Imm的值、尤其优选具有值0，就存储测量到的塔运动。
[0012]早期识别还优选地包括当所存储的塔运动具有为3mm或更小、尤其优选为Imm或更小的数值时，确定缺乏巩固措施的必要性。在这种确定的塔运动的情况下假定，虽然基座和基座区段之间的力配合的损坏已经出现，然而总体上风能设备的稳固性仍是足够的，以便能够在没有其他的保护措施的情况下继续运行。
[0013]优选地，根据本发明的方法包括下述步骤:借助于减去多个长度变化传感器(或一个长度变化传感器)的弹性引起的偏移来补偿所测量到的塔运动，并且存储经过补偿的塔运动。所述弹性引起的偏移的表现成塔壁的延伸的数值分别取决于所研究的设备类型，并且尤其也取决于塔直径、壁厚和基座区段在基座中的插入深度(Einspanntiefe)，所述插入深度理解成塔锚定在基座中的深度。
[0014]更优选地,借助于一个或多个千分表(Messuhren)来测量塔运动,所述千分表优选借助于磁性支架安装在风能设备的塔壁上、优选安装在风能设备的外壁上或者与其从基座起接触。这是优选的，因为测量人员因此不必承受主要存在于塔内部的安全危险。替选地，当测量能够在不存在人的情况下实施时，例如在预先永久安装的测量机构并且借助于远程操作的情况下，安装在风能设备的内部区域中是优选的。在该情况下，能够在减少外部干扰影响的情况下执行早期识别。
[0015]在该方法的另一个优选的实施方式中，所述方法包括下述步骤:测量驱动风能设备的风速，并且当风速为7.5m/s或更大、优选为lOm/s或更大时执行早期识别。已经证明的是，测量结果的可靠性、并且尤其还有基于塔运动给出的信息在风速为7.5m/s或更大、优选为10m/s或更大时是非常好的。[0016]根据本发明的方法更优选地包括在测量塔运动期间监控风能设备的吊舱位置，当确定吊舱位置优选在5°或更大的范围中改变时中断对塔运动的测量过程，将一个或多个长度变化传感器在塔的改变后的迎风侧和/或改变后的背风侧上根据吊舱位置的改变来重新定位，以及重新开始测量塔运动。为了使通过测量竖直的塔运动得到的信息尽可能最大化，根据所述实施方式要注意的是，在测量过程期间用于固定地与塔和基座连接的长度变化传感器的条件保持恒定。如果吊舱位置发生改变，那么风来自于另一侧并且塔壁的另一区段(即在新的迎风侧或背风侧上的另一区段)与事先安装有传感器的区段相比将更强地运动。现代的风能设备具有用于确定风向的传感装置和用于使吊舱位置匹配于可改变的风向的控制系统。优选地，对一个或多个长度变化传感器的定位通过与控制系统或吊舱位置和/或风向的光学显示器的通信来进行并且匹配于此。
[0017]优选地，测量塔运动的步骤实施三次并且包括形成对塔运动的已完成的三次测量的平均值的步骤。虽然测量常常也能够多于三次进行，但是已证明的是，在合理的总的时间耗费的情况下根据三次重复测量提供高水平的信息。
[0018]根据本发明的方法优选地通过下述方式改进:制备的步骤包括制备设备基座的表面的内部部段和外部部段和/或包括例如借助于移除密封层或覆盖层来露出基座材料，和/或用保护薄膜覆盖塔壁的邻接于基座设置的区域。
[0019]本发明通过下述方式在开始提及的类型的方法中根据第二方面实现其所基于的目的:引入多个孔的步骤包括沿着在风能设备的塔外的环周引入10至40个孔、优选20个孔，以及沿着在风能设备的塔内的环周引入10至40个孔、优选20个孔。
[0020]根据本发明的第二方面的特征和实施方式同时是本发明的根据(在更上文中描述的)第一方面的以及(在更下文中描述的)第三方面的有利的改进形式。已经令人惊奇地证实，从基座表面向下引入的用于实施注射法的孔的数量对巩固的质量具有决定性的影响。如果相邻的注射孔之间的间距过大，那么在孔之间水平伸展的基座损坏、间隙或裂纹可能不会由注射孔达到并且随后不会或仅不充分地由填充材料填充。如果相邻的注射孔之间的间距选择得过小，就必须承受用于安放孔的过大的工作耗费和时间耗费。因此，尤其优选地，取决于设备直径来设置孔的在上文中提及的数量。此外，证实为尤其有利的是，不仅从设备塔的外部、而且从设备塔的内部向下钻孔到基座中，因为由此实现注射入口的均匀的分布，并且同时能够发现一相对于基座的横截面一在外部和向内部延伸的基座损坏、间隙或裂纹以用于用注射材料填充。
[0021]优选地，该方法包括下述步骤:
[0022]-用内窥镜检查每个引入到基座中的孔；
[0023]-确定:孔是否延伸直至风能设备的锚定区段；并且
[0024]-确定:孔是否不具有污物，尤其是呈水和/或颗粒的形式的污物。
[0025]该方法通过下述方式有利地改进:所述方法包括一个、多个或全部下述步骤:
[0026]-当确定污物时，借助于冲洗和/或吹扫来清洁孔，
[0027]-当孔还没有延伸直至风能设备的锚定区段时，增大孔深，
[0028]-重复用内窥镜检查的步骤。
[0029]在此，用内窥镜检查具有双重功能，所述双重功能一方面能够实现评定:风能设备的锚定区段是否由注射孔达到。另一方面，能够实现评估:注射孔和所发现的空腔是否充分地不具有湿气和污物，以便能够引入注射材料，而不会在接下来的过程中危害硬化和可靠地形成力配合。
[0030]本发明通过下述方式根据本发明的第三方面实现其所基于的目的:作为可硬化的材料将低粘性的环氧树脂、优选将耐高压的和/或高抗张的和/或抗湿气的环氧树脂引入到多个孔中。根据本发明的第三方面的特征和实施方式同时是本发明的根据本发明的(在更上文描述的)第一和第二方面的改进形式。
[0031]将低粘性的性能在当前情况下理解成存在400mPa S、优选为350mPa s和更小、尤其优选在IOOmPa s和更小的范围中的混合粘度。
[0032]在本文中将混合粘度理解成环氧树脂在混合的、没有硬化的状态中在优选为18-25 °C的温度下的粘度。
[0033]将耐高压的性能在本文中理解成在硬化的状态中、优选在7天之后在至少为4°C时，耐压强度在35N/mm2或更大的范围中、优选在45N/mm2或更大的范围中、尤其优选在70N/mm2或更大的范围中。耐压强度的确定例如能够根据DIN EN196T1或根据ASTM D695来进行。
[0034]将高抗张在本文中理解成在硬化的状态中、优选在7天之后，拉伸强度为在35N/mm2或更大的范围中、尤其优选在45N/mm2或更大的范围中。拉伸强度的确定例如根据DIN53455或根据ASTM D-638来进行。
[0035]将抗湿气的性能在本文中理解成抵抗吸水的特性。优选地，吸水在7天之后、在24小时的时间段中在持续的水接触的情况下为2%的吸收或更少、优选为0.3%的吸收或更小。吸水的确定例如根据ASTM D-570来进行。监控吸收性能首先对于硬化期间的观察时间段来说是重要的。只要环氧树脂硬化，材料就能够视作为是水密的。
[0036]优选的，本发明通过下述方式来改进:混合由两种或多种组分构成的环氧树脂。
[0037]优选地，在根据本发明的方法中再制备设备基座的表面的至少一个部段包括借助于用塑料改性的、水泥粘结的砂浆填充基座的露出的区域来对基座的表面重新成型。这种砂衆也称作为PCC砂衆(Polymer Cement Concrete,聚合物水泥混凝土)。这种PCC砂衆的特别的优点在于，所述PCC砂浆也在动态的交变载荷下硬化，而不会丧失其功能。优选地，塑料改性的、水泥粘结的砂浆具有例如根据EN 12190确定的为45N/mm2或更大的耐压强度和/或例如根据EN 13412确定的在20kN/mm2 (Gpa)或更大的范围中的弹性模量。这种砂浆能够选自根据DIN EN1504-3的R4级或根据DafStb保护和修理规则的载荷能力级M3。
【专利附图】

【附图说明】
[0038]本发明在下文中根据优选的实施例参考本发明的不同的方面并且参考所附的附图来详细阐述。附图示出:
[0039]图1示出根据本发明的方法的流程图的第一部分；并且
[0040]图2示出根据本发明的方法的流程图的第二部分。
【具体实施方式】
[0041]方法在步骤I中开始。此后首先作为步骤3禁用风能设备。在步骤5中将一个或多个长度变化传感器可选地安装在风能设备的塔壁上或安装在基座上并且分别与其他的部分连接。此外，在步骤5中校准一个或多个长度变化传感器。在步骤7中，进行风速的确定。可选地(没有示出地)，在仍激活的风能设备中进行风速的确定，并且当在步骤9中测量到大于或等于7.5m/s、优选大于或等于lOm/s的风速时，那么才根据步骤3禁用风能设备。如果确定出小于7.5m/s或优选小于10m/s的速度,在步骤7中继续确定风速。
[0042]如果存在足够高的风速并且禁用风能设备，那么在步骤11中启动风能设备并且通过长度变化传感器来测量竖直的塔运动。同时或基本上同时在步骤15中开始对吊舱位置的改变进行监控或测量。在之后所示出的步骤中监控:是否出现吊舱的角度改变或位置改变。如果是这种情况，那么中断测量并且针对新的吊舱位置重复步骤5至11。为此，必须在必要时将已安装的长度改变传感器拆卸并且重新安装在新的迎风侧或背风侧。可选地，为此设有引导机械装置以用于简单地枢转和重新定位传感器。
[0043]对于在步骤13中在测量过程的整个时间期间确定吊舱的基本上恒定的角度或恒定的吊舱位置的情况，测量在步骤17中正常结束。在步骤19中借助于减去设备典型的并且预定的弹性引起的竖直的运动分量来进行对实际的竖直的塔运动的补偿计算。
[0044]在步骤21中存储步骤11至19中的(可选地)经过补偿的测量结果，优选地通过存储在电子数据载体上进行。
[0045]如果在步骤21中存储的结果表示大于或等于3_、尤其优选大于或等于1_的竖直的塔运动，开始执行根据步骤101的巩固措施(参见随后的图2)。如果在步骤21中存储的值表示小于3_、优选小于1_的竖直的塔运动,那么在步骤25中输出通知:不存在巩固需求，并且该方法在步骤27中结束。
[0046]在图2中示意地示出巩固过程。首先，巩固在步骤101中开始。步骤103示出制备风能设备的基座的表面的至少一个部段以用于安置钻孔机构。在步骤105中将多个孔借助于钻孔机构引入到准备好的表面中直至预定的深度、优选直至风能设备的基座区段的锚定区段。最晚至步骤105开始，应当禁用风能设备。可选地，紧接着根据步骤106、108、110、112的引入多个孔的是内窥镜检查过程。通过虚线作为步骤105b标识的内窥镜检查的步骤在步骤106中包括用内窥镜检查每个引入到基座中的孔、优选借助于插入光学内窥镜来检查。在此，内窥镜具有双重功能；如果在步骤108a中确定:还没有达到预定的孔深、并且尤其是风能设备的基座区段的锚定区段，那么在步骤110中通过例如以预设的间隔重新安置钻孔机构来增大孔深。
[0047]随后,重新根据步骤106用内窥镜检查。如果在步骤108b中确定,安置的孔还没有充分地移除水和/或污物，那么在步骤112中借助于冲洗和/或吹扫来进行对孔的重新清洁。随后，重复根据步骤106的内窥镜检查过程。步骤108、108b能够同时进行，步骤110、112优选依次进行。
[0048]在将孔引入到基座中并且可选地在根据步骤105b执行内窥镜检查过程之后，根据步骤107将注射材料填充到安置的孔中。优选借助于注射封隔器(Injeketionspackern)来开始。作为注射材料优选使用低粘性的、耐高压的和高抗张的环氧树脂。为此提供给本领域技术人员的例如是MC-Bauchemie公司的材料MC DUR1264FF或Sika Construction的
SIKADUR?35 H1-MOD-LV 以及 WEBAC Chemie 的 alternativ WEBAC?4170。此
夕卜，对于本领域技术人员容易可行的是，根据之前描述的标准并且必要时根据执行初步测试来选择合适的环氧树脂并且分别相应于有利的制造说明来准备。考虑分别规定的混合t匕、温度和转速，由两个或更多的组分搅拌制造这种环氧树脂并且借助于注射封隔器来注射。
[0049]在步骤109中确定，注射材料是否从其他的安置的注射开口中的一个中或者从露出的间隙中溢出。如果这不是这种情况，那么继续或者重复步骤107。如果注射材料溢出，那么在步骤111中记录，a)在哪里注入注射材料，和b)注射材料在哪里溢出。随后，在步骤113中继续用注射材料填充下一个、即优选相邻的注射孔口。可选地，对每个安置的孔口执行类似于步骤107、109、111的方法。以这种方式记录，填入的材料如何在基座表面之下扩散，这允许一方面得到关于注射材料的填充量的结论，并且另一方面得到关于填充材料的扩散路径的结论。
[0050]如果在步骤115中确定，已经将注射材料填入到全部安置的孔中，那么在步骤117中控制，全部孔是否已经被完全填充或是否需要再次压入。如果需要再次压入，那么重复步骤107至117。由此确保完全压入。
[0051]在步骤119中进行注射材料的硬化。步骤121包括再加工或再制备设备基座的表面的至少一个部段，尤其是其为了安置孔而露出的部段。这优选在步骤114中包括借助于用塑料改性的、水泥粘结的砂浆以及必要时其他的材料、例如粘附桥填充基座的露出的区域来对基座的表面重新成型。随后，在步骤116中硬化砂浆或填充的材料并且在步骤118中激活风能设备。通过根据本发明提出的塑料改性的、水泥粘结的砂浆能够同时执行二者，因为砂衆也能够在动态载荷下实现功能可罪的硬化。最后，在步骤120中方法结束。
【权利要求】
1.一种用于巩固风能设备、尤其是所述风能设备的基座区段与所述风能设备的基座的连接的方法，所述方法包括下述步骤: -执行巩固措施，包括: -制备所述风能设备的基座的表面的至少一个部段以用于安置钻孔机构； -借助于所述钻孔机构将多个孔引入到制备好的表面中直至预定的深度、优选直至所述基座区段的锚定区段； -将能硬化的材料引入到多个所述孔中； -硬化在所述孔中引入的、所述能硬化的材料；并且 -再制备设备基座的表面的至少一个部段， 其特征在于， -在所述风能设备运行期间借助于测量塔运动来执行对所述风能设备的巩固需求的早期识别。
2.根据权利要求1所述的方法， 其中所述早期识别包括: -借助于一个或多个长度变化传感器测量相对于所述风能设备的所述基座的竖直的塔运动，所述长度变化传感器定位在塔的迎风侧和/或背风侧上。
3.根据权利要求1或2所述的方法， 其中所述早期识别包括: -禁用所述风能设备； -校准一个或多个所述长度变化传感器； -激活所述风能设备； -开始测量塔运动；以及 -只要由一个或多个长度变化传感器输出的值的波动小于预定值、优选小于为1mm的值、尤其优选具有值零，就存储所测量到的塔运动。
4.根据权利要求3所述的方法， 其中所述早期识别包括: -当所存储的塔运动小于3_、优选1_的数值时，确定缺乏巩固措施的必要性。
5.根据权利要求3或4所述的方法， 包括下述步骤: -借助于减去所述长度变化传感器的弹性引起的偏移来补偿所测量到的塔运动；并且 -存储经过补偿的塔运动。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其中借助于一个或多个千分表来进行对塔运动的测量，所述千分表优选借助于磁性支架尤其优选在内部安装在所述风能设备的塔壁上或是借助于磁性支架尤其优选在内部安装在所述风能设备的塔壁上的。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 包括下述步骤: -测量驱动所述风能设备的风速；并且 -当风速为7.5m/s或更大、优选为lOm/s或更大时，执行所述早期识别。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 包括下述步骤: -在测量所述塔运动期间监控所述风能设备的吊舱位置； -当确定所述吊舱位置优选在5°或更大的范围中改变时，中断对所述塔运动的测量过程； -根据吊舱位置的改变将一个或多个长度变化传感器重新定位在塔的迎风侧和/或背风侧上；并且 -重新开始测量所述塔运动。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其中测量所述塔运动的步骤执行三次，并且包括下述步骤: -形成对所述塔运动的三次完成的测量的平均值。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其中制备的步骤 -包括制备所述设备基座的表面的外部部段和内部部段；和/或 -包括露出基座材料，例如借助于移除密封层或覆盖层；和/或 -用保护薄膜覆盖塔壁的邻接于所述基座设置的区域。
11.根据权利要求1的前序部分或根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其中引入多个所述孔的步骤包括沿着在所述风能设备的塔外的环周引入10至40个孔、优选20个孔，以及沿着在所述风能设备的塔内的环周引入10至30个孔、优选20个孔。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 包括下述步骤: -用内窥镜检查每个引入到所述基座中的孔； -确定:所述孔是否延伸直至所述风能设备的锚定区段；以及 -确定:所述孔是否不具有污物，尤其是呈水和/或颗粒的形式的污物。
13.根据权利要求12所述的方法， 包括一个或多个或全部下述步骤: -当确定污物时，借助于冲洗和/或吹扫来清洁所述孔； -当所述孔还没有延伸直至所述风能设备的所述锚定区段时，增大孔深；和/或 -重复用内窥镜检查的步骤。
14.根据权利要求1的前序部分或者根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其中作为能硬化的材料将低粘性的环氧树脂、优选将耐高压的和/或高抗张的和/或抗湿气的环氧树脂引入到多个所述孔中。
15.根据权利要求14所述的方法， 其中所述环氧树脂由两种或多种组分混合。
16.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其中再制备所述设备基座的表面的至少一个部段包括: -借助于用塑料改性的、水泥粘结的砂浆填充所述基座的露出的区域来对所述基座的表面重新成形。
【文档编号】E02D27/42GK104011297SQ201280063991
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年11月29日 优先权日:2011年12月22日
【发明者】马库斯·福格尔 申请人:乌本产权有限公司