风力发电机的部件更换装置、系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种风力发电机的部件更换装置，该部件更换装置包括底座和设置在该底座上的吊装机构，在所述底座上设置有牵引提升部，该牵引提升部与设置在所述塔筒上预定位置的第一牵引连接部通过牵引连接体连接，以牵引的方式带动所述部件更换装置沿着所述塔筒向上移动。此外，本发明还提供了一种风力发电机的部件更换系统及方法。通过本发明的风力发电机的部件更换装置、系统及方法，使得部件更换装置的提升机构更加简单，制造成本变低，并且在提升部件更换装置的过程中，减少了对大型起重设备的依赖，降低了安装成本。
【专利说明】风力发电机的部件更换装置、系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种部件更换装置、系统及方法，尤其涉及一种风力发电机的部件更换装置、系统及方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，对风力发电机的部件进行更换时，采用的主要是吊机，经济成本很高，在某些特殊环境(如山区、海上等)中的施工受限。
[0003]如图1所示，其为现有技术的风力发电机的部件更换装置的结构示意图，该部件更换装置整体上分为吊机200和攀爬结构100。吊机200为单立柱全回转吊机，与攀爬结构100上部分101焊接。攀爬结构100分为上下两个部分，上部分101与吊机200连接，上部分101的上方设置有液压装置和配重块108 ;下部分102和上部分101通过液压油缸109连接。通过液压油缸109伸缩使整体结构爬升到塔筒顶部，利用吊机200起吊设备，下放到船舶上。
[0004]现有技术的部件更换装置的缺点为:液压攀爬机构结构复杂，成本较高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种风力发电机的部件更换装置、系统及方法，使得能够简化用于提升部件更换装置的提升机构，降低制造成本，并且在提升部件更换装置的过程中，减少对大型起重设备的依赖，降低安装成本。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种风力发电机的部件更换装置，该部件更换装置包括底座和设置在该底座上的吊装机构，在所述底座上设置有牵引提升部，该牵引提升部与设置在所述塔筒上预定位置的第一牵引连接部通过牵引连接体连接，以牵引的方式带动所述部件更换装置沿着所述塔筒向上移动。
[0007]本发明还提供了一种风力发电机的部件更换系统，其包括部件更换装置和固定在塔筒上的吊装辅助部，所述第一牵引连接部设置在所述吊装辅助部上。
[0008]本发明又提供了一种风力发电机的部件更换系统，其包括部件更换装置和固定在塔筒上的吊装辅助部，所述第一牵引连接部设置在所述吊装辅助部上，所述吊装辅助部上还设置有所述固定孔。
[0009]本发明又提供了一种风力发电机的风力发电机的部件更换方法，该部件更换方法使用的部件更换装置包括底座和设置在该底座上的吊装机构，在所述底座上设置有牵引提升部，该部件更换方法包括:
[0010]组装部件更换装置；
[0011]将从部件更换装置的牵引提升部引出的牵引连接体连接到设置在所述吊装辅助部上的第一牵引连接部；
[0012]牵引提升部通过牵引的方式带动所述部件更换装置沿着所述塔筒向上移动至预定位置；[0013]将所述部件更换装置固定在所述预定位置，开始部件更换作业。
[0014]通过本发明的风力发电机的部件更换装置、系统及方法，使得部件更换装置的提升机构更加简单，制造成本变低，并且在提升部件更换装置的过程中，减少了对大型起重设备的依赖，降低了安装成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中:
[0016]图1为现有技术的风力发电机的部件更换装置的结构示意图；
[0017]图2为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的整体结构示意图；
[0018]图3为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的应用示意图一；
[0019]图4为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的应用示意图二 ；
[0020]图5为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的底座的整体结构示意图；
[0021]图6为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的底座的拆分结构示意图
[0022]图7为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的底座的拆分结构示意图-* ;
[0023]图8为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的液压伸缩部的结构示意图一；
[0024]图9为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的液压伸缩部的结构示意图二 ；
[0025]图10为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的吊装机构的局部结构示意图；
[0026]图11为本发明实施例二的风力发电机的部件更换系统的吊装辅助部的结构示意图一；
[0027]图12为本发明实施例二的风力发电机的部件更换系统的吊装辅助部的结构示意图二。
[0028]附图标号说明:
[0029]100-攀爬结构；200-吊机；101-上部分；102_下部分；108_配重块；109_液压油缸；1-底座；2-吊装机构；3-塔筒；4 ;第一牵引连接部；5_牵引连接体；11_牵引提升部；111-卷扬机；112_第二牵引连接部；113_塔筒防护轮；114_液压伸缩部；115_对接孔；116-接插销；211-对接点；251-液压支撑座；21_门架机构；22_提升机；23_吊钩；24_门架安装支座；25_液压支撑部件；41_第一牵引连接部；411_第一滑轮；412_上加强环；413-下加强环；414_固定孔；415_中间环体；416_加强筋；1121_第二滑轮；1122_牵引线固定点；1141-液压缸；1142-连接杆；1143-支撑杆。
【具体实施方式】
[0030]以下，将参照附图来详细说明本发明的实施例。
[0031]实施例一[0032]本实施例为风力发电机的部件更换装置的实施例，下面将从以下几个方面来逐一介绍风力发电机的部件更换装置。
[0033](I)整体结构
[0034]下面结合图2至4说明一下本实施例的部件更换装置的整体结构，如图2和图3所示，本实施例的风力发电机的部件更换装置包括底座I和设置在该底座上的吊装机构2，在所述底座上设置有牵弓I提升部11，该牵引提升部11与设置在所述塔筒3上预定位置的第一牵引连接部4通过牵引连接体5连接，以牵引的方式带动所述部件更换装置沿着所述塔筒3向上移动。
[0035]图3其示出了部件更换装置在牵引上升过程中的状态，而图4则示出了部件更换装置到达预定位置，并固定后的状态。
[0036]通过图2至图4可以看出，与现有技术的液压攀爬机构相比，本实施例的部件更换装置的提升机构更为简单，制造成本较低，并且在提升部件更换装置的过程中，不需要大型起重设备，安装成本较低。
[0037](2)牵引提升部
[0038]参见图2至图5，其中，图5为本发明实施例一的风力发电机的部件更换装置的底座的整体结构示意图，其从俯视角度示出了设置在底座上的牵引提升部的结构。牵引提升部11和牵引连接体5为提升部件更换装置的主要部件，牵引提升部11可以包括卷扬机111和第二牵引连接部112(如图5所示)，牵引连接体5可以为牵引线5，更具体地，牵引线5可以采用钢丝牵引线，如图3所示，第一牵引连接部4可以具体为第一滑轮机构41，牵引线5从卷扬机111引出，经过第一滑轮机构41，固定在第二牵引连接部112上。
[0039]通过采用滑轮机构、卷扬机和钢丝牵引线的组合，便于提升整个部件更换装置。
[0040]进一步地，可以采用如图3所示出的结构，第一滑轮机构41包括多个第一滑轮411(例如，图3中示出了 2个滑轮)，第二牵引连接部112包括至少一个第二滑轮1121和一个牵引线固定点1122 (该牵引线固定点也可以为滑轮，只是其作为牵引线一端的固定点)，牵引线5从所述卷扬机111引出，交替经过第一滑轮411和第二滑轮1121，固定在在牵引线固定点1122上。如图3所示，牵引线5从卷扬机111引出后，交替穿过三个滑轮，即塔筒上部的两个滑轮411和底座上的一个滑轮1121，最终固定在作为牵引线固定点1122的滑轮上，从图中可以看出，形成了并排4根牵引线。
[0041]通过多个滑轮的组合，使得牵引线能够在底座的滑轮和塔筒的滑轮之间交错，进而使得在部件更换装置的提升的过程中，牵引力能够均衡地作用在底座上。
[0042]此外，所述牵引提升部11可以为多个，对称设置在所述底座上，与多个所述第一牵引连接部41对应连接。如图2和图3所示，牵引提升部11设置在底座的左右对称的部位，图中所示，共设置了两个牵引提升部11，这样在提升的过程中，能够使整个底座平稳上升。
[0043](3)底座
[0044]如图2和图3所示本实施例的底座上可以形成有环绕塔筒的开口，在更换装置沿着塔筒上升的过程中，开口的内壁与塔筒之间留有间隙。
[0045]由于开口的内壁与塔筒之间留有间隙，在整个更换机构上升的过程中，开口的内壁不会与塔筒的表面发生接触，能够避免损伤塔筒的表面涂层。相反，现有技术的攀爬机构，在其爬升的过程中，要不断地与塔筒的内壁发生大摩擦力的接触，会严重损伤塔筒的表面涂层，而这种缺陷，在本实施例中是不存在的。
[0046]此外，如图5所示，在开口的内壁上还可以设置有塔筒防护轮113，塔筒防护轮113可以采用橡胶轮。在更换机构上升的过程中，通过塔筒防护轮113与塔筒表面接触，可以提高提升过程中的稳定性，并且不会损伤塔筒的表面涂层。
[0047]此外，更换装置提升到达预定位置后，可以采用如下方式固定:在开口的内壁中可以设置有液压伸缩部114，在部件更换装置沿着塔筒上升的过程中，液压伸缩部114处于收缩状态，当部件更换装置上升到塔筒的预定位置后，液压伸缩部114切换为伸出状态，将底座固定到塔筒上。固定方式可以采用直接抵靠压紧的方式，也可以使液压伸缩部114插入到预设的孔中等。
[0048]进一步地，结合图8和图9来进一步说明液压伸缩部114较为优选的结构，图8所示的状态为液压伸缩部114处于收缩状态，图9所示的状态为液压伸缩部114处于伸出状态。如图8和图9所不,液压伸缩部114可以米用如下结构:液压伸缩部114包括液压缸1141和与该液压缸连接的伸缩杆,液压缸设置在底座内，开口的内壁上设置有伸缩孔，在部件更换装置沿着塔筒上升的过程中，伸缩杆全部或部分收缩到伸缩孔中，当部件更换装置上升到预定位置后，伸缩杆从伸缩孔中伸出，插入到预先设置在塔筒的预定位置处的固定孔中。
[0049]更优选地，伸缩杆可以包括与液压缸连接的连接杆1142和设置该连接杆前端的支撑杆1143，当部件更换装置上升到预定位置后，支撑杆1143从伸缩孔中伸出，支撑杆1143的一端插入到预先设置在塔筒的预定位置处的固定孔中，支撑杆1143的另一端处于伸缩孔中。支撑杆可以采用钢柱，其直径大于伸缩杆。
[0050]通过这样的结构，作为固定部件的液压伸缩部，在提升的过程中，不会接触到塔筒的表面，避免了对塔筒表面的损伤。进一步地，通过将伸缩杆插入到塔筒的预定位置处设置固定孔来固定部件更换装置，使得固定方式更加简单且可靠。此外，通过采用刚性较强的支撑杆作为固定支撑部件，能够使部件更换装置的更加稳定地固定在塔筒的预定位置处。
[0051]此外，如图6和图7所示，底座可以由前半两部分和后半部分对接而成，如图6所示，在所述前半部分上设置有对接孔115，如图7所示在所述后半部分上设置有接插销116。这样的可拆分的结构更加便于运输和安装。
[0052](4)吊装机构
[0053]如图2和图3所示，本实施例的更换装置的吊装机构2可以包括门架机构21和设置在门架机构前端的提升机22以及吊钩23。如图10所示，优选地，提升机22以及吊钩23可以设置为能够沿着该门架机构前端的横梁移动。此外，如图2和图5所示，门架机构的底端可以通过门架安装支座24枢接在底座上，门架机构的两个侧边通过多个液压支撑部件25与底座I连接，底座上还可以配置用于连接液压支撑部件的液压支撑座251。这样，门架机构配合液压支撑部件，可以以安装支座24为轴，在上下方向的一定范围内进行运动。
[0054]在本实施例中，由于在吊装机构中采用了门架机构，在提升更换装置的过程中，吊装机构不会阻碍更换装置的上升。此外，通过多个液压支撑部件来支撑门架机构，充分利用了底座来进行吊装支撑，从而可以大大提高吊装机构的吊装能力，并且不需要在吊钩相反一侧的底座上设置配重物，使更换装置的结构更加简单化。[0055]此外，门架机构可以采用两部分对接而成的结构，对接点位于所述门架机构的两个侧边上，对接方式采用螺栓固定的方式。如图2所示在对接点211处，通过螺栓将前后两部分对接而成，采用这样的结构，更加利于装配和运输。
[0056]实施例二
[0057]本实施例为风力发电机的部件更换系统的实施例。
[0058]如图3、图11和图12所示，本实施例的风力发电机的部件更换系统包括两部分，一般分为上述实施例一中的风力发电机的部件更换部件，另一部分为固定在塔筒上的吊装辅助部4，第一牵引连接部41设置在吊装辅助部4上。此外，该吊装辅助部上还可以设置有固定孔414。
[0059]通过在塔筒的上部安装该吊装辅助部件，不必为了固定或提升部件更换装置而改造机舱底座、机舱罩等，从而节省了成本。并且在安装部件更换装置的过程中，也减少了对大型起重设备等的依赖。
[0060]进一步地，如图11和图12所示，图11和图12从不同角度示除了吊装辅助部4的结构，吊装辅助部4可以具体为环形部件，包括上加强环412、下加强环413以及中间环体415，在上加强环和下加强环之间还设有多个加强筋416，上加强环为片状结构，第一牵引连接部设置上加强环412的下表面，如图11所示，在上加强环412的下表面设置有第一滑轮411。
[0061]通过这样结构，可以使得吊装辅助部牢固地固定在塔筒的上部，进而能够更加稳固地提升或固定部件更换装置。
[0062]此外，如图2所示，在上加强环的上表面还可以设置有踏板和护栏，便于人员尽心吊装作业等。
[0063]实施例三
[0064]本实施例为风力发电机的部件更换方法的实施例。
[0065]本实施例的部件更换方法包括如下步骤:
[0066]步骤1:组装部件更换装置，该步骤具体为:例如，将处于拆分状态的底座或者门架机构组装，并使得底座中间的开口套在塔筒上。
[0067]步骤2:将从部件更换装置的牵引提升部引出的牵引连接体连接到设置在吊装辅助部上的第一牵引连接部。
[0068]其中，牵引提升部可以包括卷扬机和第二牵引连接部，牵引连接体可以为牵引线，第一牵引连接部可以为第一滑轮机构，在这种情况下，该步骤可以具体为:将牵引线从卷扬机引出，经过第一滑轮机构，并固定在第二牵引连接部上。
[0069]进一步地，第一滑轮机构可以包括多个第一滑轮，第二牵引连接部可以包括至少一个第二滑轮和一个牵引线固定点，在这种情况下，该步骤可以具体为:将牵引线从卷扬机引出，交替经过第一滑轮和第二滑轮，固定在在牵引线固定点上。
[0070]步骤3:牵引提升部通过牵引的方式带动部件更换装置沿着塔筒向上移动至预定位置。
[0071 ] 其中，在底座上可以形成有环绕塔筒的开口，在更换装置沿着塔筒上升的过程中，开口的内壁与塔筒之间留有间隙，在开口的内壁中还可以设置有液压伸缩部，在部件更换装置沿着塔筒上升的过程中，液压伸缩部处于收缩状态，当部件更换装置上升到塔筒的预定位置后，液压伸缩部切换为伸出状态，将底座固定到吊装辅助部上。
[0072]进一步地，液压伸缩部还可以包括液压缸和与该液压缸连接伸缩杆，液压缸设置在底座内，开口的内壁上设置有伸缩孔，在部件更换装置沿着塔筒上升的过程中，伸缩杆全部或部分收缩到伸缩孔中，当部件更换装置上升到预定位置后，伸缩杆从伸缩孔中伸出，插入到吊装辅助部的固定孔中。
[0073]步骤4:将部件更换装置固定在预定位置，开始部件更换作业。
[0074]此外，在上述步骤之外，还可以包括通过机舱内吊机或地面吊机将踏板和护栏装配到上述的吊装辅助部上的操作。
[0075]通过以上各个实施例对本发明的技术方案进行了详细的描述，其中，塔筒不限于圆形塔筒，可以为任意形状的塔筒，相应的，部件更换系统的底座也可以根据塔筒的形状而对应制作。对于将部件更换装置提升到塔筒上部的牵引方式，不限于卷扬机配合牵引线的方式，可以采用任何能够实现牵引的设备，也可以采用例如带状牵引体等来替代牵引线。
[0076]尽管已参照优选实施例表示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，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，可以对这些实施例进行各种修改和变换。
【权利要求】
1.一种风力发电机的部件更换装置，其特征在于，该部件更换装置包括底座和设置在该底座上的吊装机构，在所述底座上设置有牵引提升部，该牵引提升部与设置在所述塔筒上预定位置的第一牵引连接部通过牵引连接体连接，以牵引的方式带动所述部件更换装置沿着所述塔筒向上移动。
2.根据权利要求1所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述牵引提升部包括卷扬机和第二牵引连接部，所述牵引连接体为牵引线，所述第一牵引连接部为第一滑轮机构，牵引线从所述卷扬机引出，经过所述第一滑轮机构，固定在所述第二牵引连接部上。
3.根据权利要求2所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述第一滑轮机构包括多个第一滑轮，所述第二牵引连接部包括至少一个第二滑轮和一个牵引线固定点，所述牵引线从所述卷扬机引出，交替经过所述第一滑轮和所述第二滑轮，固定在在所述牵引线固定点上。
4.根据权利要求1所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述牵引提升部为多个，对称设置在所述底座上，与多个所述第一牵引连接部对应连接。
5.根据权利要求1所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述吊装机构包括门架机构和设置在门架机构前端的提升机以及吊钩。
6.根据权利要求1所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述门架机构的底端通过门架安装支座枢接 在所述底座上，所述门架机构的两个侧边通过多个液压支撑部件与所述底座连接。
7.根据权利要求5所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述提升机可横向移动地设置在所述门架机构的前端的横梁上。
8.根据权利要求1所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，在所述底座上形成有环绕塔筒的开口，在所述更换装置沿着所述塔筒上升的过程中，所述开口的内壁与所述塔筒之间留有间隙。
9.根据权利要求8所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，在所述开口的内壁上设置有塔筒防护轮。
10.根据权利要求8所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，在所述开口的内壁中设置有液压伸缩部，在所述部件更换装置沿着所述塔筒上升的过程中，所述液压伸缩部处于收缩状态，当所述部件更换装置上升到塔筒的所述预定位置后，所述液压伸缩部切换为伸出状态，将所述底座固定到所述塔筒上。
11.根据权利要求10所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述液压伸缩部包括液压缸和与该液压缸连接的伸缩杆，所述液压缸设置在所述底座内，所述开口的内壁上设置有伸缩孔，在所述部件更换装置沿着所述塔筒上升的过程中，所述伸缩杆全部或部分收缩到所述伸缩孔中，当所述部件更换装置上升到所述预定位置后，所述伸缩杆从所述伸缩孔中伸出，插入到预先设置在所述塔筒的预定位置处的固定孔中。
12.根据权利要求11所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述伸缩杆包括与液压缸连接的连接杆和设置该连接杆前端的支撑杆，当所述部件更换装置上升到预定位置后，所述支撑杆从所述伸缩孔中伸出，所述支撑杆的一端插入到预先设置在所述塔筒的预定位置处的固定孔中，所述支撑杆的另一端处于所述伸缩孔中。
13.根据权利要求1所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述底座由前半两部分和后半部分对接而成，在所述前半部分上设置有对接孔，在所述后半部分上设置有接插销。
14.根据权利要求5所述的风力发电机的部件更换装置，其特征在于，所述门架机构由两部分对接而成，对接点位于所述门架机构的两个侧边上，对接方式采用螺栓固定的方式。
15.一种风力发电机的部件更换系统，其特征在于，其包括权利要求1-13所述的部件更换装置和固定在塔筒上的吊装辅助部，所述第一牵引连接部设置在所述吊装辅助部上。
16.一种风力发电机的部件更换系统，其特征在于，其包括权利要求12的部件更换装置和固定在塔筒上的吊装辅助部，所述第一牵引连接部设置在所述吊装辅助部上，所述吊装辅助部上还设置有所述固定孔。
17.根据权利要求16所述的风力发电机的部件更换系统，其特征在于，所述吊装辅助部为环形部件，包括上加强环、下加强环以及中间环体，在所述上加强环和所述下加强环之间还设有多个加强筋，所述上加强环为片状结构，所述第一牵引连接部设置所述上加强环的下表面。
18.根据权利要求17所述的风力发电机的部件更换系统，其特征在于，在所述上加强环的上表面设置有踏板和护栏。
19.一种风力发电机的部件更换方法，其特征在于，该部件更换方法使用的部件更换装置包括底座和设 置在该底座上的吊装机构，在所述底座上设置有牵引提升部，该部件更换方法包括: 组装部件更换装置； 将从部件更换装置的牵引提升部引出的牵引连接体连接到设置在所述吊装辅助部上的第一牵引连接部； 牵引提升部通过牵引的方式带动所述部件更换装置沿着所述塔筒向上移动至预定位置； 将所述部件更换装置固定在所述预定位置，开始部件更换作业。
20.根据权利要求19所述的风力发电机的部件更换方法，其特征在于，所述牵引提升部包括卷扬机和第二牵引连接部，所述牵引连接体为牵引线，所述第一牵引连接部为第一滑轮机构，将牵引线从所述卷扬机引出，经过所述第一滑轮机构，并固定在所述第二牵引连接部上。
21.根据权利要求20所述的风力发电机的部件更换方法，其特征在于，所述第一滑轮机构包括多个第一滑轮，所述第二牵引连接部包括至少一个第二滑轮和一个牵引线固定点，将所述牵引线从所述卷扬机引出，交替经过所述第一滑轮和所述第二滑轮，固定在在所述牵引线固定点上。
22.根据权利要求19所述的风力发电机的部件更换方法，其特征在于，在所述底座上形成有环绕塔筒的开口，在所述更换装置沿着所述塔筒上升的过程中，所述开口的内壁与所述塔筒之间留有间隙，在所述开口的内壁中设置有液压伸缩部，在所述部件更换装置沿着所述塔筒上升的过程中，所述液压伸缩部处于收缩状态，当所述部件更换装置上升到塔筒的所述预定位置后，所述液压伸缩部切换为伸出状态，将所述底座固定到所述吊装辅助部上。
23.根据权利要求22所述的风力发电机的部件更换方法，其特征在于，所述液压伸缩部包括液压缸和与该液压缸连接伸缩杆，所述液压缸设置在所述底座内，所述开口的内壁上设置有伸缩孔，在所述部件更换装置沿着所述塔筒上升的过程中，所述伸缩杆全部或部分收缩到所述伸缩孔中，当所述部件更换装置上升到所述预定位置后，所述伸缩杆从所述伸缩孔中伸出，插入到所述吊装辅助部的固定孔中 。
【文档编号】B66C19/00GK103754772SQ201410023826
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2014年1月17日
【发明者】张建海, 胥勇, 张克 申请人:北京金风科创风电设备有限公司