專利名稱:具有用于取放渦輪機部件的一體化維護用起重機的風力渦輪機機艙的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及容納在高塔頂部機艙內的風力渦輪機,更特別地涉及
用于取放(accessing)位于高塔頂部的渦輪機部件的一體化維護用起 重機。
背景技術:
由于技術革新和規(guī)模經濟的原因,風力發(fā)電的成本一直在下降。 目前,平均渦輪機能力約為1.5 MW,轉子直徑為70到85米。該級 別渦輪機的機艙重量平均為50噸(發(fā)電機、齒輪箱和機搶外殼)和大 約35噸的轉子重量。為了提高風力渦輪機的經濟性,制造商一直在設 計更高的塔,以利用離地面越高風能越大的優(yōu)點。制造商越來越依賴 于80和100米塔設計,而非以前使用的較低的塔。將這些重量從地基 高塔頂部降下或將它們提升至頂部以便維護的成本極高,這主要是由 于傳統(tǒng)起重機外伸范圍的原因導致的,傳統(tǒng)起重機需要比所提升的實 際重量更大的起吊能力。這起因于由傳統(tǒng)起重機外伸范圍引起的彎曲 力矩。
美國專利6,955,025公開了 一種提升風力渦輪機塔的方法,其中機 搶和容納在機艙中的渦輪發(fā)電機被一起提升,使得一旦塔被提升起來, 機艙就位于塔頂。有可能利用此處描述的方法來使塔和機艙下降以更 換機艙和渦輪機。但是,對于只是一個部件,例如一個發(fā)電機的日常 維護或更換來說,使整個機艙下降不是成本有效的。只有故障部件需 要下降。
在現(xiàn)有技術的常規(guī)方法中,使用地面上的典型起重機,動力傳動 系統(tǒng)或其部件被提起并且提到位于高塔頂部的機搶頂?shù)纳戏?。動力傳動系統(tǒng)或部件隨后通過機艙頂上的艙門被降下。相反的步驟用于拆卸
和降下部件以用于維護。50噸動力傳動系統(tǒng)的提升需要400-600噸的 起重機。需要這種較大的提升能力是源于與起重機外伸范圍相關的大 彎曲力矩。
為了把部件從機艙頂移出并且將它們降至地面以便修理或更換, 目前的風力渦輪機需要將起重機或專用設備帶至風力渦輪機現(xiàn)場,以 通過拆卸機艙頂來取放部件。這為修理和部件更換工作增加了相當大 的成本,導致能耗增加。
希望提供一種設備,其方便風力渦輪機部件的修理和更換,并且 降低這種修理和更換的成本。
發(fā)明內容
簡要地說,本發(fā)明涉及用于將重渦輪機部件提升到非常高的塔 (80-100米)頂部上的風力渦輪機維護用起重機。
用于風力渦輪機的該維護用起重機包括可移動的起重機主梁, 其具有用于引導吊運車的軌道;第一框架,其包括位于樞轉點處的鉸 鏈,其中起重機主梁連接到鉸鏈上,使得起重機主梁的一部分延伸超 過樞轉點;固定梁,其與起重機主梁的遠端相連,使得起重機主梁可 以沿固定梁橫向移動。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,維護用起重機包括具有軌道的起重機 主梁,吊運車可以在所述軌道上運行。鉸鏈設置在靠近主梁近端的樞 轉點處,使得主梁后部超過樞轉點延伸到渦輪機外,鉸鏈由附接到機 艙地板上并且連接到主梁上的后部框架支撐。
主梁遠端支撐在前梁上,所述前梁由附接到機艙地板上的前部框 架支撐。操作性地與主梁相聯(lián)的橫向運動致動器使主梁沿前梁來回移 動。吊運車包括縱向運動致動器,使得吊運車沿主梁來回移動。
在操作中,吊運車移動到渦輪機內部,其中在渦輪機內部,渦輪 機部件附接到通過纜索從吊運車降下的鉤子上.鉤子上掛有部件的吊 運車移動到延伸超過渦輪機的主梁的后部.隨后,鉤子降至地面,使得部件可以被維護或更換。
一體化維護用起重機包括支撐外殼的維護用起重機結構,并且提 供了從工作高度通過外殼門通向機艙外部的外殼出入通道。
該維護用起重機在無需調動大型起重機的情況下能夠維護風力渦 輪才幾塔的頂端。
該維護用起重機的提升能力可與被提升重量相稱。本發(fā)明具有下 列優(yōu)點,即,由于該起重機是機艙的整體組成部分,為了拆卸部件并 使它們降至地面以便修理或更換,無需將地面起重機或專用設備帶至 風力渦輪機現(xiàn)場以通過拆卸機艙頂部來取放部件。
本發(fā)明還具有通過減少風力渦輪機的維修成本而降低潔凈能源成 本的優(yōu)點。
本發(fā)明將參照附圖進行詳細描述,其中
圖l是用于將渦輪機部件提升到位于塔頂?shù)臋C艙中的位于機搶內 的起重機的透視圖2是圖l所示機艙的正視圖3是圖1所示機艙的左視圖;以及
圖4是機艙內帶有起重機的機艙底座的透視圖。
具體實施例方式
參考圖1,該圖是位于機艙內部用于將渦輪機部件提升到位于塔 頂?shù)臋C艙中的起重機的透視圖。 一體化2噸起重量的維護用起重機安 裝在機搶后部。位于機搶后部的鉸接門或巻簾門使部件可以被降下并 可以使維修工具及其它材料被從地面提升。該起重機允許對制動器、 偏航馬達(yaw motors )、發(fā)電機、齒輪箱小齒輪組件(cartridges) 及其它部件進行維修.通過避免召喚即使很小的維護用起重機的需要, 使用這種一體化維護用起重機可望對定期和不定期維護的成本均產生 積極效果。參考圖2,該圖是圖1所示機艙的正視圖,參考圖3,該圖是圖1 所示機艙的左視圖。維護用起重機結構支撐機艙的側面和頂面。通過 如圖l所示且位于圖3右側的后門,風力渦輪機部件可從機艙的工作 高度運送到外面。
機艙被部分地顯示于圖4中,并且具有傳統(tǒng)的"浴缸"形設計。機 搶容納具有四個發(fā)電機100、 102、 104、 106的渦輪機,所述發(fā)電機通 過齒輪箱108連接到主軸110上,所述主軸110通過附接到機搶浴缸 114的地板上的主軸承112而被保持在適當位置上。該主軸連接到轉 子轂116上,所述轉子轂通常具有通過風力轉動的三個轉子葉片118、 120和122。轉子葉片使主軸IIO轉動,所述主軸使齒輪箱108內的齒 輪運動。齒輪使發(fā)電機轉動,發(fā)電機通過風力發(fā)電。
機艙維護用起重機包括附接到主軸承112上的彎曲的、固定的前 部工字梁框架124,和通過四個滾子134、 136、 138、 140在遠端130 支撐在前部框架124上的直線形、可移動的工字梁起重機軌128。其 中的一個或多個滾子連接到橫向運動主梁致動器,例如伺服馬達,所 述致動器在被致動時使主梁在橫向運動??蛇x地,纜索和滑輪式橫向 運動致動器可以實現(xiàn)橫向運動。起重機軌128的近端142通過鉸鏈144 附接到固定的后部框架146上,所述后部框架安裝在機艙浴缸114的 地板上。起重機軌能圍繞鉸鏈軸線148在由支撐起重機軌遠端的前部 框架的長度所設定的外部極限150、 152的范圍內旋轉。起重機軌工字 梁的下部154起到懸掛單軌的作用,吊運車156在其上運行。吊運車 通過四個輪子158、 160、 162和164從高架起重機軌上懸掛,所述輪 子分跨在起重機軌工字梁上。其中的一個或多個滾子連接到縱向運動 吊運車致動器,例如伺服馬達,所述致動器在致動時使吊運車沿著起 重機軌縱向運動。可選地,纜索和滑輪式縱向運動致動器可以實現(xiàn)縱 向運動。
吊運車具有能通過纜索168和絞車(未顯示)而被上升或下降的 鉤子166。該鉤子可以附連到一部件上,例如其中一個發(fā)電機,以便 將其運送到位于機艙之外的起重機軌近端.由于起重機軌可圍繞樞轉點148運動,因此通過橫向移動起重機軌,鉤子可接觸到發(fā)電機中的 任何一個。減阻裝置170安裝在起重機軌的近端142。該減阻裝置的 形狀適于減少會引起偏航的阻力。絞車機構容納在減阻裝置內,其還 能操作起重機軌致動器,以使起重機軌在前部框架124上來回移動, 以及還能操作吊運車致動器,以使吊運車沿起重機軌128來回移動。 吊運車可自由地移動經過后部框架146到機艙外并且移入也位于機艙 外的減阻裝置170中。 一旦到達機艙外,附連有部件的鉤子166可以 通過纜索降至地面高度以便維護該部件。
機艙裝有鉸鏈門或巻簾門171,該門由位于減阻裝置內的機構操 作,以使門打開,從而允許吊運車從機艙后部出來。FAA吊艙(pod) 172在可移動臂174上向前樞轉以允許進出。起重機支撐結構框架、 彎曲的固定前部工字梁框架124、安裝到機艙浴缸114上的固定的后 部框架146也用作機艙渦輪機殼體側面和頂部的結構支撐。圖4中沒 有顯示機艙側面和頂部。起重機結構允許部件通過后門171水平移送 到機艙外面,其中所述部件從后門被降至地面高度。常規(guī)設計要求豎 直地執(zhí)行機艙頂部拆卸和部件取出。該起重機主梁128的橫向運動和 起重機吊運車156沿主梁的運動允許全范圍的接近渦輪機部件。由于 維護用起重機是風力渦輪機結構的整體組成部分,因此它可以始終即 時可用地用于維護或部件更換工作。采用現(xiàn)有結構使起重機成本有效、 可靠并且設定為需要的工作負載。通過減少風力渦輪機的維護和修理 費用,這有助于降低潔凈能源的成本。
盡管本發(fā)明已經參照其優(yōu)選實施例進行了特別顯示和描述,但是 本領域的技術人員應當理解,在不脫離本發(fā)明范圍的情況下,可以在 形式和細節(jié)方面進行前述及其他變化。
權利要求
1.一種用于風力渦輪機的維護用起重機,包括可移動的起重機主梁(128),其具有用于引導吊運車(156)的軌道(154);第一框架(146),其包括位于樞轉點(148)處的鉸鏈(144),其中起重機主梁(128)連接到鉸鏈(144)上,使得起重機主梁(128)的一部分延伸超過樞轉點(148);固定梁(124),其與起重機主梁(128)的遠端相連,使得起重機主梁(128)能沿固定梁(124)橫向移動。
2. 如權利要求1所述的維護用起重機,其中,軌道(154)設計為 懸掛單軌,吊運車(156)可以在其上運行。
3. 如權利要求1或2所述的維護用起重機,其中,第一框架(146) 支撐機艙側面結構并且附接到機艙的地板上。
4. 如權利要求1-3中任意一項所述的維護用起重機,其中,起重 機主梁(128)支撐在固定梁(124)上。
5. 如權利要求1-4中任意一項所述的維護用起重機,其中,固定 梁(124)由第二框架(112)支撐。
6. 如權利要求5所述的維護用起重機,其中,第二框架(112)包 括機艙的主軸承。
7. 如權利要求1-6中任意一項所述的維護用起重機,其中,橫向 運動致動器(134)操作性地與起重機主梁(128)相連,以使起重機 主梁(128)沿固定梁(124)橫向移動。
8. 如權利要求1-7中任意一項所述的維護用起重機,其中,固定 梁(124)為彎曲的。
9. 如權利要求1-8中任意一項所述的維護用起重機,其中,減阻 裝置(170)安裝到起重機主梁(128)的近端(142),所述減阻裝置(170)被成形為適于減小空氣阻力。
10. 如權利要求1-9中任意一項所述的維護用起重機,其中,縱向 運動致動器操作性地與吊運車(156)相連。
全文摘要
一種用于風力渦輪機的維護用起重機,包括具有容納吊運車(156)的軌道(154)的起重機主梁(128)。鉸鏈(144)設置在靠近主梁(128)近端的樞轉點(148)處,使得主梁(128)的后部超過樞轉點(148)延伸到渦輪機外部。主梁(128)的遠端支撐在前梁上。橫向運動致動器(134)使主梁(128)沿前梁來回移動。吊運車(156)沿主梁(128)來回移動。渦輪機部件附接到通過纜索從吊運車(156)降下的鉤子上。鉤子上掛有部件的吊運車(156)移動到延伸超過渦輪機的主梁(128)的后部。鉤子降至地面,使得部件可以被維護或更換。
文檔編號B66C23/18GK101310107SQ200780000118
公開日2008年11月19日 申請日期2007年2月21日 優(yōu)先權日2006年3月23日
發(fā)明者J·G·P·德爾森, R·R·亞拉拉 申請人:剪式風能科技公司