具有用于取放涡轮机部件的一体化维护用起重机的风力涡轮机机舱.pdf

一种用于风力涡轮机的维护用起重机，包括具有容纳吊运车(156)的轨道(154)的起重机主梁(128)。铰链(144)设置在靠近主梁(128)近端的枢转点(148)处，使得主梁(128)的后部超过枢转点(148)延伸到涡轮机外部。主梁(128)的远端支撑在前梁上。横向运动致动器(134)使主梁(128)沿前梁来回移动。吊运车(156)沿主梁(128)来回移动。涡轮机部件附接到通过缆索从吊运车(156)降下的钩子上。钩子上挂有部件的吊运车(156)移动到延伸超过涡轮机的主梁(128)的后部。钩子降至地面，使得部件可以被维护或更换。

1.  一种用于风力涡轮机的维护用起重机，包括：
可移动的起重机主梁(128)，其具有用于引导吊运车(156)的轨道(154)；
第一框架(146)，其包括位于枢转点(148)处的铰链(144)，其中起重机主梁(128)连接到铰链(144)上，使得起重机主梁(128)的一部分延伸超过枢转点(148)；
固定梁(124)，其与起重机主梁(128)的远端相连，使得起重机主梁(128)能沿固定梁(124)横向移动。

2.  如权利要求1所述的维护用起重机，其中，轨道(154)设计为悬挂单轨，吊运车(156)可以在其上运行。

3.  如权利要求1或2所述的维护用起重机，其中，第一框架(146)支撑机舱侧面结构并且附接到机舱的地板上。

4.  如权利要求1-3中任意一项所述的维护用起重机，其中，起重机主梁(128)支撑在固定梁(124)上。

5.  如权利要求1-4中任意一项所述的维护用起重机，其中，固定梁(124)由第二框架(112)支撑。

6.  如权利要求5所述的维护用起重机，其中，第二框架(112)包括机舱的主轴承。

7.  如权利要求1-6中任意一项所述的维护用起重机，其中，横向运动致动器(134)操作性地与起重机主梁(128)相连，以使起重机主梁(128)沿固定梁(124)横向移动。

8.  如权利要求1-7中任意一项所述的维护用起重机，其中，固定梁(124)为弯曲的。

9.  如权利要求1-8中任意一项所述的维护用起重机，其中，减阻装置(170)安装到起重机主梁(128)的近端(142)，所述减阻装置(170)被成形为适于减小空气阻力。

10.  如权利要求1-9中任意一项所述的维护用起重机，其中，纵向运动致动器操作性地与吊运车(156)相连。

具有用于取放涡轮机部件的一体化维护用起重机的风力涡轮机机舱
技术领域
本发明涉及容纳在高塔顶部机舱内的风力涡轮机，更特别地涉及用于取放(accessing)位于高塔顶部的涡轮机部件的一体化维护用起重机。
背景技术
由于技术革新和规模经济的原因，风力发电的成本一直在下降。目前，平均涡轮机能力约为1.5MW，转子直径为70到85米。该级别涡轮机的机舱重量平均为50吨(发电机、齿轮箱和机舱外壳)和大约35吨的转子重量。为了提高风力涡轮机的经济性，制造商一直在设计更高的塔，以利用离地面越高风能越大的优点。制造商越来越依赖于80和100米塔设计，而非以前使用的较低的塔。将这些重量从地基高塔顶部降下或将它们提升至顶部以便维护的成本极高，这主要是由于传统起重机外伸范围的原因导致的，传统起重机需要比所提升的实际重量更大的起吊能力。这起因于由传统起重机外伸范围引起的弯曲力矩。
美国专利6,955,025公开了一种提升风力涡轮机塔的方法，其中机舱和容纳在机舱中的涡轮发电机被一起提升，使得一旦塔被提升起来，机舱就位于塔顶。有可能利用此处描述的方法来使塔和机舱下降以更换机舱和涡轮机。但是，对于只是一个部件，例如一个发电机的日常维护或更换来说，使整个机舱下降不是成本有效的。只有故障部件需要下降。
在现有技术的常规方法中，使用地面上的典型起重机，动力传动系统或其部件被提起并且提到位于高塔顶部的机舱顶的上方。动力传动系统或部件随后通过机舱顶上的舱门被降下。相反的步骤用于拆卸和降下部件以用于维护。50吨动力传动系统的提升需要400-600吨的起重机。需要这种较大的提升能力是源于与起重机外伸范围相关的大弯曲力矩。
为了把部件从机舱顶移出并且将它们降至地面以便修理或更换，目前的风力涡轮机需要将起重机或专用设备带至风力涡轮机现场，以通过拆卸机舱顶来取放部件。这为修理和部件更换工作增加了相当大的成本，导致能耗增加。
希望提供一种设备，其方便风力涡轮机部件的修理和更换，并且降低这种修理和更换的成本。
发明内容
简要地说，本发明涉及用于将重涡轮机部件提升到非常高的塔(80-100米)顶部上的风力涡轮机维护用起重机。
用于风力涡轮机的该维护用起重机包括：可移动的起重机主梁，其具有用于引导吊运车的轨道；第一框架，其包括位于枢转点处的铰链，其中起重机主梁连接到铰链上，使得起重机主梁的一部分延伸超过枢转点；固定梁，其与起重机主梁的远端相连，使得起重机主梁可以沿固定梁横向移动。
根据本发明的一个实施例，维护用起重机包括具有轨道的起重机主梁，吊运车可以在所述轨道上运行。铰链设置在靠近主梁近端的枢转点处，使得主梁后部超过枢转点延伸到涡轮机外，铰链由附接到机舱地板上并且连接到主梁上的后部框架支撑。
主梁远端支撑在前梁上，所述前梁由附接到机舱地板上的前部框架支撑。操作性地与主梁相联的横向运动致动器使主梁沿前梁来回移动。吊运车包括纵向运动致动器，使得吊运车沿主梁来回移动。
在操作中，吊运车移动到涡轮机内部，其中在涡轮机内部，涡轮机部件附接到通过缆索从吊运车降下的钩子上。钩子上挂有部件的吊运车移动到延伸超过涡轮机的主梁的后部.随后，钩子降至地面，使得部件可以被维护或更换。
一体化维护用起重机包括支撑外壳的维护用起重机结构，并且提供了从工作高度通过外壳门通向机舱外部的外壳出入通道。
该维护用起重机在无需调动大型起重机的情况下能够维护风力涡轮机塔的顶端。
该维护用起重机的提升能力可与被提升重量相称。本发明具有下列优点，即，由于该起重机是机舱的整体组成部分，为了拆卸部件并使它们降至地面以便修理或更换，无需将地面起重机或专用设备带至风力涡轮机现场以通过拆卸机舱顶部来取放部件。
本发明还具有通过减少风力涡轮机的维修成本而降低洁净能源成本的优点。
附图说明
本发明将参照附图进行详细描述，其中：
图1是用于将涡轮机部件提升到位于塔顶的机舱中的位于机舱内的起重机的透视图；
图2是图1所示机舱的正视图；
图3是图1所示机舱的左视图；以及
图4是机舱内带有起重机的机舱底座的透视图。
具体实施方式
参考图1，该图是位于机舱内部用于将涡轮机部件提升到位于塔顶的机舱中的起重机的透视图。一体化2吨起重量的维护用起重机安装在机舱后部。位于机舱后部的铰接门或卷帘门使部件可以被降下并可以使维修工具及其它材料被从地面提升。该起重机允许对制动器、偏航马达(yaw motors)、发电机、齿轮箱小齿轮组件(cartridges)及其它部件进行维修。通过避免召唤即使很小的维护用起重机的需要，使用这种一体化维护用起重机可望对定期和不定期维护的成本均产生积极效果。
参考图2，该图是图1所示机舱的正视图，参考图3，该图是图1所示机舱的左视图。维护用起重机结构支撑机舱的侧面和顶面。通过如图1所示且位于图3右侧的后门，风力涡轮机部件可从机舱的工作高度运送到外面。
机舱被部分地显示于图4中，并且具有传统的″浴缸″形设计。机舱容纳具有四个发电机100、102、104、106的涡轮机，所述发电机通过齿轮箱108连接到主轴110上，所述主轴110通过附接到机舱浴缸114的地板上的主轴承112而被保持在适当位置上。该主轴连接到转子毂116上，所述转子毂通常具有通过风力转动的三个转子叶片118、120和122。转子叶片使主轴110转动，所述主轴使齿轮箱108内的齿轮运动。齿轮使发电机转动，发电机通过风力发电。
机舱维护用起重机包括附接到主轴承112上的弯曲的、固定的前部工字梁框架124，和通过四个滚子134、136、138、140在远端130支撑在前部框架124上的直线形、可移动的工字梁起重机轨128。其中的一个或多个滚子连接到横向运动主梁致动器，例如伺服马达，所述致动器在被致动时使主梁在横向运动。可选地，缆索和滑轮式横向运动致动器可以实现横向运动。起重机轨128的近端142通过铰链144附接到固定的后部框架146上，所述后部框架安装在机舱浴缸114的地板上。起重机轨能围绕铰链轴线148在由支撑起重机轨远端的前部框架的长度所设定的外部极限150、152的范围内旋转。起重机轨工字梁的下部154起到悬挂单轨的作用，吊运车156在其上运行。吊运车通过四个轮子158、160、162和164从高架起重机轨上悬挂，所述轮子分跨在起重机轨工字梁上。其中的一个或多个滚子连接到纵向运动吊运车致动器，例如伺服马达，所述致动器在致动时使吊运车沿着起重机轨纵向运动。可选地，缆索和滑轮式纵向运动致动器可以实现纵向运动。
吊运车具有能通过缆索168和绞车(未显示)而被上升或下降的钩子166。该钩子可以附连到一部件上，例如其中一个发电机，以便将其运送到位于机舱之外的起重机轨近端.由于起重机轨可围绕枢转点148运动，因此通过横向移动起重机轨，钩子可接触到发电机中的任何一个。减阻装置170安装在起重机轨的近端142。该减阻装置的形状适于减少会引起偏航的阻力。绞车机构容纳在减阻装置内，其还能操作起重机轨致动器，以使起重机轨在前部框架124上来回移动，以及还能操作吊运车致动器，以使吊运车沿起重机轨128来回移动。吊运车可自由地移动经过后部框架146到机舱外并且移入也位于机舱外的减阻装置170中。一旦到达机舱外，附连有部件的钩子166可以通过缆索降至地面高度以便维护该部件。
机舱装有铰链门或卷帘门171，该门由位于减阻装置内的机构操作，以使门打开，从而允许吊运车从机舱后部出来。FAA吊舱(pod)172在可移动臂174上向前枢转以允许进出。起重机支撑结构框架、弯曲的固定前部工字梁框架124、安装到机舱浴缸114上的固定的后部框架146也用作机舱涡轮机壳体侧面和顶部的结构支撑。图4中没有显示机舱侧面和顶部。起重机结构允许部件通过后门171水平移送到机舱外面，其中所述部件从后门被降至地面高度。常规设计要求竖直地执行机舱顶部拆卸和部件取出。该起重机主梁128的横向运动和起重机吊运车156沿主梁的运动允许全范围的接近涡轮机部件。由于维护用起重机是风力涡轮机结构的整体组成部分，因此它可以始终即时可用地用于维护或部件更换工作。采用现有结构使起重机成本有效、可靠并且设定为需要的工作负载。通过减少风力涡轮机的维护和修理费用，这有助于降低洁净能源的成本。
尽管本发明已经参照其优选实施例进行了特别显示和描述，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以在形式和细节方面进行前述及其他变化。