CN102852722A

CN102852722A - 用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置及吊装方法

Info

Publication number: CN102852722A
Application number: CN2012103657088A
Authority: CN
Inventors: 陈若旺; 李会勋
Original assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Current assignee: Beijing Goldwind Science and Creation Windpower Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: CN102852722B

Abstract

本发明实施例公开了一种用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置及吊装方法，涉及风力发电技术领域，解决了现有技术中叶轮吊装时存在的破坏环境、成本高的问题。用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置包括驱动单元，固定在发电机的定轴上，该驱动单元用于输出动力，以驱动第一叶片与轮毂的组合体绕发电机的动轴的轴心朝指定方向旋转120度，或者驱动第一叶片、第二叶片及轮毂的组合体绕动轴的轴心朝指定方向旋转120度，轮毂与动轴固定连接，发电机固定在风机塔架顶端的机舱底座上。

Description

用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置及吊装方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置及吊装方法。

背景技术

风力发电作为一个绿色行业，节能、环保是其主要价值体现之一。在风力发电场开发建设过程中，节能、环保也是风力发电行业相关企业共同追求的目标之一。直驱风力发电机组的安装是风力发电场开发建设中的一个重要环节，包括发电机吊装及叶轮吊装。

其中，叶轮吊装方法分为地面操作和空中操作两个部分。地面操作包括：首先，将轮毂在地面摆放固定；其次，使用三辆吊车分别将三只叶片均以-90度起吊并与轮毂组装，形成叶轮；再次，将其中两只叶片由-90度变桨成90度。叶片-90度状态为叶片的轮廓部分朝上、大梁部分朝下的状态，叶片90度状态为叶片翻转180度后大梁朝上、轮廓朝下的状态。

空中操作包括：首先，将叶轮吊装到空中；其次，将叶轮吊至塔架的指定位置，并将轮毂与发电机的动轴固定连接；最后，将叶轮中的第三只未在地面操作中变桨的叶片在空中完成变桨。

在实施叶轮吊装的过程中，地面操作需要占用一定面积的场地，所以需要征用土地来满足叶轮组装时场地的需求，成本较高。而且叶轮的面积较大，在叶轮组装和放置时对场地平整度要求也比较高，需要对叶轮所覆盖的场地植被进行砍伐以平整场地，不仅造成对环境的破坏，而且使得土地征用的成本进一步升高。另外在地面操作中，需要同时用到三台吊车，由于吊车使用量较多使得成本进一步升高。因此，有悖于达到风力发电场开发建设过程中要求的节能、环保的目标。

发明内容

本发明的实施例提供一种用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置及吊装方法，解决了现有技术中叶轮吊装时存在的破坏环境、成本高的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置，包括驱动单元，固定在发电机的定轴上；所述驱动单元用于输出动力，以驱动第一叶片与轮毂的组合体绕所述发电机的动轴的轴心朝指定方向旋转120度，或者驱动所述第一叶片、第二叶片及所述轮毂的组合体绕所述动轴的轴心朝所述指定方向旋转120度；所述轮毂与所述动轴固定连接，所述发电机固定在风机塔架顶端的机舱底座上。

优选地，所述驱动单元还用于驱动所述轮毂绕所述动轴的轴心旋转至其上的第一变桨轴承法兰的表面处于竖直状态。

优选地，所述的装置，还包括传动单元，固定在所述动轴上，所述驱动单元输出的动力通过所述传动单元传递至所述轮毂。

其中，所述驱动单元包括电动机、减速器及齿轮，所述减速器的输入轴与所述电动机的动力输出轴固定连接，所述齿轮固定在所述减速器的输出轴上；所述传动单元为齿圈，所述齿圈与所述齿轮啮合。

优选地，所述驱动单元与所述定轴的固定方式为螺栓固定。

一种使用上述的用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置进行的用于直驱风力发电机组中叶轮的吊装方法，包括：(1)将轮毂吊装至指定位置，并与发电机的动轴固定连接；所述发电机固定在风机塔架顶端的机舱底座上；(2)将第一叶片水平起吊并在空中与所述轮毂组装；(3)所述驱动单元将所述第一叶片与所述轮毂的组合体绕所述动轴的轴心朝指定方向旋转120度；(4)将第二叶片水平起吊并在空中与所述轮毂组装；(5)所述驱动单元将所述第一叶片、所述第二叶片及所述轮毂的组合体绕所述动轴的轴心朝所述指定方向旋转120度；(6)将第三叶片水平起吊并在空中与所述轮毂组装。

优选地，所述步骤(2)具体包括：将所述第一叶片水平起吊；所述驱动单元驱动所述轮毂，使所述轮毂绕所述动轴的轴心旋转至其上的第一变桨轴承法兰的表面处于竖直状态；将所述第一叶片根部法兰与所述第一变桨轴承法兰固定连接；所述步骤(4)具体包括：将所述第二叶片根部法兰与所述轮毂的第二变桨轴承法兰固定连接；所述步骤(6)具体包括：将所述第三叶片根部法兰与所述轮毂的第三变桨轴承法兰固定连接。

优选地，所述的方法，还包括：调节所述轮毂的第一变桨轴承法兰，以对所述第一叶片进行变桨操作。

其中，所述的方法，还包括：调节所述轮毂的第二变桨轴承法兰，以对所述第二叶片进行变桨操作。

优选地，所述的方法，还包括：调节所述轮毂的第三变桨轴承法兰，以对所述第三叶片进行变桨操作。

本发明实施例提供的用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置及吊装方法中，由于轮毂变位装置中的驱动单元可以驱动轮毂与第一叶片和/或第二叶片旋转，使叶片能逐个在空中完成与轮毂的组装，因此在实施叶轮组装的过程中所占用的地面场地面积大大减小了，从而大大降低了由于土地征用而产生的高额成本。同时，也大大降低了叶轮组装的过程中对其所覆盖植被的破坏程度，进而减小了对环境的破坏。另外，叶轮的整个吊装过程中，轮毂与各叶片分别起吊，可以由一台吊车分别完成轮毂和所有叶片的吊装，节省了吊车使用数量，使得风电场建设的成本进一步降低，因此，达到了风力发电场开发建设过程中的节能、环保的目标。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于直驱风力发电机组中叶轮的吊装方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的用于直驱风力发电机组中叶轮的吊装方法中所涉及的组件间连接关系的方框图；

图3为本发明实施例提供的用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置，如图3所示，包括驱动单元31，固定在发电机21的定轴212上。驱动单元31用于输出动力，以驱动第一叶片241与轮毂244的组合体绕发电机21的动轴211的轴心朝指定方向旋转120度，或者驱动第一叶片241、第二叶片242及轮毂244的组合体绕动轴211的轴心朝指定方向旋转120度，轮毂244与动轴211固定连接，发电机21固定在风机塔架顶端的机舱底座221上。

本发明实施例提供的用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置中，参见图2和图3由于包括固定在发电机21定轴212上的驱动单元31，而发电机21固定在风机塔架22顶端的机舱底座221上，因此，驱动单元31是固定不动的。轮毂244与动轴211固定连接，因为驱动单元31用于输出动力，以驱动第一叶片241与轮毂244的组合体绕发电机21的动轴211的轴心朝指定方向旋转120度，从而安装第二叶片242；驱动单元31或者驱动第一叶片241、第二叶片242及轮毂244的组合体绕动轴211的轴心朝指定方向旋转120度，从而安装第三叶片243。

由于轮毂变位装置中的驱动单元轮毂与第一叶片和/或第二叶片旋转，可使叶片能逐个在空中完成与轮毂的组装，因此在实施叶轮组装的过程中所占用的地面场地面积大大减小了，从而大大降低了由于土地征用而产生的高额成本。同时，也大大降低了叶轮组装的过程中对其所覆盖植被的破坏程度，进而减小了对环境的破坏。另外，叶轮的整个吊装过程中，轮毂与各叶片分别起吊，可以由一台吊车分别完成轮毂和所有叶片的吊装，节省了吊车使用数量，使得风电场建设的成本进一步降低，因此，达到了风力发电场开发建设过程中的节能、环保的目标。

当然，上述轮毂变位装置中的驱动单元也可以驱动叶片或者叶片及轮毂的组合体绕发电机的动轴的轴心朝指定方向旋转指定角度，例如90度、180度等。

另外，上述驱动单元在完成一台直驱风力发电机组中叶轮的轮毂组装后，可以从发电机的定轴上拆卸下来，用于其他直驱风力发电机组中叶轮的轮毂组装，或者在进行直驱风力发电机组中叶轮的叶片进行维修或者更换时使用。

上述实施例提供的装置中，驱动单元31还可以用于驱动轮毂244绕动轴211的轴心旋转至其上的第一变桨轴承法兰231的表面处于竖直状态。

由于驱动单元31还用于驱动轮毂244绕动轴211的轴心旋转至其上的第一变桨轴承法兰231的表面处于竖直状态，使得第一叶片根部法兰2411面与第一变桨轴承法兰231的表面平行，从而方便其与第一变桨轴承法兰231对接安装，也能避免连接螺栓受到额外应力。

上述实施例提供的装置中，驱动单元31的动力可以直接传递给动轴211，再传递给固定在动轴211上的轮毂244，也可以是其它方式。例如所述轮毂变位装置还可以包括传动单元32，固定在动轴211上，驱动单元31输出的动力通过传动单元32传递至轮毂244。

由于传动单元32固定在动轴211上，而驱动单元31输出的动力可以通过传动单元32传递至轮毂244，因此传动单元32可以通过一定的传动比使轮毂244得到更合适的动力。

具体地，上述装置中，驱动单元31可以包括电动机311、减速器312及齿轮313，减速器312的输入轴与电动机311的动力输出轴固定连接，齿轮313固定在减速器312的输出轴上，传动单元32可以为齿圈321，齿圈321与齿轮313啮合。

当然，驱动单元31和传动单元32的具体结构可以不限于图3所示的结构，可以是其它任何能输出动力并将动力传递至轮毂244的结构。

由于，驱动单元31可以包括电动机311、减速器312及齿轮313，并且减速器312的输入轴与电动机311的动力输出轴固定连接，电动机311输出的动力经过减速器312而得到调节，而齿轮313固定在减速器312的输出轴上，使得经减速器312调节后的动力传递给齿轮313，又因为，传动单元32为齿圈321，而齿圈321与齿轮313啮合，从而使电动机311输出的动力满足齿圈321获得合适的动力。另外，由于齿圈321固定在动轴211上，可以对动轴211加强保护，提高动轴211的强度与刚度。

具体地，上述装置中，驱动单元31与定轴212的固定方式可以为螺栓固定，螺栓连接便于安装和拆卸驱动单元31，使得该驱动单元31可以在相同型号的多个直驱风力发电机组中使用，来对轮毂244的位置进行调整，以安装叶片，从而节约成本。

本发明实施例还提供了一种用于直驱风力发电机组中叶轮的吊装方法，该方法使用了上述实施例描述的用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置，如图1、图2和图3所示，包括如下步骤。

101、将轮毂244吊装至指定位置，并与发电机21的动轴211固定连接，发电机21固定在风机塔架22顶端的机舱底座221上。

102、将第一叶片241水平起吊并在空中与轮毂244组装。

103、驱动单元31将第一叶片241与轮毂244的组合体绕动轴211的轴心朝指定方向旋转120度。

104、将第二叶片242水平起吊并在空中与轮毂244组装。

105、驱动单元31将第一叶片241、第二叶片242及轮毂244的组合体绕动轴211的轴心朝指定方向旋转120度。

106、将第三叶片243水平起吊并在空中与轮毂244组装。

本发明实施例提供的用于直驱风力发电机组中叶轮的吊装方法中，参见图2，发电机21固定在风机塔架22顶端的机舱底座221上，由于轮毂244与发电机21的动轴211固定连接，当发电机21的动轴211转动时，轮毂244可以随发电机21的动轴211一起转动。并且，三只叶片分别水平起吊并在空中与轮毂244组装，可以形成叶轮24。具体吊装过程可以为：当第一叶片241与轮毂244组装完毕，驱动单元31将二者形成的组合体绕动轴211的轴心朝指定方向旋转120度，以安装第二叶片242。同样道理，当第二叶片242与轮毂244组装完毕，驱动单元31将第一叶片241、第二叶片242及轮毂244形成的组合体绕动轴211的轴心朝指定方向旋转120度，以安装第三叶片243。

因为叶轮在空中完成了组装，所以在实施叶轮吊装过程中所占用的地面场地面积大大减小了，从而大大降低了由于土地征用而产生的高额成本，同时，也大大降低了叶轮组装的过程中对其所覆盖植被的破坏程度，进而减小了对环境的破坏。另外，整个吊装过程中，可以由一台吊车分别完成轮毂和所有叶片的吊装，节省了吊车使用数量，使得风电场建设的成本进一步降低，因此，达到了风力发电场开发建设过程中的节能、环保的目标。

另外，现有技术中由于将叶轮24在地面组装完毕后整体吊装到空中，在轮毂244与发电机21的动轴211对接时，由于轮毂244与动轴211法兰面之间可能存在夹角，而叶轮24重量较大导致所述夹角不容易调节，易出现连接两个面的连接螺栓易损坏的问题。而本发明提供的实施例中，先将轮毂244吊装与发电机21的动轴211连接，轮毂244重量较轻，即使轮毂244与动轴211法兰面之间存在所述夹角也比较容易调节。连接螺栓的受力也比较小，不会造成连接螺栓的损坏。

为了避免叶片与轮毂组装时变桨轴承法兰面与叶片根部法兰面存在夹角，使得连接螺栓受到额外应力的问题，本发明提供的用于直驱风力发电机组中叶轮的吊装方法中，步骤102具体可以包括：将第一叶片241水平起吊，使轮毂244绕动轴211的轴心旋转至其上的第一变桨轴承法兰231的表面处于竖直状态，将第一叶片根部法兰2411与第一变桨轴承法兰231固定连接；步骤104具体可以包括：将第二叶片根部法兰2421与轮毂244的第二变桨轴承法兰232固定连接；步骤106具体可以包括：将第三叶片根部法兰2431与轮毂244的第三变桨轴承法兰233固定连接。

由于步骤102具体可以包括：将第一叶片241水平起吊，驱动单元31驱动轮毂244使轮毂244绕动轴211的轴心旋转至其上的第一变桨轴承法兰231的表面处于竖直状态，以使第一叶片241水平起吊至空中后，第一叶片根部法兰2411面与第一变桨轴承法兰231的表面平行，从而方便其与第一变桨轴承法兰231对接安装，也能避免连接螺栓受到额外应力。将第一叶片根部法兰2411与第一变桨轴承法兰231固定连接，使得第一叶片241稳固地连接到轮毂244上，形成组合体。步骤104具体可以包括：将第二叶片根部法兰2421与轮毂244的第二变桨轴承法兰232固定连接；使得第二叶片242稳固地连接到轮毂244上，形成组合体。步骤106具体可以包括：将第三叶片根部法兰2431与轮毂244的第三变桨轴承法兰233固定连接，使得第三叶片243稳固地连接到轮毂244上，形成叶轮24。

上述方法中，还可以包括：调节轮毂244的第一变桨轴承法兰231，以对第一叶片241进行变桨操作。

由于调节轮毂244的第一变桨轴承法兰231，可以使第一叶片241绕其根部法兰2411面/第一变桨轴承法兰231面的中心旋转，从而可以实现对第一叶片241进行变桨操作。

上述方法中，还可以包括：调节轮毂244的第二变桨轴承法兰232，以对第二叶片进行变桨操作。

由于调节轮毂244的第二变桨轴承法兰232，可以使第二叶片242绕其根部法兰2421面/第二变桨轴承法兰232面的中心旋转，从而可以实现对第二叶片242进行变桨操作。

上述方法中，还可以包括：调节轮毂244的第三变桨轴承法兰233，以对第三叶片243进行变桨操作。

由于调节轮毂244的第三变桨轴承法兰233，可以使第三叶片243绕其根部法兰2431面/第三变桨轴承法兰233面的中心旋转，从而可以实现对第三叶片243进行变桨操作。

另外，现有技术中，在陆地或者海上，当直驱风力发电机组的单叶片需要维修或者更换时，需要将整个叶轮整体从塔架上拆卸下来，在地面将问题叶片更换完毕后，再将叶轮整体吊装到塔架上，导致成本高、操作难度大、效率低、不方便操作的问题。而采用上述实施例提供的装置以及方法，可以实现在空中将单叶片拆卸和安装，无需将整个叶轮拆卸下来，彻底解决了现有技术中存在的成本高、操作难度大、效率低、不方便操作的问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种用于直驱风力发电机组中叶轮的轮毂变位装置，其特征在于，包括驱动单元，固定在发电机的定轴上；

所述驱动单元用于输出动力，以驱动第一叶片与轮毂的组合体绕所述发电机的动轴的轴心朝指定方向旋转120度，或者驱动所述第一叶片、第二叶片及所述轮毂的组合体绕所述动轴的轴心朝所述指定方向旋转120度；

所述轮毂与所述动轴固定连接，所述发电机固定在风机塔架顶端的机舱底座上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动单元还用于驱动所述轮毂绕所述动轴的轴心旋转至其上的第一变桨轴承法兰的表面处于竖直状态。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，还包括传动单元，固定在所述动轴上，所述驱动单元输出的动力通过所述传动单元传递至所述轮毂。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述驱动单元包括电动机、减速器及齿轮，所述减速器的输入轴与所述电动机的动力输出轴固定连接，所述齿轮固定在所述减速器的输出轴上；

所述传动单元为齿圈，所述齿圈与所述齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动单元与所述定轴的固定方式为螺栓固定。

6.一种使用权利要求1至5任一项所述的装置进行的用于直驱风力发电机组中叶轮的吊装方法，其特征在于，包括：

(1)将轮毂吊装至指定位置，并与发电机的动轴固定连接；所述发电机固定在风机塔架顶端的机舱底座上；

(2)将第一叶片水平起吊并在空中与所述轮毂组装；

(3)所述驱动单元将所述第一叶片与所述轮毂的组合体绕所述动轴的轴心朝指定方向旋转120度；

(4)将第二叶片水平起吊并在空中与所述轮毂组装；

(5)所述驱动单元将所述第一叶片、所述第二叶片及所述轮毂的组合体绕所述动轴的轴心朝所述指定方向旋转120度；

(6)将第三叶片水平起吊并在空中与所述轮毂组装。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：将所述第一叶片水平起吊；所述驱动单元驱动所述轮毂，使所述轮毂绕所述动轴的轴心旋转至其上的第一变桨轴承法兰的表面处于竖直状态；将所述第一叶片根部法兰与所述第一变桨轴承法兰固定连接；

所述步骤(4)具体包括：将所述第二叶片根部法兰与所述轮毂的第二变桨轴承法兰固定连接；

所述步骤(6)具体包括：将所述第三叶片根部法兰与所述轮毂的第三变桨轴承法兰固定连接。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：调节所述轮毂的第一变桨轴承法兰，以对所述第一叶片进行变桨操作。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：调节所述轮毂的第二变桨轴承法兰，以对所述第二叶片进行变桨操作。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：调节所述轮毂的第三变桨轴承法兰，以对所述第三叶片进行变桨操作。