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CN101646831B - 格子塔架以及具有格子塔架的风力涡轮机的竖起方法 - Google Patents

格子塔架以及具有格子塔架的风力涡轮机的竖起方法 Download PDF

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CN101646831B CN2008800107213A CN200880010721A CN101646831B CN 101646831 B CN101646831 B CN 101646831B CN 2008800107213 A CN2008800107213 A CN 2008800107213A CN 200880010721 A CN200880010721 A CN 200880010721A CN 101646831 B CN101646831 B CN 101646831B
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Abstract

本发明涉及一种风力涡轮机的竖起方法，包括如下步骤的：提供轮毂(9)、叶片(11)、机舱(13)和包括在高度H处沿轴(17)枢转连接的第一和第二段(21、27)的格子塔架(15)，其中在高度H以下的塔架下部由第二段(27)组成，其包括塔架上和下支腿(31、33)和第一段(21)的第一部分(23)；和其中在高度H以上的塔架上部由第一段(21)的第二部分(25)组成。在地面安装风力涡轮机，其机舱(13)摆放在托架(19)上。提升第二段(27)并把上支腿(33)固定到第二基础角(43)上；提升第一段(21)并把它的第一部分(23)固定到第二段(27)上。

Description

格子塔架以及具有格子塔架的风力涡轮机的竖起方法
技术领域
本发明一般地涉及一种格子塔架以及具有格子塔架的风力涡轮机的竖起方法，尤其涉及一种格子塔架，其设计用于风力涡轮机的一种不需要大型起重机的竖起方法。
背景技术
目前，用来支撑具有容量在750KW以下的风力涡轮机的塔架，无论格子塔架还是管形塔架通常都是由起重机成段地竖起，并且在竖直位置上组装，其通过螺栓连接将塔架的每一段与相邻的段连接起来。因此，使用起重机将机舱和转子安装在垂直方向的塔架的顶部。
随着塔架高度的增加，风力涡轮机的安装成本也随之增加。大型起重机需要较高的运输和租用成本。另一方面，大型起重机的尺寸在安装地点有空间要求，这可能很难满足。
现有技术示出了不使用大型起重机竖起风力涡轮机的一些建议，如下所示。
US2002/0095878公开了一种具有可伸缩段结构的塔架，最底下的一段具有可旋转地连接到机座上的边缘部分，使塔段可以被运输到安装地点。在安装地点以嵌套关系装配塔段，每个塔段都在其下方相邻的塔段之内。机舱和转子被安装在最上端的塔段的顶端，而嵌套的塔段向上倾斜到一个竖直位置。在塔架倾斜到它的竖直位置并且稳固地连接到机座之后，可伸缩的塔段垂直延伸使风力涡轮机安放在垂直升高的位置。
US2004/0045226公开了一种分为具有塔顶的上段和具有塔底的下段的塔架。两段铰接在一起。下段铰接到塔架的机座上。可伸缩的起重机连接在下段的提升点。起重机伸展将塔段提升到垂直位置，使得下段搁置在机座上而上段的塔顶靠近地面。当上段的塔顶靠近地面时，可以使用小的地面起重机将风力涡轮机的动力传动系统安放在塔顶端。可伸缩的起重机安放在上段的另一个提升点，部分地提升被支撑在该位置的上段。重新定位并重新安放可伸缩起重机在上段的提升点。可伸缩的起重机完全伸展，提升上段和风力涡轮机的动力传动系统使其在下段的上方垂直。
CA2418021公开了一种由多个可枢转地相互连接的管状塔段组成的塔架，和一种不使用起重机的塔架的竖起方法。在安装地点的地面上，通过使用铰链将相邻的塔段相互连接来组装管状塔段，底部塔段临时地铰接到塔架机座上。驱动固定的塔架机座上的绞盘组件来拉动连接在铰接的管状塔段绞盘上的绞索，使管状塔段向上提升和倾斜，在塔架与地面的接触点，部分地，依次使用地表面垂直的力来抵消塔架重力。
风力行业经常需要风力涡轮机塔架不使用大型起重机允许风力涡轮机竖起的方法，本发明试图满足所述的需求。
发明内容
本发明的一个目的是，提供一种格子塔架，其适用于一种不需要使用大型起重机的竖起整个风力涡轮机的方法。
本发明的一个目的是由一个格子塔架实现的，该格子塔架包括由第一部分和第二部分组成的第一段，和在高度H处沿轴枢转连接的第二段；在高度H以下的格子塔架的下部，由包括格子塔架的支腿的第二段和第一段的第一部分组成；在高度H以上的格子塔架的上部，由第一段的第二部分组成。
本发明的另一个目的是提供竖起具有格子塔架的风力涡轮机的方法，而不需使用大型起重机。
本发明的这个和其它目的是由包括如下步骤的方法实现的：
提供轮毂、叶片、机舱和格子塔架，该格子塔架包括由第一部分和第二部分组成的第一段，和在高度H处沿轴枢转连接的第二段；在高度H以下的格子塔架的下部，由包括格子塔架的支腿的第二段和第一段的第一部分组成；在高度H以上的格子塔架的上部，由第一段的第二部分组成；
在地面安装整个风力涡轮机，其转子叶片平行安放在地面上而机舱摆放在托架上，格子塔架下支腿铰接在第一基础角上；
提升第二段并把格子塔架上支腿固定到第二基础角；
提升第一段并把它的第一部分固定到第二段上。
本发明的一个益处是，塔架分为上述两段以及在超重机的基本上使用了小的、廉价的和灵活的卡车来竖起塔架，都有助于减小风力涡轮机的成本。
本发明的其它特点和益处将通过接下来描述的具体实施方式理解，但是不局限于与附图相关的这些实施例。
附图说明
图1是依照本发明安装在地面上的风力涡轮机的示意性截面图。
图2是依照本发明风力涡轮机在本方法第一提升步骤时的示意性截面图。
图3依照本发明风力涡轮机在本方法第二提升步骤开始时的示意性截面图。
图4是风力涡轮机在已竖起位置的示意性截面图。
具体实施方式
一个典型的风力涡轮机包括用以支撑机舱13的塔架15，机舱13内安装有将风力涡轮机转子的转动能转换为电能的装置。
风力涡轮机转子包括一个转子毂9和一个或者多个叶片11。
转子毂9与风力涡轮机的主轴、齿轮箱和发电机连接将由转子产生的转矩传递到发电机并增加轴的速度，使发电机转子获得适当的旋转速度。
在本发明的第一个实施例中，风力涡轮机塔架是一个由钢结构组成的格子塔架15，它由在高度为H处沿着水平轴17枢转连接的两个分离的段21、27组成。
在优选实施例中，H占塔架高度Ht的20-80％之间。
格子塔架15的下部，高度H以下，由包含有格子塔架15的支腿31、33的第二段27和具有底角35的第一段21的第一部分23组成。
在优选实施例中，位于上支腿33和下支腿31之间的塔架15底座的宽度W占Ht的10-40％之间。
格子塔架15的上部，高度H以上，由第一段21的第二部分25组成。
格子塔架15还包括方便与机舱13连接的管状顶部29。
在优选实施例中，在垂直面和覆盖包含塔支腿31的塔架15表面的假想平面之间的倾斜角A在3-45度之间。
格子塔架15具有枢转连接的两个分离的段21、27，这种设计试图方便塔架的竖起并且允许风力涡轮机在遇到台风和其它危险的风力事件时可以在合理的时间内被放置在地面上。
一旦塔架被竖起，段21、27将连接起来以便塔架成为一个结构单元按照结构的要求用于支撑风力涡轮机。
在危险风力事件的情况下，塔架具有两个枢转连接的段21、27的这种设计可以使风力涡轮机以与塔架竖起操作相反的部分次序放置在地面。
在本发明的一个实施例中，风力涡轮机竖起的方法包括如下步骤：
第一步包括一切必要的、用于提供和运输风力涡轮机所有部件到风力涡轮机将被竖起的地点的操作。
格子塔架15作为钢结构通过一些卡车进行运输。这种方法中，只是重量而不是尺寸限制了正常的公路运输，因此使运输比较便宜。塔顶29是一个高度小于直径的管状钢段。
通过卡车运输的机舱13安放在正常水平位置的卡车上。在本发明中，术语机舱广义上用做一个框架结构与塔架15和转子毂9相连。特别地，机舱可以不包括分开运输和安装的发电机。
转子毂9单独或与发电机一起在卡车上运输。
叶片11以一种特殊的运输框架运输。一次运输叶片11的数量取决于叶片的尺寸、重量和长度。也许决定将叶片分成两部分来运输以缩短运输框架。
在依照本发明风力涡轮机竖起方法的第二步骤中，如图1所示，风力涡轮机在地面安装，其转子叶片11平行于地面安放，机舱13摆放在托架19上，而下支腿31铰接在第一基础角41上。机舱13垂直放置并与格子塔架15的顶部29相连。
第二步骤包括如下子步骤：
安装格子塔架15。
格子塔架15根据上述设计安装在差不多水平的位置，安装的塔架其顶部被临时地支撑起一个适合于机舱13偏航方位的高度H1，此时机舱在垂直位置以便接下来的连接。
如果有可以用来提升在位置上预安装部分的装置，部分格子结构可以在地面上水平安装然后再与塔架连接。
安装上支腿33和第一段21的第一部分23的底角35的时候，有利于把它们连接到将用于提升步骤中的装置45、47。如图2和图3看到的，如果连接没有及时进行，在上支腿33和底角35的连接点将被定位在高处。
连接机舱13和格子塔架15。
机舱13通过卡车或载重车在水平位置到达地点。为了将它连接到格子塔架15顶部，必须使用合适的装置将它以垂直位置安放在托架19上。在正确的位置上，机舱13有螺栓固定在格子塔架15的顶部29。
托架19可以是一个特殊的托架或者就是将机舱13带到地点的卡车或载重车。
连接转子毂9和机舱13。
转子毂9被提升到机舱13的顶部并用螺栓固定在主轴上。
连接叶片11。
叶片11被安装(如果它们达到时是两片)，利用合适的装置，如超重机，提升到转子毂9的位置，并用螺栓固定在转子毂9的叶片轴承上。
在依照本发明风力涡轮机竖起方法的第三步骤中，如图2所示，格子塔架15的第二段27被提升而格子塔架上支腿33用螺栓固定到第二基础角43上。
联合利用绞索牵引设备45和地面上的绞盘(未示出)完成提升操作。绞索牵引设备45对于每个上支腿33都包括分离的部件。
托架19在这一步骤中可以自由移动，或得在这一步骤中具有可以作为格子塔架15的额外提升装置的移动装置。
该步骤可能需要补充的装置。其中一个是可移动力矩吸收工具，当第二段27被提升时用于减小产生在下支腿31中的力矩。
另一个补充装置是连接枢转轴17和定位点(未示出)的缆索(未示出)，当存在上支腿33碰撞第二基础角43的风险时，在枢转轴17被垂直提升到与下支腿31铰接的第一基础角41之上后，用来立即控制塔架的移动。
在依照本发明风力涡轮机竖起方法的第四步骤中，如图3和4所示，随着风力涡轮机连接到顶部29，格子塔架15的第一段21被提升而它的第一部分23固定在格子塔架15的第二段27上。
联合利用绞索牵引设备47和地面上的绞盘(未示出)完成提升操作。绞索牵引设备47对于每个底角35都包括分离的部件。
如第三步骤，第四步骤也可能需要使用补充的装置，特别是连接机舱13和定位点(未示出)的缆索(未示出)，用来控制格子塔架15的第一部分21移动的最后部分。
如果底角35到达格子塔架15的最底部分，将有利于它们使用螺栓固定在第二基础角43上。
不管怎样，第一段21和第二段27都将连接起来，即沿着从第二基础角43到枢转轴17的直线通过螺栓连接。
如在格子塔架15设计之前提到的，两个分离的段21、27枢转连接使得风力涡轮机在遇到台风或其它危险风力事业时可以在合理的时间内被放置到地面。实现这个目标的一种合适的方法将包括如图3所示的使风力涡轮机就位的必要操作。
尽管本发明在优选实施例中已经充分地描述，可是在本发明的保护范围内引进一些修改是显而易见的，保护范围不能认为仅限于这些实施例，但在以下权利要求的内容当中。

Claims (13)

1.一种竖起风力涡轮机的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
a)提供轮毂(9)、叶片(11)、机舱(13)和格子塔架(15)，该格子塔架(15)包括由第一部分(23)和第二部分(25)组成的第一段(21)和在高度H处沿轴(17)枢转连接的第二段(27)；在高度H以下的格子塔架(15)的下部，由包括格子塔架(15)的支腿(31，33)的第二段(27)和第一段(21)的第一部分(23)组成；在高度H以上的格子塔架(15)的上部，由第一段(21)的第二部分(25)组成；
b)在地面安装风力涡轮机，其叶片(11)平行安放在地面上而机舱(13)摆放在托架(19)上，格子塔架下支腿(31)铰接在第一基础角(41)上；
c)提升第二段(27)并把格子塔架上支腿(33)固定到第二基础角(43)；
d)提升第一段(21)并把它的第一部分(23)固定到第二段(27)上。
2.如权利要求1所述的竖起风力涡轮机的方法，其特征在于，在权利要求1的步骤c)中通过联合使用缆索牵引设备(45)和地面上的绞盘来提升第二段(27)。
3.如权利要求2所述的竖起风力涡轮机的方法，其特征在于，所述的缆索牵引设备(45)包括安装在每一个上支腿(33)的分离的部件。
4.如权利要求2所述的竖起风力涡轮机的方法，其特征在于，竖起第二段(27)的装置还包括上述托架的移动装置。
5.如权利要求1所述的竖起风力涡轮机的方法，其特征在于，在权利要求1的步骤d)中，联合使用缆索牵引设备(47)和地面绞盘来提升第一部分(21)。
6.如权利要求5所述的竖起风力涡轮机的方法，其特征在于，上述缆索牵引设备(47)包括在第一段(21)的第一部分(23)的底角(35)安装的分离的部件。 
7.如权利要求1所述的竖起风力涡轮机的方法，其特征在于，在权利要求1中的步骤c)和d)中，从塔架延伸至定位点的缆索在提升操作期间使用。
8.一种风力涡轮机的格子塔架(15)，其特征在于，它包括由第一部分(23)和第二部分(25)组成的第一段(21)，和在高度H处沿轴(17)枢转连接的第二段(27)；在高度H以下的格子塔架(15)的下部，由包括格子塔架(15)的上和下支腿(31，33)的第二段(27)和第一段(21)的第一部分(23)组成；在高度H以上的格子塔架(15)的上部，由第一段(21)的第二部分(25)组成
9.如权利要求8所述的风力涡轮机的格子塔架(15)，其特征在于，第一段(21)的第二部分(25)包括管状顶部(29)。
10.如权利要求8所述的风力涡轮机的格子塔架(15)，其特征在于，第一段(21)的第一部分(23)从H高处延伸至塔架的底部。
11.如权利要求8所述的风力涡轮机的格子塔架(15)，其特征在于，上述位于第一段(21)和第二段(23)之间的枢转连接的高度H占塔架高度Ht的20-80％。
12.如权利要求8所述的风力涡轮机的格子塔架(15)，其特征在于，位于上和下支腿(33、31)之间的塔架(15)底座的宽度W占塔架高度Ht的10-40％。
13.如权利要求8所述的风力涡轮机的格子塔架(15)，其特征在于，在垂直面和覆盖包含塔支腿(31)的塔架(15)表面的假想平面之间的倾斜角A在3-45度之间。 
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