【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于安装海上风力涡轮机的叶片的方法和叶片安装装置，该海上风力涡轮机具有机舱，该机舱具有布置在风力涡轮机塔架的顶部上的水平轴线旋转叶毂。该装置还可用于拆卸叶片，并且能够用于与海上风力涡轮机相关的其他升降作业。
技术介绍
1、海上风力涡轮机通常安装在土结的基座上，例如安装在单体桩柱基座、导管架类型的基座等上。叶片的安装以及潜在地风力涡轮机的其他部件的安装，可以利用处于漂浮状态的船舶或所谓的自升式船舶上的起重机上完成。
2、在风力工业中，海上风力涡轮机的漂浮基座被视为对于风力发电的未来需求最有前途。在此，在海上位置处执行叶片的安装和/或拆卸更加复杂。特别地，考虑到现今具有超过60米的长度的风力涡轮机叶片已经变得突出，在海上安装叶片是有挑战性的。100米和更长的叶片长度也是可以设想的，例如，对于当前设计的超过10mw的风力涡轮机，例如，15mw或甚至20mw的风力涡轮机。例如，vestas v236-15.0mw风力涡轮机具有大约115米的叶片。这种大功率风力涡轮机的叶毂高度也非常显著，例如超过120米。
3、例如几兆瓦的大型海上风力涡轮机的水平轴线旋转叶毂通常具有三个叶片安装结构。每个叶片安装结构通常包括能够改变叶片的纵摇角度的轴承。轴承通常具有附接到叶毂本体的环，例如外环，和附接到转子叶片的根端的环，例如内环。在工业中，叶片的根端与叶片安装结构(例如，轴承的内环)之间的螺栓连接是通用标准。现在，经常采用t型螺栓紧固配置。螺栓连接通常涉及从叶片的根端的尾面延伸的长螺栓的圆形阵列，其中叶片安装结
4、在工业中，通常已知的是使用具有主起重机的自升式船舶，该主起重机用于安装具有土结基座的海上风力涡轮机的叶片。例如，参照wo2014/125461。
5、wo2012/002809公开了一种配备有提升装置的自升式船舶，该提升装置构造成以能够安装在风力涡轮机塔上的方式自主地定位风力涡轮机叶片。该提升装置包括枢转吊杆结构和可沿吊杆移位的定位装置。
6、wo2020/085902公开了一种当将叶片安装在海上风力涡轮机上时要在漂浮状态下使用的船舶。该船舶配备有用于叶片的提升装置，该提升装置专用于风力涡轮机叶片在水平轴线旋转叶毂上的六点钟安装。提升装置具有枢转吊杆和风力涡轮机叶片根端空间定向和支撑装置，该支撑装置具有能够实现可移动叶片根端保持器的多个自由度的多个致动器。使用该提升装置，风力涡轮机叶片被带到大致竖直取向上并且在所述六点钟位置位于叶毂的叶片安装结构的下方。
7、当使用处于漂浮状态的船舶安装风力涡轮机，因此在安装期间经受海洋引起的运动时，挑战进一步增加。设想漂浮基座例如在更深的水中，其中，对于自升式船舶，当深度太深时，船舶也将漂浮。在漂浮基座的情况下，风力涡轮机塔架可能受到叶片安装期间的海况的显著影响，例如取决于基座的实际设计。
8、安装漂浮基座海上风力涡轮机的已知方法是不在海上涡轮机所停泊的海上进行整个安装，而是在受保护的位置，例如在港口、河口、峡湾。参照hywind项目，其中在挪威的峡湾中完成完整的安装。这里，塔架和机舱架设在岸上，并且使用陆基起重机附接叶片。然后，整个组件由主起重机船舶提升并定位在柱型漂浮基座上。然后，整个海上风力涡轮机被拖曳越过北海而到达其靠近苏格兰海岸的操作位置。由于柱型基座，需要非常深的水，这排除了许多海岸线位置。另一种类型的漂浮基座例如在wo2009/131826中公开。与柱型基座相比，这种设计具有减小的吃水深度。该基座具有通过框架相互连接的至少三个稳定立柱。同样对于这种设计，可以设想，以与hywind项目相同的方式进行安装。将完全组装的漂浮风力涡轮机从海岸线位置拖拽到操作现场是非常复杂和耗时的。另一种类型的漂浮基座是张力腿型基座。
9、安装海上风力涡轮机的替选方法在例如wo2021/104677中论述。在此使用处于漂浮状态的起重机船舶。在一种方法中，机舱放置在船舶上的辅助支撑塔上。然后，船舶的起重机用于将机舱临时放置在该塔上。然后将叶片附接到叶毂。使用起重机沿叶片的水平取向提升叶片。叶片的根端由叶片操纵器组件支撑，该叶片操纵器组件包括在与辅助支撑塔相关的细长引导件上的轨道上行进的吊运车。叶片的重量主要由起重机承载。然后，将机舱与所有叶片的组件提升并放置在风力涡轮机塔架的顶部上。
10、在wo2021/104677中的另一种方法中，机舱首先放置在或者已经存在于风力涡轮机塔架的顶部上，然后附接叶片，所有这些都使用船舶的起重机来完成。为了使叶片的根端与叶毂对准，使用定位塔架，该定位塔架的下端经由铰接接头联接到起重机船舶，并且其上端抵靠风力涡轮机塔架。在定位塔架的上端处存在有接合在叶片的根端上的叶片操纵器组件。
11、在wo2021/104677中的又一方法中，接合在叶片的根端上的叶片操纵器组件暂时稳固在风力涡轮机塔架的顶端处。然后使用船舶的起重机提升叶片，并且根端与该叶片操纵器组件接合。然后将叶片附接到叶毂。
技术实现思路
1、本专利技术旨在提供能够实现风力涡轮机叶片在水平轴线旋转叶毂上的改进安装的措施，该水平轴线旋转叶毂布置在海上的风力涡轮机塔架的顶部上。
2、改进可以在于叶片安装的效率，例如，安装需要更少的时间和/或精力，并且/或者在扩大的天气窗口内是可能的，例如在强风和/或不利的海洋状态下。
3、本专利技术的目的是改进具有漂浮基座的海上风力涡轮机上的叶片安装。这种叶片安装也可以在用新的叶片替换损坏的叶片的过程中进行。
4、本专利技术提供了一种根据权利要求1所述的用于将叶片安装在海上风力涡轮机的水平轴线旋转叶毂上的方法。
5、海上风力涡轮机包括由海上风力涡轮机的基座支撑的风力涡轮机塔架，并且包括机舱，机舱具有设置在风力涡轮机塔架的顶端上的水平轴线旋转叶毂。
6、该方法被认为是非常有利的，特别是当基座是漂浮基座时。
7、在该方法中，使用叶片安装装置，该叶片安装装置适于临时安装在海上风力涡轮机上，以将一个或更多个叶片安装到叶毂上。如所讨论的，该装置还将使得能够拆卸叶片，例如当用新的叶片更换损坏的叶片时。
8、叶片安装装置例如在起重机船舶上被运输到海上风力涡轮机。优选地，风力涡轮机已经安装在其操作现场或其附近。例如，漂浮基座已经系泊在海上的其操作现场。
9、船舶的起重机，例如用于运输叶片安装装置的相同船舶的起重机，用于将叶片安装装置临时安装在海上风力涡轮机上。
10、叶片安装装置包括安装在海上风力涡轮机的基座上和/或风力涡轮机塔架的下部上的安装部件。例如，风力涡轮机塔架的下部设置有支撑托架，安装部本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于将叶片安装在海上风力涡轮机的水平轴线旋转叶毂上的方法，海上风力涡轮机(1)包括风力涡轮机塔架(2)并且包括机舱(4)，风力涡轮机塔架(2)由海上风力涡轮机的基座支撑，所述基座例如是漂浮基座(3)，机舱(4)具有设置在风力涡轮机塔架的顶端上的水平轴线旋转叶毂(5)，
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述起重机吊杆(81)具有的长度使得绞盘驱动缆绳(83)在水平定向的叶片的重心(COG)处接合在叶片上，同时叶片的根端(10a)由操纵器组件接合，例如其中，所述叶片的COG远离根端大于25米，例如远离根端在30米与40米之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述叶片(10)通过吊具结构(90)从升降系统悬挂，吊具结构(90)沿着叶片的长度延伸，例如在叶片上方，从叶片的位于或靠近叶片的根部的内端延伸到超过叶片的重心的外端，其中，所述升降系统的缆绳优选地与叶片的重心竖直对准地接合在吊具结构上，其中，优选地，吊具结构将叶片保持在向内和向外远离叶片的实际COG的两个位置处，并且所述叶片通过船舶的起重机(220、240)的叶片提升工具(250)从船
4.根据权利要求1-3中任一项或多项所述的方法，其中，所述吊杆(81)是枢转吊杆，所述枢转吊杆的内端通过相应的枢转致动器组件，例如通过液压致动器，围绕水平枢转轴线枢转，例如其中，所述吊杆(81)是单区段刚性吊杆，所述单区段刚性吊杆的内端枢转到连接至起重机塔架的底座(84)，例如能够回转的底座(84)，并且所述单区段刚性吊杆的外端设置有一个或更多个离开滑轮(85)，一个或更多个绞盘驱动缆绳(3)从一个或更多个离开滑轮(85)悬垂。
5.根据权利要求1-4中任一项或多项所述的方法，其中，所述起重机塔架(40)由一个接一个堆叠在另一个上的起重机塔架区段(40a-40f)组成，并且其中，所述叶片安装装置进一步包括起重机塔架提升单元(45)，所述起重机塔架提升单元(45)被操作为在架设起重机塔架(40)的过程中重复地执行提升动作，其中，优选地，所述起重机塔架区段各自具有至少15米的长度/高度，例如在15米和30米之间，例如约25米，并且/或者其中，优选地，所述起重机塔架区段被实施为在拐角处具有主弦杆的网格状区段，例如具有正方形水平截面，优选地，所述塔架区段的水平截面超过4.00米×4.00米。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所有起重机塔架区段(40a-40f)在装置(20)的前面被放置在叶片安装装置(20)上，连同起重机塔架区段(40a-40f)一起从船舶，例如起重机船舶，被运输到海上风力涡轮机(1)，优选地，所述起重机塔架区段(40a-40f)以竖直取向并排布置在叶片安装装置(20)上，例如布置成在弧上延伸的阵列，优选地，所述叶片安装装置包括储存有起重机塔架区段(40a-40f)的储料仓，并且所述储料仓配置和操作为将起重机区段从它们各自的储存位置连续地移动到起重机塔架区段与起重机塔架组装在一起的位置。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述起重机塔架区段(40a-40f)在彼此上的堆叠是从下方完成的，其中，所述提升单元(45)在起重机塔架组装阶段中保持平稳并且连接到安装部件(30)，所述起重机塔架(40)从提升单元沿向上方向伸长。
8.根据权利要求1-7中任一项或多项所述的方法，其中，所述升降系统(80)包括升降单元，所述升降单元包括起重机吊杆(81)和安装到例如具有回转轴承的升降单元底座(84)的绞盘(82)，所述升降单元安装在第一起重机塔架区段(40a)上并且在起重机塔架(40)的组装过程中沿着风力涡轮机塔架(2)向上移动。
9.一种用于将叶片(10)安装在海上风力涡轮机(1)的水平轴线旋转叶毂上的叶片安装装置(20)，海上风力涡轮机(1)包括风力涡轮机塔架(2)并且包括机舱(4)，风力涡轮机塔架(2)由海上风力涡轮机的基座支撑，例如由漂浮基座(3)支撑，机舱(4)具有设置在风力涡轮机塔架的顶端上的水平轴线旋转叶毂(5)，
10.根据权利要求9所述的装置，其中，起重机吊杆(81)具有的长度使得绞盘驱动缆绳(83)在水平定向的叶片的重心(COG)处接合在叶片上，同时叶片的根端(10a)由操纵器组件接合，例如其中，所述叶片的COG远离根端大于25米，例如远离根端在30米与40米之间。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述装置包括吊具结构(90)，吊具结构(90)配置成沿着叶片的长度延伸，例如在叶片上方，从叶片的位于或靠近叶片的根部的内端...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于将叶片安装在海上风力涡轮机的水平轴线旋转叶毂上的方法，海上风力涡轮机(1)包括风力涡轮机塔架(2)并且包括机舱(4)，风力涡轮机塔架(2)由海上风力涡轮机的基座支撑，所述基座例如是漂浮基座(3)，机舱(4)具有设置在风力涡轮机塔架的顶端上的水平轴线旋转叶毂(5)，
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述起重机吊杆(81)具有的长度使得绞盘驱动缆绳(83)在水平定向的叶片的重心(cog)处接合在叶片上，同时叶片的根端(10a)由操纵器组件接合，例如其中，所述叶片的cog远离根端大于25米，例如远离根端在30米与40米之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述叶片(10)通过吊具结构(90)从升降系统悬挂，吊具结构(90)沿着叶片的长度延伸，例如在叶片上方，从叶片的位于或靠近叶片的根部的内端延伸到超过叶片的重心的外端，其中，所述升降系统的缆绳优选地与叶片的重心竖直对准地接合在吊具结构上，其中，优选地，吊具结构将叶片保持在向内和向外远离叶片的实际cog的两个位置处，并且所述叶片通过船舶的起重机(220、240)的叶片提升工具(250)从船舶(200)运输到叶片的下接收位置，所述船舶的起重机的叶片提升工具在叶片的cog处直接接合在叶片上。
4.根据权利要求1-3中任一项或多项所述的方法，其中，所述吊杆(81)是枢转吊杆，所述枢转吊杆的内端通过相应的枢转致动器组件，例如通过液压致动器，围绕水平枢转轴线枢转，例如其中，所述吊杆(81)是单区段刚性吊杆，所述单区段刚性吊杆的内端枢转到连接至起重机塔架的底座(84)，例如能够回转的底座(84)，并且所述单区段刚性吊杆的外端设置有一个或更多个离开滑轮(85)，一个或更多个绞盘驱动缆绳(3)从一个或更多个离开滑轮(85)悬垂。
5.根据权利要求1-4中任一项或多项所述的方法，其中，所述起重机塔架(40)由一个接一个堆叠在另一个上的起重机塔架区段(40a-40f)组成，并且其中，所述叶片安装装置进一步包括起重机塔架提升单元(45)，所述起重机塔架提升单元(45)被操作为在架设起重机塔架(40)的过程中重复地执行提升动作，其中，优选地，所述起重机塔架区段各自具有至少15米的长度/高度，例如在15米和30米之间，例如约25米，并且/或者其中，优选地，所述起重机塔架区段被实施为在拐角处具有主弦杆的网格状区段，例如具有正方形水平截面，优选地，所述塔架区段的水平截面超过4.00米×4.00米。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所有起重机塔架区段(40a-40f)在装置(20)的前面被放置在叶片安装装置(20)上，连同起重机塔架区段(40a-40f)一起从船舶，例如起重机船舶，被运输到海上风力涡轮机(1)，优选地，所述起重机塔架区段(40a-40f)以竖直取向并排布置在叶片安装装置(20)上，例如布置成在弧上延伸的阵列，优选地，所述叶片安装装置包括储存有起重机塔架区段(40a-40f)的储料仓，并且所述储料仓配置和操作为将起重机区段从它们各自的储存位置连续地移动到起重机塔架区段与起重机塔架组装在一起的位置。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述起重机塔架区段(40a-40f)在彼此上的堆叠是从下方完成的，其中，所述提升单元(45)在起重机塔架组装阶段中保持平稳并且连接到安装部件(30)，所述起重机塔架(40)从提升单元沿向上方向伸长。
8.根据权利要求1-7中任一项或多项所述的方法，其中，所述升降系统(80)包括升降单元，所述升降单元包括起重机吊杆(81)和安装到例如具有回转轴承的升降单元底座(84)的绞盘(82)，所述升降单元安装在第一起重机塔架区段(40a)上并且在起重机塔架(40)的组装过程中沿着风力涡轮机塔架(2)向上移动。
9.一种用于将叶片(10)安装在海上风力涡轮机(1)的水平轴线旋转叶毂上的叶片安装装置(20)，海上风力涡轮机(1)包括风力涡轮机塔架(2)并且包括机舱(4)，风力涡轮机塔架(2)由海上风力涡轮机的基座支撑，例如由漂浮基座(3)支撑，机舱(4)具有设置在风力涡轮机塔架的顶端上的水平轴线旋转叶毂(5)，
10.根据权利要求9所述的装置，其中，起重机吊杆(81)具有的长度使得绞盘驱动缆绳(83)在水平定向的叶片的重心(cog)处接合在叶片上，同时叶片的根端(10a)由操纵器组件接合，例如其中，所述叶片的cog远离根端大于25米，例如远离根端在30米与40米之间。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述装置包括吊具结构(90)，吊具结构(90)配置成沿着叶片的长度延伸，例如在叶片上方，从叶片的位于或靠近叶片的根部的内端延伸到超过叶片的重心的外端，其中，优选地，所述吊具结构配置成将叶片保持在向内和向外远离叶片的实际cog的两个位置处，并且所述叶片通过船舶的起重机(220、240)的叶片提升工具(250)能够从船舶...
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