專利名稱：用于安裝水上風力渦輪機的船和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于安裝風力渦輪機的方法和系統(tǒng)，并且更特別地，涉及用于安裝水上風力渦輪機的船和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
至少一些已知的風力渦輪機包括塔架和安裝在塔架上的機艙。轉(zhuǎn)子可旋轉(zhuǎn)地安裝到機艙并且通過軸聯(lián)接到發(fā)電機。多個葉片從轉(zhuǎn)子延伸。葉片被定向成使得掠過葉片的風轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子并且旋轉(zhuǎn)軸，由此驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。在過去，風力渦輪機常常安裝在陸上，允許公知的構(gòu)造方法并且也容易接近和維護。然而，陸上地點的可用性在一些國家變得稀缺。此外，陸上風力渦輪機對生活在渦輪機 地點附近的居民的環(huán)境影響對陸上渦輪機造成例如尺寸限制。由于這些和其它原因，水上風力渦輪機地點(即，位于水體中的地點)近年來吸引越來越多的關(guān)注。然而，水上風力渦輪機遇到陸上風力渦輪機不曾經(jīng)歷的特定挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)提出了仍然有待解決的技術(shù)和后勤(logistical)問題。這例如應(yīng)用于將風力渦輪機或其部件運輸?shù)郊茉O(shè)地點，并且應(yīng)用于組裝或架設(shè)過程本身。水上風力渦輪機的架設(shè)期間的決定性因素在于在現(xiàn)場安裝渦輪機所需的時間。由于海上的天氣狀況變化很快并且常常不允許安全的安裝，因此渦輪機的快速架設(shè)對于遵守進度和為所涉及的設(shè)備節(jié)約成本都至關(guān)重要。考慮到以上情況，期望具有一種用于安裝水上風力渦輪機的方法和系統(tǒng)，其允許改善的安裝過程。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，提供了一種用于在風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)水上風力渦輪機的方法，其中所述風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在完全組裝狀態(tài)下具有安裝到轉(zhuǎn)子轂的預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片。所述方法包括將所述轉(zhuǎn)子轂運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點；將轉(zhuǎn)子葉片運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點；在船上將轉(zhuǎn)子葉片安裝到所述轉(zhuǎn)子轂，使得所述轉(zhuǎn)子處于完全組裝狀態(tài)；在所述風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)風力渦輪機塔架；將機艙安裝到所述塔架的頂部；將所述完全組裝的轉(zhuǎn)子提升到它在所述塔架的位置；以及將所述完全組裝的轉(zhuǎn)子安裝到所述機艙。在轉(zhuǎn)子葉片的安裝期間由法蘭將所述轂安裝到所述船。在安裝過程期間所述轉(zhuǎn)子葉片由起重機支撐所述轂和所述轉(zhuǎn)子葉片且所述轂的同時保持在水平位置。所述完全組裝的轉(zhuǎn)子在安裝到所述機艙之前從水平位置傾斜到豎直位置。所述完全組裝的轉(zhuǎn)子由第一起重機提升到它在所述塔架的位置，并且在提升期間，通過使用所述第一起重機上的第二吊鉤或者由第二起重機使得所述轉(zhuǎn)子葉片傾斜。所述的方法，在將轉(zhuǎn)子運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點時除了至少一個轉(zhuǎn)子葉片以外所述預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片安裝到所述轂，在到達所述架設(shè)地點之后安裝所述至少一個轉(zhuǎn)子葉片。在將轉(zhuǎn)子運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點時除了兩個轉(zhuǎn)子葉片以外所述預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片安裝到所述轂。在將轉(zhuǎn)子運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點時沒有任何轉(zhuǎn)子葉片安裝到所述轂。在所述船上安裝期間由支撐件支撐至少一個轉(zhuǎn)子葉片。在另一個方面中，提供了一種用于在風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)水上風力渦輪機的方法，其中所述風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在完全組裝狀態(tài)下具有安裝到轉(zhuǎn)子轂的預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片。所述方法包括將所述轉(zhuǎn)子運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點，所述轉(zhuǎn)子具有的轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)量小于安裝到所述轉(zhuǎn)子轂的轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)定數(shù)量；將轉(zhuǎn)子葉片運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點；在船上通過將轉(zhuǎn)子葉片組裝到所述轉(zhuǎn)子轂來安裝所述轉(zhuǎn)子，使得所述轉(zhuǎn)子處于完全組裝狀態(tài)；在所述風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)風力渦輪機塔架；將機艙安裝到所述塔架的頂部；將所述完全組裝的轉(zhuǎn)子提升到它在所述塔架的位置；以及將所述轉(zhuǎn)子安裝到所述機艙。所述的方法，在轉(zhuǎn)子葉片的安裝期間將所述轂安裝到所述船。在所述轉(zhuǎn)子葉片的安裝過程期間由起重機支撐所述轂。在又一個方面中，提供了一種船。所述船包括船甲板，以及用于在所述甲板上安裝 風力渦輪機轉(zhuǎn)子的空間。根據(jù)從屬權(quán)利要求、說明書和附圖，本發(fā)明的更多方面、優(yōu)點和特征變得明顯。


更特別地在參考附圖的說明書的中闡述了包括對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是本發(fā)明的最佳模式的本發(fā)明的完整和允許公開，其中圖I是示例性風力渦輪機的透視圖。圖2是圖I中所示的風力渦輪機的一部分的放大截面圖。圖3是用于運輸風力渦輪機的部件的船的透視圖。圖4至6是架設(shè)風力渦輪機塔架的過程的透視圖。圖7是根據(jù)實施例的用于運輸風力渦輪機轉(zhuǎn)子的船的俯視圖。圖8是根據(jù)另外的實施例的用于運輸風力渦輪機轉(zhuǎn)子的船的俯視圖。圖9是根據(jù)又一實施例的用于運輸風力渦輪機轉(zhuǎn)子的船的俯視圖。圖10至12是根據(jù)實施例的安裝風力渦輪機轉(zhuǎn)子的過程的俯視圖。圖13是根據(jù)另外的實施例的將風力渦輪機轉(zhuǎn)子安裝到機艙的過程的俯視圖。圖14是根據(jù)實施例的在其上安裝風力渦輪機轉(zhuǎn)子的船的側(cè)視圖。圖15是根據(jù)又一實施例的將風力渦輪機轉(zhuǎn)子安裝到機艙的過程的俯視圖。圖16是根據(jù)圖15的在其上安裝風力渦輪機轉(zhuǎn)子的船的側(cè)視圖。圖17是根據(jù)實施例的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子的過程的側(cè)視圖。圖18是根據(jù)實施例的安裝風力渦輪機的過程的側(cè)視圖。圖19是根據(jù)實施例的方法的流程圖。圖20是根據(jù)另外的實施例的方法的流程圖。36控制系統(tǒng)附圖標記列表38偏航軸線2水體40處理器3水波42發(fā)電機
4平均水位44轉(zhuǎn)子軸5水下暗流46齒輪箱6馮卡門渦列48高速軸10風力渦輪機50聯(lián)接件52支撐件54支撐件12塔架56偏航驅(qū)動機構(gòu)14支撐系統(tǒng)58氣象桅桿 16機艙60前支撐軸承18轉(zhuǎn)子62后支撐軸承20可旋轉(zhuǎn)轂64驅(qū)動鏈22轉(zhuǎn)子葉片66變槳組件24葉片根部70傳感器26負荷轉(zhuǎn)移區(qū)域72變槳軸承28方向74變槳驅(qū)動馬達30旋轉(zhuǎn)軸線76變槳驅(qū)動齒輪箱32槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)78變槳驅(qū)動小齒輪34變槳軸線80超速控制系統(tǒng)122，123，124 轉(zhuǎn)子葉片82電纜 126船甲板84電力發(fā)電機127根部86腔 130第一起重機88內(nèi)表面 135，145起重機臂90外表面 140第二起重機116縱軸線 160支撐件120船
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細地參考各種實施例，所述實施例的一個或多個例子在每個圖中示出。每個例子作為解釋而不是作為限制而被提供。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征可以用于其它實施例上或與其它實施例結(jié)合以產(chǎn)生更多實施例。本發(fā)明旨在包括這樣的修改和變型。本申請所描述的實施例包括一種改善水上風力渦輪機的架設(shè)的系統(tǒng)和方法。當在本申請中使用時，術(shù)語“船”旨在表示適合于運輸風力渦輪機部件的任何漂浮裝置。當在本申請中使用時，“船”也可以暫時連接到海床或由海床支撐，這例如從石油鉆塔的領(lǐng)域知曉。當在本申請中使用時，術(shù)語“葉片”旨在表示當相對于周圍流體運動時提供反作用力的任何裝置。當在本申請中使用時，術(shù)語“風力渦輪機”旨在表示從風能生成旋轉(zhuǎn)能，并且更具體地，將風的動能轉(zhuǎn)換為機械能的任何裝置。當在本申請中使用時，術(shù)語“風力發(fā)電機”旨在表示從風能生成的旋轉(zhuǎn)能生成電力，并且更具體地，將從風的動能轉(zhuǎn)換的機械能轉(zhuǎn)換為電力的任何風力渦輪機。圖I是示例性水上風力渦輪機10的透視圖。在示例性實施例中，水上風力渦輪機10是水平軸線風力渦輪機。備選地，水上風力渦輪機10可以是豎直軸線風力渦輪機。在示例性實施例中，水上風力渦輪機10包括從支撐系統(tǒng)14延伸的塔架12，安裝在塔架12上的機艙16，和聯(lián)接到機艙16的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)轂20和聯(lián)接到轂20并且從所述轂向外延伸的至少一個轉(zhuǎn)子葉片22。在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子18具有三個轉(zhuǎn)子葉片22。在備選實施例中，轉(zhuǎn)子18包括三個以上或以下的轉(zhuǎn)子葉片22。轉(zhuǎn)子葉片22圍繞轂20間隔以便于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子18，從而能夠使來自風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)榭墒褂玫臋C械能，并且隨后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。通過在多個負荷轉(zhuǎn)移區(qū)域26將葉片根部24聯(lián)接到轂20而將轉(zhuǎn)子葉片22配合到轂20。負荷轉(zhuǎn)移區(qū)域26具有轂負荷轉(zhuǎn)移區(qū)域和葉片負荷轉(zhuǎn)移區(qū)域(兩者未在圖I中顯示)。引至轉(zhuǎn)子葉片22的負荷經(jīng)由負荷轉(zhuǎn)移區(qū)域26轉(zhuǎn)移到 轂20。在一個實施例中，轉(zhuǎn)子葉片22具有在大約15米(m)至大約91m的范圍內(nèi)的長度。備選地，轉(zhuǎn)子葉片22可以具有能夠使風力渦輪機10如本申請中所述起作用的任何合適長度。例如，葉片長度的其它非限定性例子包括IOm或以下、20m、37m或大于91m的長度。當風從方向28吹向轉(zhuǎn)子葉片22時，轉(zhuǎn)子18圍繞旋轉(zhuǎn)軸線30旋轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)并且受到離心力時，轉(zhuǎn)子葉片22也受到各種力和力矩。因而，轉(zhuǎn)子葉片22可以從中立或非偏轉(zhuǎn)位置偏轉(zhuǎn)和/或旋轉(zhuǎn)到偏轉(zhuǎn)位置。取決于轉(zhuǎn)子相對于機艙16的位置，風力渦輪機10可以是逆風式渦輪機或順風式渦輪機。而且，可以由槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32來改變轉(zhuǎn)子葉片22的槳距角或葉片槳距(即，確定轉(zhuǎn)子葉片22相對于風的方向28的方位的角)以通過調(diào)節(jié)至少一個轉(zhuǎn)子葉片22相對于風向量的角位置而控制由風力渦輪機10生成的負荷和電力。圖示了用于轉(zhuǎn)子葉片22的變槳軸線34。在風力渦輪機10的操作期間，槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32可以改變轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距，使得轉(zhuǎn)子葉片22移動到順槳位置，使得至少一個轉(zhuǎn)子葉片22相對于風向量的方位提供將朝著風向量定向的轉(zhuǎn)子葉片22的最小表面積，這便于減小轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速和/或便于轉(zhuǎn)子18的失速。在示例性實施例中，水上風力渦輪機10安裝在水體2中，例如安裝在湖中或海中。水體2具有典型地包括沙子和/或石碌的地面I，例如湖床或海床。在示例性實施例中，支撐系統(tǒng)14是錨固在地面I中的單極結(jié)構(gòu)。在備選實施例中，支撐系統(tǒng)14可以包括固定到地面I的三腳架結(jié)構(gòu)和/或格狀結(jié)構(gòu)。在另外的備選實施例中，支撐結(jié)構(gòu)14可以包括塔架12安裝在其上的浮力平臺。支撐結(jié)構(gòu)14將被設(shè)計成使得它為塔架12、機艙16和轉(zhuǎn)子18提供足夠的支撐。在示例性實施例中，塔架12由鋼管制造以限定支撐系統(tǒng)14和機艙16之間的腔(未在圖I中顯示)。在備選實施例中，塔架12是具有任何合適高度的任何合適類型的塔架，例如，塔架可以包括在豎直方向上的若干部段，所述部段彼此安裝以形成塔架12。水體2具有平均水位4，所述平均水位在一些實施例中由于潮汐變化而可以隨著時間變化。除了水位的潮汐變化以外，水波3將由于風28與水面相互作用而在水體2的表面形成。在本申請中，值得注意的是水波的方向Vwave不必與風的方向Vwind相同。例如，由于地面I的地形，水波3的方向甚至可能與風的方向相反(如圖I中示例性所示)。所以風速方向和波速方向9_之間的相互關(guān)系將取決于水上風力渦輪機10的架設(shè)地點的具體環(huán)境。另外，可能存在可能隨著或不隨著時間變化的暗流5。例如，暗流5可能由于地面I的地形而形成并且取決于架設(shè)地點的具體環(huán)境。而且，可以由槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32來改變轉(zhuǎn)子葉片22的槳距角或葉片槳距(即，確定轉(zhuǎn)子葉片22相對于風的方向28的方位的角)以通過調(diào)節(jié)至少一個轉(zhuǎn)子葉片22相對于風向量的角位置而控制由風力渦輪機10生成的負荷和電力。顯示了用于轉(zhuǎn)子葉片22的變槳軸線34。在風力渦輪機10的操作期間，槳距調(diào)節(jié)系統(tǒng)32可以改變轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距，使得轉(zhuǎn)子葉片22移動到順槳位置，使得至少一個轉(zhuǎn)子葉片22相對于風向量的方位提供將朝著風向量定向的轉(zhuǎn)子葉片22的最小表面積，這便于減小轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)速和/或便于轉(zhuǎn)子18的失速。在示例性實施例中，每個轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距由控制系統(tǒng)36單獨控制。備選地，所有轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距可以由控制系統(tǒng)36同時控制。此外，在示例性實施例中， 當方向28變化時，機艙16的偏航方向可以圍繞偏航軸線38被控制以相對于方向28定位轉(zhuǎn)子葉片22。圖2是風力渦輪機10的一部分的放大截面圖。在示例性實施例中，風力渦輪機10包括機艙16和可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到機艙16的轂20。更具體地，轂20通過轉(zhuǎn)子軸144 (有時被稱為主軸或低速軸)、齒輪箱46、高速軸48和聯(lián)接件50可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到位于機艙16內(nèi)的發(fā)電機42。在示例性實施例中，轉(zhuǎn)子軸44與縱軸線116同軸地布置。轉(zhuǎn)子軸44的旋轉(zhuǎn)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動齒輪箱46，所述齒輪箱隨后驅(qū)動高速軸48。高速軸48用聯(lián)接件50可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動發(fā)電機42并且高速軸48的旋轉(zhuǎn)便于由發(fā)電機42產(chǎn)生電力。齒輪箱46和發(fā)電機42由支撐件52和支撐件54支撐。在示例性實施例中，齒輪箱46使用雙路幾何形狀來驅(qū)動高速軸48。備選地，轉(zhuǎn)子軸44用聯(lián)接件50直接聯(lián)接到發(fā)電機42。機艙16也包括偏航驅(qū)動機構(gòu)56，所述偏航驅(qū)動機構(gòu)可以用于在偏航軸線38 (未在圖I中顯示)上旋轉(zhuǎn)機艙16和轂20以控制轉(zhuǎn)子葉片22相對于風的方向28的方位。機艙16也包括至少一個氣象桅桿58，所述氣象桅桿包括風向標和風速計(兩者未在圖2中顯示)。氣象桅桿58將可以包括風向和/或風速的信息提供給控制系統(tǒng)36。在示例性實施例中，機艙16也包括主前支撐軸承60和主后支撐軸承62。前支撐軸承60和后支撐軸承62便于轉(zhuǎn)子軸44的徑向支撐和對準。前支撐軸承60靠近轂20聯(lián)接到轉(zhuǎn)子軸44。后支撐軸承62靠近齒輪箱46和/或發(fā)電機42定位在轉(zhuǎn)子軸44上。備選地,機艙16包括能夠使風力渦輪機10如本申請中所述起作用的任何數(shù)量的支撐軸承。轉(zhuǎn)子軸44、發(fā)電機42、齒輪箱46、高速軸48、聯(lián)接件50和任何關(guān)聯(lián)的緊固、支撐和/或固定裝置(包括但不限于支撐件52和/或支撐件54以及前支撐軸承60和后支撐軸承62)有時被稱為驅(qū)動鏈64。在示例性實施例中，轂20包括變槳組件66。變槳組件66包括一個或多個變槳驅(qū)動系統(tǒng)68和至少一個傳感器70。每個變槳驅(qū)動系統(tǒng)68聯(lián)接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片22 (在圖I中顯示)以用于調(diào)制沿著變槳軸線34的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距。在圖2中僅僅顯示了三個變槳驅(qū)動系統(tǒng)68中的一個。在示例性實施例中，變槳組件66包括至少一個變槳軸承72，所述變槳軸承聯(lián)接到轂20并且聯(lián)接到相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片22 (在圖I中顯示)以用于圍繞變槳軸線34旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片22。變槳驅(qū)動系統(tǒng)68包括變槳驅(qū)動馬達74、變槳驅(qū)動齒輪箱76和變槳驅(qū)動小齒輪78。變槳驅(qū)動馬達74聯(lián)接到變槳驅(qū)動齒輪箱76使得變槳驅(qū)動馬達74將機械力施加于變槳驅(qū)動齒輪箱76。變槳驅(qū)動齒輪箱76聯(lián)接到變槳驅(qū)動小齒輪78使得變槳驅(qū)動小齒輪78由變槳驅(qū)動齒輪箱76旋轉(zhuǎn)。變槳軸承72聯(lián)接到變槳驅(qū)動小齒輪78使得變槳驅(qū)動小齒輪78的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致變槳軸承72的旋轉(zhuǎn)。更具體地，在示例性實施例中，變槳驅(qū)動小齒輪78聯(lián)接到變槳軸承72使得變槳驅(qū)動齒輪箱76的旋轉(zhuǎn)圍繞變槳軸線34旋轉(zhuǎn)變槳軸承72和轉(zhuǎn)子葉片22以改變?nèi)~片22的葉片槳距。變槳驅(qū)動系統(tǒng)68聯(lián)接到控制系統(tǒng)36以用于當接收來自控制系統(tǒng)36的一個或多個信號時調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距。在示例性實施例中，變槳驅(qū)動馬達74是由電力和/或液壓系統(tǒng)驅(qū)動的能夠使變槳組件66如本申請中所述起作用的任何合適的馬達。備選地，變槳組件66可以包括任何合適的結(jié)構(gòu)、配置、布置和/或部件，例如但不限于液壓氣缸、彈簧和/或伺服機構(gòu)。而且，變槳組件66可以由任何合適的手段(例如但不限于液壓流體)和/或機械動力(例如但不限于感生彈簧力和/或電磁力)驅(qū)動。在某些實施例中，變槳驅(qū)動馬達74由從轂20的旋轉(zhuǎn)慣性和/或?qū)⒛芰抗?yīng)到風力渦輪機10的部件的儲能源(未顯示)提取的能量驅(qū)動。 圖3顯示了船120，在所述船上在水體2上運輸風力渦輪機的塔架12。也在船的甲板上運輸機艙16。一旦抵達現(xiàn)場，船的甲板上的起重機130用于提升塔架12，如圖4中所示。在實施例中，一個起重機或多個起重機可以位于另外的船或輪船上，例如位于專用起
重船上。圖5顯示了如何將塔架12降低到水2中。然后典型地將塔架固定到地面或海床(未顯示)。在穩(wěn)定地定位塔架之后，機艙16由起重機130提升到塔架的頂部上并且隨后安裝到塔架，如圖6中所示。根據(jù)實施例，典型地只有轉(zhuǎn)子在船120的甲板126上完全組裝同時或之后執(zhí)行具有機艙16的塔架12的架設(shè)，這在下面進一步進行描述。在其它實施例中，相對于轉(zhuǎn)子安裝在不同的時間(即，在它之前)執(zhí)行塔架和機艙的架設(shè)。圖7顯示了根據(jù)實施例的船120的俯視圖，其中三個部分安裝的轉(zhuǎn)子均包括轂20和安裝到轂的兩個轉(zhuǎn)子葉片122、123。每個轉(zhuǎn)子的第三轉(zhuǎn)子葉片124獨立地置于甲板126上。在運輸船到達風力渦輪機的架設(shè)地點之后或者在實施例中已經(jīng)在至架設(shè)地點的海上運輸期間第三轉(zhuǎn)子葉片安裝到已經(jīng)預(yù)先安裝的轂20和葉片122、123的組合。甲板上的起重機130用于在隨后安裝第三轉(zhuǎn)子葉片124期間保持轂20，并且用于將完成的轉(zhuǎn)子提升到它在安裝有機艙16的塔架12的頂部的位置。起重機130包括可轉(zhuǎn)動基座125和起重機臂135。起重機130也可以設(shè)在不同于運輸船120的船上。圖8顯示了根據(jù)實施例的船120的俯視圖。每個轂20預(yù)先安裝到僅僅一個轉(zhuǎn)子葉片122。完全安裝每個轉(zhuǎn)子所需的兩個附加轉(zhuǎn)子葉片123、124在船120的甲板126上并排放置地進行運輸。為了安裝轉(zhuǎn)子，兩個轉(zhuǎn)子葉片123、124安裝到每個預(yù)先安裝的轂-轉(zhuǎn)子-葉片組件。在實施例中，轉(zhuǎn)子葉片123、124也可以不同地進行儲存，例如儲存在擱架中。圖9顯示了根據(jù)實施例的船120的俯視圖。在其中，轂20和轉(zhuǎn)子葉片122、123、124獨立于轂20進行運輸，即，轂未安裝到任何轉(zhuǎn)子葉片，或者換句話說，轉(zhuǎn)子未如圖7和8中所示預(yù)先安裝。轂20可以由至少一個法蘭(未顯示)安裝到船120的甲板126，以便易于轉(zhuǎn)子葉片122、123、124的隨后安裝。如果轂在運輸期間未安裝到甲板126，則它可以在隨后葉片安裝到轂期間安裝到甲板。在該情況下，每個轉(zhuǎn)子葉片122、123、124可以隨后例如由第二起重機安裝到轂20而不進一步固定已經(jīng)安裝的轂-轉(zhuǎn)子-葉片組合以防止傾斜。圖10顯示了轉(zhuǎn)子葉片122如何從其在甲板上的運輸位置提升，并且由起重機130支撐以安裝到轂20。圖11顯示了另一個轉(zhuǎn)子葉片124在由起重機130支撐的同時如何安裝到轂20。在圖12中，第三轉(zhuǎn)子葉片123在安裝到轂20的同時由起重機130支撐，所述轂先前已配備有兩個轉(zhuǎn)子葉片122、124。因此，圖12顯示了如何完成轉(zhuǎn)子，或者換句話說，轉(zhuǎn)子如何達到它的完全組裝狀態(tài)。在第一轉(zhuǎn)子完成之后，如圖11中所示，它由起重機從甲板提升并且安裝到風力渦輪機塔架，這將在下面進一步進行描述。用于提升完成的轉(zhuǎn)子的起重機不必需要是起重機130，而是可以是也可以位于另一個船上的第二起重機(未顯示)。圖13示例性地顯示了另一個或第二轂20如何安裝到轉(zhuǎn)子葉片，其中一個轉(zhuǎn)子葉片122已經(jīng)安裝到轂，并且第二轉(zhuǎn)子葉片124正好在由起重機130支撐的同時正在安裝。

圖14顯示了將轉(zhuǎn)子葉片124安裝到已經(jīng)安裝有另一個轉(zhuǎn)子葉片122的轂20的過程的側(cè)視圖，類似于圖11。為了說明目的，起重機130的位置不同于圖9至13中所示的位置。此外，未顯示船120的甲板126上的其它轂或轉(zhuǎn)子葉片，這也是由于說明目的。圖14還顯示了船120的甲板126上的法蘭22。轂20在轉(zhuǎn)子葉片122、123、124的安裝過程期間固定或安裝到法蘭22。這保證轂20不由已安裝的轉(zhuǎn)子葉片的重力傾斜，只要轉(zhuǎn)子未完全組裝，所述傾斜將是很不理想的。在實施例中，轂也可以不安裝到甲板。然而，在該情況下已經(jīng)安裝的轉(zhuǎn)子葉片必須由起重機或由支撐元件支撐，這將在安裝過程期間阻止轂-轉(zhuǎn)子-葉片組合在已經(jīng)安裝的轉(zhuǎn)子葉片的重量下傾斜。這在下面顯示。圖15根據(jù)實施例顯示了轉(zhuǎn)子葉片124如何安裝到預(yù)先安裝有兩個轉(zhuǎn)子葉片122、123的轂20。轂20由第一起重機130提升。為了保持轉(zhuǎn)子葉片122、123的穩(wěn)定水平位置，它們可以由支撐件160支撐，所述支撐件可以包括木材、金屬、纖維化合物、聚合物或它們的組合。轉(zhuǎn)子葉片124由第二起重機140提升。由于起重機140僅僅必須提升一個轉(zhuǎn)子葉片124的重量，因此它可以顯著地小于起重機130。轉(zhuǎn)子葉片124由起重機140定位成使得它的根部127可以安裝到轂20。圖16顯示了類似于圖15的實施例的側(cè)視圖。如同圖14中那樣，為了說明目的未顯示除了當前安裝的轂和轉(zhuǎn)子葉片以外的其它部件。圖17顯示了完全在船120的甲板上的已安裝的轉(zhuǎn)子如何由起重機130、140提升到它在機艙16上的位置。由于轉(zhuǎn)子已事先在船120的甲板126上完成裝配，因此轉(zhuǎn)子葉片當由起重機130從甲板提升時具有水平取向。因此，轉(zhuǎn)子在它可以安裝到機艙16之前必須傾斜或轉(zhuǎn)動90°。為此，第二起重機140可以用于如圖所示牽拉轉(zhuǎn)子葉片122，以便在豎直方向上引導(dǎo)轉(zhuǎn)子。通常，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)或傾斜靠近海平面(或甲板126的平面)進行，使得在提升高度方面對第二起重機的要求較少。一旦這得以實現(xiàn)，轉(zhuǎn)子或轂定位在機艙16處并且安裝到機艙。這在圖18中顯示。在其中，起重機臂145已經(jīng)減小到它的最小長度。轂20固定到機艙16，并且隨后風力渦輪機完全架設(shè)或安裝。在實施例中，也能夠僅僅使用一個起重機提升轉(zhuǎn)子。這可以通過具有船上的特定支撐結(jié)構(gòu)得以促進，所述支撐結(jié)構(gòu)沿著正在旋轉(zhuǎn)的葉片中的一個的翼展支撐轉(zhuǎn)子。另一個選擇是使用主起重機上的第二吊鉤，所述吊鉤支撐在重心的另一側(cè)的轉(zhuǎn)子直到轉(zhuǎn)子處于豎直。
圖19顯示了根據(jù)實施例的用于在風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)水上風力渦輪機的方法的流程圖，其中風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在完全組裝狀態(tài)下具有安裝到轉(zhuǎn)子轂的預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片。該方法包括在步驟300中將轉(zhuǎn)子的轂運輸?shù)郊茉O(shè)地點，以及在步驟310中將轉(zhuǎn)子葉片運輸?shù)郊茉O(shè)地點。然后在步驟320中在船上將轉(zhuǎn)子葉片安裝到轉(zhuǎn)子轂使得轉(zhuǎn)子處于完全組裝狀態(tài)。根據(jù)實施例，在步驟330中在風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)風力渦輪機塔架。在步驟340中將機艙定位并且安裝到塔架的頂部。然后，在步驟350中將完全組裝的轉(zhuǎn)子提升到它在塔架或在機艙的位置。在步驟360中將完全組裝的轉(zhuǎn)子安裝到機艙。圖20顯示了根據(jù)實施例的用于在風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)水上風力渦輪機的方法的另一個流程圖，其中風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在完全組裝狀態(tài)下具有安裝到轉(zhuǎn)子轂的預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片。在步驟400中將轉(zhuǎn)子運輸?shù)郊茉O(shè)地點，其中轉(zhuǎn)子具有的轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)量小于安裝到所述轉(zhuǎn)子轂的轉(zhuǎn)子葉片的預(yù)定數(shù)量。在步驟410中將轉(zhuǎn)子葉片運輸?shù)郊茉O(shè)地點。然后在步驟420中在船上通過將轉(zhuǎn)子葉片組裝到轉(zhuǎn)子轂來安裝轉(zhuǎn)子使得轉(zhuǎn)子 處于完全組裝狀態(tài)。根據(jù)實施例，該方法還包括在步驟430中在風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)風力渦輪機塔架。在步驟440中將機艙定位并且安裝到塔架的頂部。然后，在步驟450中將完全組裝的轉(zhuǎn)子提升到它在塔架或在機艙的位置。在步驟460中將完全組裝的轉(zhuǎn)子安裝到機艙。上述系統(tǒng)和方法便于改善水上風力渦輪機的架設(shè)過程。在上面詳細地描述了用于架設(shè)水上風力渦輪機的系統(tǒng)和方法的示例性實施例。所述系統(tǒng)和方法不限于本申請中所述的具體實施例，而是系統(tǒng)的部件和/或方法的步驟可以單獨地并且獨立于本申請中所述的其它部件和/或步驟使用。盡管本發(fā)明的各種實施例的具體特征可以在一些圖中而未在其它圖中顯示，但是這僅僅是為了方便。根據(jù)本發(fā)明的原理，圖的任何特征可以與任何其它圖的任何特征組合被引用和/或要求權(quán)利。該書面描述使用例子來公開包括最佳模式的本發(fā)明，并且也使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何包含的方法。盡管在上申請中已公開了各種具體實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到權(quán)利要求的精神和范圍允許等效修改。尤其是，上述實施例的相互非排他性特征可以彼此組合。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可以包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它例子。這樣的其它例子應(yīng)當屬于權(quán)利要求的范圍內(nèi)，只要它們包括與權(quán)利要求的文字語言沒有區(qū)別的結(jié)構(gòu)元件，或者只要它們包括與權(quán)利要求的文字語言無實質(zhì)區(qū)別的等效結(jié)構(gòu)元件。
權(quán)利要求
1.ー種用于在風カ渦輪機架設(shè)地點架設(shè)水上風カ渦輪機的方法，其中所述風カ渦輪機包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在完全組裝狀態(tài)下具有安裝到轉(zhuǎn)子轂的預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片，所述方法包括 -將所述轉(zhuǎn)子轂運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點； -將轉(zhuǎn)子葉片運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點； -在船上將轉(zhuǎn)子葉片安裝到所述轉(zhuǎn)子轂，使得所述轉(zhuǎn)子處于完全組裝狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包括 -在所述風カ渦輪機架設(shè)地點架設(shè)風カ渦輪機塔架； -將機艙安裝到所述塔架的頂部； -將所述完全組裝的轉(zhuǎn)子提升到它在所述塔架的位置；以及 -將所述完全組裝的轉(zhuǎn)子安裝到所述機艙。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，在轉(zhuǎn)子葉片的安裝期間將所述轂固定到法蘭。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中的任一項所述的方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片在安裝到所述轂的同時保持在水平位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項所述的方法，其特征在于，所述完全組裝的轉(zhuǎn)子在安裝到所述機艙之前從水平位置傾斜到豎直位置。
6.根據(jù)任ー項前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子的安裝期間由第一起重機支撐所述轂，并且由第二起重機支撐至少一個轉(zhuǎn)子葉片。
7.根據(jù)任ー項前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述第二起重機小于所述第一起重機。
8.根據(jù)任ー項前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在將轉(zhuǎn)子運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點時，所述轉(zhuǎn)子包括安裝到所述轂的除了一至三個轉(zhuǎn)子葉片以外所述預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片，在到達所述架設(shè)地點之后安裝所述一至三個轉(zhuǎn)子葉片。
9.根據(jù)任ー項前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在干，在所述船上安裝期間由支撐件支撐至少一個轉(zhuǎn)子葉片。
10.一種船，包括 _船甲板； -用于在所述甲板上安裝風カ渦輪機轉(zhuǎn)子的空間；以及 -用于固定轉(zhuǎn)子轂的法蘭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在風力渦輪機架設(shè)地點架設(shè)水上風力渦輪機的方法，其中所述風力渦輪機包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在完全組裝狀態(tài)下具有安裝到轉(zhuǎn)子轂的預(yù)定數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片。所述方法包括將所述轉(zhuǎn)子轂運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點；將轉(zhuǎn)子葉片運輸?shù)剿黾茉O(shè)地點；以及在船上將轉(zhuǎn)子葉片安裝到所述轉(zhuǎn)子轂，使得所述轉(zhuǎn)子處于完全組裝狀態(tài)。此外，本發(fā)明涉及一種船，所述船具有用于安裝轉(zhuǎn)子轂的至少一個法蘭。
文檔編號B63B35/00GK102678474SQ201210036060
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月9日
發(fā)明者R·范德博斯 申請人:通用電氣公司