專利名稱：用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置及吊裝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術領域，尤其涉及用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置及吊裝方法。
背景技術：
風力發(fā)電作為一個綠色行業(yè)，節(jié)能、環(huán)保是其主要價值體現(xiàn)之一。在風力發(fā)電場開發(fā)建設過程中，節(jié)能、環(huán)保也是風力發(fā)電行業(yè)相關企業(yè)共同追求的目標之一。直驅風力發(fā)電機組的安裝是風力發(fā)電場開發(fā)建設中的一個重要環(huán)節(jié)，包括發(fā)電機吊裝及葉輪吊裝。其中，葉輪吊裝方法分為地面操作和空中操作兩個部分。地面操作包括首先，將輪轂在地面擺放固定；其次，使用三輛吊車分別將三只葉片均以-90度起吊并與輪轂組裝， 形成葉輪；再次，將其中兩只葉片由-90度變槳成90度。葉片-90度狀態(tài)為葉片的輪廓部分朝上、大梁部分朝下的狀態(tài)，葉片90度狀態(tài)為葉片翻轉180度后大梁朝上、輪廓朝下的狀態(tài)。空中操作包括首先，將葉輪吊裝到空中；其次，將葉輪吊至塔架的指定位置，并將輪轂與發(fā)電機的動軸固定連接；最后，將葉輪中的第三只未在地面操作中變槳的葉片在空中完成變槳。在實施葉輪吊裝的過程中，地面操作需要占用一定面積的場地，所以需要征用土地來滿足葉輪組裝時場地的需求，成本較高。而且葉輪的面積較大，在葉輪組裝和放置時對場地平整度要求也比較高，需要對葉輪所覆蓋的場地植被進行砍伐以平整場地，不僅造成對環(huán)境的破壞，而且使得土地征用的成本進一步升高。另外在地面操作中，需要同時用到三臺吊車，由于吊車使用量較多使得成本進一步升高。因此，有悖于達到風力發(fā)電場開發(fā)建設過程中要求的節(jié)能、環(huán)保的目標。

發(fā)明內容
本發(fā)明的實施例提供一種用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置及吊裝方法，解決了現(xiàn)有技術中葉輪吊裝時存在的破壞環(huán)境、成本高的問題。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案一種用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置，包括驅動單元，固定在發(fā)電機的定軸上；所述驅動單元用于輸出動力，以驅動第一葉片與輪轂的組合體繞所述發(fā)電機的動軸的軸心朝指定方向旋轉120度，或者驅動所述第一葉片、第二葉片及所述輪轂的組合體繞所述動軸的軸心朝所述指定方向旋轉120度；所述輪轂與所述動軸固定連接，所述發(fā)電機固定在風機塔架頂端的機艙底座上。優(yōu)選地，所述驅動單元還用于驅動所述輪轂繞所述動軸的軸心旋轉至其上的第一變槳軸承法蘭的表面處于豎直狀態(tài)。優(yōu)選地,所述的裝置,還包括傳動單元，固定在所述動軸上,所述驅動單元輸出的動力通過所述傳動單元傳遞至所述輪轂。
其中，所述驅動單元包括電動機、減速器及齒輪，所述減速器的輸入軸與所述電動機的動力輸出軸固定連接，所述齒輪固定在所述減速器的輸出軸上；所述傳動單元為齒圈，所述齒圈與所述齒輪嚙合。優(yōu)選地，所述驅動單元與所述定軸的固定方式為螺栓固定。一種使用上述的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置進行的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的吊裝方法，包括(I)將輪轂吊裝至指定位置，并與發(fā)電機的動軸固定連接；所述發(fā)電機固定在風機塔架頂端的機艙底座上；(2)將第一葉片水平起吊并在空中與所述輪轂組裝；(3)所述驅動單元將所述第一葉片與所述輪轂的組合體繞所述動軸的軸心朝指定方向旋轉120度；(4)將第二葉片水平起吊并在空中與所述輪轂組裝；(5)所述驅動單元將所述第一葉片、所述第二葉片及所述輪轂的組合體繞所述動軸的軸心朝所述指定方向旋轉120度；(6)將第三葉片水平起吊并在空中與所述輪轂組裝。
優(yōu)選地，所述步驟(2)具體包括將所述第一葉片水平起吊；所述驅動單元驅動所述輪轂，使所述輪轂繞所述動軸的軸心旋轉至其上的第一變槳軸承法蘭的表面處于豎直狀態(tài)；將所述第一葉片根部法蘭與所述第一變槳軸承法蘭固定連接；所述步驟(4)具體包括將所述第二葉片根部法蘭與所述輪轂的第二變槳軸承法蘭固定連接；所述步驟(6)具體包括將所述第三葉片根部法蘭與所述輪轂的第三變槳軸承法蘭固定連接。優(yōu)選地，所述的方法，還包括調節(jié)所述輪轂的第一變槳軸承法蘭，以對所述第一葉片進行變槳操作。其中，所述的方法，還包括調節(jié)所述輪轂的第二變槳軸承法蘭，以對所述第二葉片進行變槳操作。優(yōu)選地，所述的方法，還包括調節(jié)所述輪轂的第三變槳軸承法蘭，以對所述第三葉片進行變槳操作。本發(fā)明實施例提供的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置及吊裝方法中，由于輪轂變位裝置中的驅動單元可以驅動輪轂與第一葉片和/或第二葉片旋轉，使葉片能逐個在空中完成與輪轂的組裝，因此在實施葉輪組裝的過程中所占用的地面場地面積大大減小了，從而大大降低了由于土地征用而產生的高額成本。同時，也大大降低了葉輪組裝的過程中對其所覆蓋植被的破壞程度，進而減小了對環(huán)境的破壞。另外，葉輪的整個吊裝過程中，輪轂與各葉片分別起吊，可以由一臺吊車分別完成輪轂和所有葉片的吊裝，節(jié)省了吊車使用數(shù)量，使得風電場建設的成本進一步降低，因此，達到了風力發(fā)電場開發(fā)建設過程中的節(jié)能、環(huán)保的目標。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實施例提供的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的吊裝方法的流程圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的吊裝方法中所涉及的組件間連接關系的方框圖3為本發(fā)明實施例提供的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置的示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明實施例提供了一種用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置，如圖3所示，包括驅動單元31，固定在發(fā)電機21的定軸212上。驅動單元31用于輸出動力，以驅動第一葉片241與輪轂244的組合體繞發(fā)電機21的動軸211的軸心朝指定方向旋轉120度，或者驅動第一葉片241、第二葉片242及輪轂244的組合體繞動軸211的軸心朝指定方向旋轉120度，輪轂244與動軸211固定連接，發(fā)電機21固定在風機塔架頂端的機艙底座 221 上。本發(fā)明實施例提供的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置中，參見圖2和圖3由于包括固定在發(fā)電機21定軸212上的驅動單元31，而發(fā)電機21固定在風機塔架22頂端的機艙底座221上，因此，驅動單元31是固定不動的。輪轂244與動軸211固定連接，因為驅動單元31用于輸出動力，以驅動第一葉片241與輪轂244的組合體繞發(fā)電機21的動軸211的軸心朝指定方向旋轉120度，從而安裝第二葉片242 ;驅動單元31或者驅動第一葉片241、第二葉片242及輪轂244的組合體繞動軸211的軸心朝指定方向旋轉120度，從而安裝第三葉片243。由于輪轂變位裝置中的驅動單元輪轂與第一葉片和/或第二葉片旋轉，可使葉片能逐個在空中完成與輪轂的組裝，因此在實施葉輪組裝的過程中所占用的地面場地面積大大減小了，從而大大降低了由于土地征用而產生的高額成本。同時，也大大降低了葉輪組裝的過程中對其所覆蓋植被的破壞程度，進而減小了對環(huán)境的破壞。另外，葉輪的整個吊裝過程中，輪轂與各葉片分別起吊，可以由一臺吊車分別完成輪轂和所有葉片的吊裝，節(jié)省了吊車使用數(shù)量，使得風電場建設的成本進一步降低，因此，達到了風力發(fā)電場開發(fā)建設過程中的節(jié)能、環(huán)保的目標。當然，上述輪轂變位裝置中的驅動單元也可以驅動葉片或者葉片及輪轂的組合體繞發(fā)電機的動軸的軸心朝指定方向旋轉指定角度，例如90度、180度等。另外，上述驅動單元在完成一臺直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂組裝后，可以從發(fā)電機的定軸上拆卸下來，用于其他直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂組裝，或者在進行直驅風力發(fā)電機組中葉輪的葉片進行維修或者更換時使用。上述實施例提供的裝置中，驅動單元31還可以用于驅動輪轂244繞動軸211的軸心旋轉至其上的第一變槳軸承法蘭231的表面處于豎直狀態(tài)。由于驅動單元31還用于驅動輪轂244繞動軸211的軸心旋轉至其上的第一變槳軸承法蘭231的表面處于豎直狀態(tài)，使得第一葉片根部法蘭2411面與第一變槳軸承法蘭231的表面平行，從而方便其與第一變槳軸承法蘭231對接安裝，也能避免連接螺栓受到額外應力。
上述實施例提供的裝置中，驅動單元31的動力可以直接傳遞給動軸211，再傳遞給固定在動軸211上的輪轂244，也可以是其它方式。例如所述輪轂變位裝置還可以包括傳動單元32,固定在動軸211上,驅動單元31輸出的動力通過傳動單元32傳遞至輪轂244。由于傳動單元32固定在動軸211上，而驅動單元31輸出的動力可以通過傳動單元32傳遞至輪轂244，因此傳動單元32可以通過一定的傳動比使輪轂244得到更合適的動力。具體地，上述裝置中，驅動單元31可以包括電動機311、減速器312及齒輪313，減速器312的輸入軸與電動機311的動力輸出軸固定連接，齒輪313固定在減速器312的輸出軸上，傳動單元32可以為齒圈321，齒圈321與齒輪313嚙合。當然，驅動單元31和傳動單元32的具體結構可以不限于圖3所示的結構，可以是其它任何能輸出動力并將動力傳遞至輪轂244的結構。由于，驅動單元31可以包括電動機311、減速器312及齒輪313，并且減速器312的 輸入軸與電動機311的動力輸出軸固定連接，電動機311輸出的動力經過減速器312而得到調節(jié)，而齒輪313固定在減速器312的輸出軸上，使得經減速器312調節(jié)后的動力傳遞給齒輪313，又因為，傳動單元32為齒圈321，而齒圈321與齒輪313嚙合，從而使電動機311輸出的動力滿足齒圈321獲得合適的動力。另外，由于齒圈321固定在動軸211上，可以對動軸211加強保護，提高動軸211的強度與剛度。具體地，上述裝置中，驅動單元31與定軸212的固定方式可以為螺栓固定，螺栓連接便于安裝和拆卸驅動單元31，使得該驅動單元31可以在相同型號的多個直驅風力發(fā)電機組中使用，來對輪轂244的位置進行調整，以安裝葉片，從而節(jié)約成本。本發(fā)明實施例還提供了一種用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的吊裝方法，該方法使用了上述實施例描述的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置，如圖I、圖2和圖3所示，包括如下步驟。101、將輪轂244吊裝至指定位置，并與發(fā)電機21的動軸211固定連接，發(fā)電機21固定在風機塔架22頂端的機艙底座221上。102、將第一葉片241水平起吊并在空中與輪轂244組裝。103、驅動單元31將第一葉片241與輪轂244的組合體繞動軸211的軸心朝指定方向旋轉120度。104、將第二葉片242水平起吊并在空中與輪轂244組裝。105、驅動單元31將第一葉片241、第二葉片242及輪轂244的組合體繞動軸211的軸心朝指定方向旋轉120度。106、將第三葉片243水平起吊并在空中與輪轂244組裝。本發(fā)明實施例提供的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的吊裝方法中，參見圖2，發(fā)電機21固定在風機塔架22頂端的機艙底座221上，由于輪轂244與發(fā)電機21的動軸211固定連接，當發(fā)電機21的動軸211轉動時，輪轂244可以隨發(fā)電機21的動軸211 —起轉動。并且，三只葉片分別水平起吊并在空中與輪轂244組裝，可以形成葉輪24。具體吊裝過程可以為當?shù)谝蝗~片241與輪轂244組裝完畢，驅動單元31將二者形成的組合體繞動軸211的軸心朝指定方向旋轉120度，以安裝第二葉片242。同樣道理，當?shù)诙~片242與輪轂244組裝完畢，驅動單元31將第一葉片241、第二葉片242及輪轂244形成的組合體繞動軸211的軸心朝指定方向旋轉120度，以安裝第三葉片243。因為葉輪在空中完成了組裝，所以在實施葉輪吊裝過程中所占用的地面場地面積大大減小了，從而大大降低了由于土地征用而產生的高額成本，同時，也大大降低了葉輪組裝的過程中對其所覆蓋植被的破壞程度，進而減小了對環(huán)境的破壞。另外，整個吊裝過程中，可以由一臺吊車分別完成輪轂和所有葉片的吊裝，節(jié)省了吊車使用數(shù)量，使得風電場建設的成本進一步降低，因此，達到了風力發(fā)電場開發(fā)建設過程中的節(jié)能、環(huán)保的目標。另外，現(xiàn)有技術中由于將葉輪24在地面組裝完畢后整體吊裝到空中，在輪轂244與發(fā)電機21的動軸211對接時，由于輪轂244與動軸211法蘭面之間可能存在夾角，而葉輪24重量較大導致所述夾角不容易調節(jié)，易出現(xiàn)連接兩個面的連接螺栓易損壞的問題。而本發(fā)明提供的實施例中，先將輪轂244吊裝與發(fā)電機21的動軸211連接，輪轂244重量較輕，即使輪轂244與動軸211法蘭面之間存在所述夾角也比較容易調節(jié)。連接螺栓的受力 也比較小，不會造成連接螺栓的損壞。為了避免葉片與輪轂組裝時變槳軸承法蘭面與葉片根部法蘭面存在夾角，使得連接螺栓受到額外應力的問題，本發(fā)明提供的用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的吊裝方法中，步驟102具體可以包括將第一葉片241水平起吊，使輪轂244繞動軸211的軸心旋轉至其上的第一變槳軸承法蘭231的表面處于豎直狀態(tài)，將第一葉片根部法蘭2411與第一變槳軸承法蘭231固定連接；步驟104具體可以包括將第二葉片根部法蘭2421與輪轂244的第二變槳軸承法蘭232固定連接；步驟106具體可以包括將第三葉片根部法蘭2431與輪轂244的第三變槳軸承法蘭233固定連接。由于步驟102具體可以包括將第一葉片241水平起吊，驅動單元31驅動輪轂244使輪轂244繞動軸211的軸心旋轉至其上的第一變槳軸承法蘭231的表面處于豎直狀態(tài)，以使第一葉片241水平起吊至空中后，第一葉片根部法蘭2411面與第一變槳軸承法蘭231的表面平行，從而方便其與第一變槳軸承法蘭231對接安裝，也能避免連接螺栓受到額外應力。將第一葉片根部法蘭2411與第一變槳軸承法蘭231固定連接，使得第一葉片241穩(wěn)固地連接到輪轂244上，形成組合體。步驟104具體可以包括將第二葉片根部法蘭2421與輪轂244的第二變槳軸承法蘭232固定連接；使得第二葉片242穩(wěn)固地連接到輪轂244上，形成組合體。步驟106具體可以包括將第三葉片根部法蘭2431與輪轂244的第三變槳軸承法蘭233固定連接，使得第三葉片243穩(wěn)固地連接到輪轂244上，形成葉輪24。上述方法中，還可以包括調節(jié)輪轂244的第一變槳軸承法蘭231，以對第一葉片241進行變槳操作。由于調節(jié)輪轂244的第一變槳軸承法蘭231，可以使第一葉片241繞其根部法蘭2411面/第一變槳軸承法蘭231面的中心旋轉，從而可以實現(xiàn)對第一葉片241進行變槳操作。上述方法中，還可以包括調節(jié)輪轂244的第二變槳軸承法蘭232，以對第二葉片進行變槳操作。由于調節(jié)輪轂244的第二變槳軸承法蘭232，可以使第二葉片242繞其根部法蘭2421面/第二變槳軸承法蘭232面的中心旋轉，從而可以實現(xiàn)對第二葉片242進行變槳操作。上述方法中，還可以包括調節(jié)輪轂244的第三變槳軸承法蘭233，以對第三葉片243進行變槳操作。由于調節(jié)輪轂244的第三變槳軸承法蘭233，可以使第三葉片243繞其根部法蘭2431面/第三變槳軸承法蘭233面的中心旋轉，從而可以實現(xiàn)對第三葉片243進行變槳操作。另外，現(xiàn)有技術中，在陸地或者海上，當直驅風力發(fā)電機組的單葉片需要維修或者更換時，需要將整個葉輪整體從塔架上拆卸下來，在地面將問題葉片更換完畢后，再將葉輪整體吊裝到塔架上，導致成本高、操作難度大、效率低、不方便操作的問題。而采用上述實施例提供的裝置以及方法，可以實現(xiàn)在空中將單葉片拆卸和安裝，無需將整個葉輪拆卸下來，徹底解決了現(xiàn)有技術中存在的成本高、操作難度大、效率低、不方便操作的問題。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種用于直驅風カ發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置，其特征在于，包括驅動單元，固定在發(fā)電機的定軸上； 所述驅動単元用于輸出動力，以驅動第一葉片與輪轂的組合體繞所述發(fā)電機的動軸的軸心朝指定方向旋轉120度，或者驅動所述第一葉片、第二葉片及所述輪轂的組合體繞所述動軸的軸心朝所述指定方向旋轉120度； 所述輪轂與所述動軸固定連接，所述發(fā)電機固定在風機塔架頂端的機艙底座上。
2.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述驅動單元還用于驅動所述輪轂繞所述動軸的軸心旋轉至其上的第一變槳軸承法蘭的表面處于豎直狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的裝置，其特征在于，還包括傳動單元，固定在所述動軸上，所述驅動單元輸出的動カ通過所述傳動單元傳遞至所述輪轂。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述驅動単元包括電動機、減速器及齒輪，所述減速器的輸入軸與所述電動機的動カ輸出軸固定連接，所述齒輪固定在所述減速器的輸出軸上； 所述傳動單元為齒圈，所述齒圈與所述齒輪嚙合。
5.根據(jù)權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述驅動単元與所述定軸的固定方式為螺栓固定。
6.ー種使用權利要求I至5任一項所述的裝置進行的用于直驅風カ發(fā)電機組中葉輪的吊裝方法，其特征在于，包括 (1)將輪轂吊裝至指定位置，并與發(fā)電機的動軸固定連接；所述發(fā)電機固定在風機塔架頂端的機艙底座上； (2)將第一葉片水平起吊并在空中與所述輪轂組裝； (3)所述驅動単元將所述第一葉片與所述輪轂的組合體繞所述動軸的軸心朝指定方向旋轉120度； (4)將第二葉片水平起吊并在空中與所述輪轂組裝； (5)所述驅動単元將所述第一葉片、所述第二葉片及所述輪轂的組合體繞所述動軸的軸心朝所述指定方向旋轉120度； (6)將第三葉片水平起吊并在空中與所述輪轂組裝。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)具體包括將所述第一葉片水平起吊；所述驅動単元驅動所述輪轂，使所述輪轂繞所述動軸的軸心旋轉至其上的第一變槳軸承法蘭的表面處于豎直狀態(tài)；將所述第一葉片根部法蘭與所述第一變槳軸承法蘭固定連接； 所述步驟(4)具體包括將所述第二葉片根部法蘭與所述輪轂的第二變槳軸承法蘭固定連接； 所述步驟(6)具體包括將所述第三葉片根部法蘭與所述輪轂的第三變槳軸承法蘭固定連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括調節(jié)所述輪轂的第一變槳軸承法蘭，以對所述第一葉片進行變槳操作。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括調節(jié)所述輪轂的第二變槳軸承法蘭，以對所述第二葉片進行變槳操作。
10.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，還包括調節(jié)所述輪轂的第三變槳軸承法蘭，以對所述第三葉片進行變槳操作。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置及吊裝方法，涉及風力發(fā)電技術領域，解決了現(xiàn)有技術中葉輪吊裝時存在的破壞環(huán)境、成本高的問題。用于直驅風力發(fā)電機組中葉輪的輪轂變位裝置包括驅動單元，固定在發(fā)電機的定軸上，該驅動單元用于輸出動力，以驅動第一葉片與輪轂的組合體繞發(fā)電機的動軸的軸心朝指定方向旋轉120度，或者驅動第一葉片、第二葉片及輪轂的組合體繞動軸的軸心朝指定方向旋轉120度，輪轂與動軸固定連接，發(fā)電機固定在風機塔架頂端的機艙底座上。
文檔編號F03D7/04GK102852722SQ201210365708
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權日2012年9月27日
發(fā)明者陳若旺, 李會勛 申請人:北京金風科創(chuàng)風電設備有限公司