海上风力发电机组的运输结构、运输方法及安装方法
【专利摘要】本发明提供了一种海上风力发电机组的运输结构、运输方法及安装方法。本发明提供的海上风力发电机组的运输结构，其在甲板上分别设有第一结构体、第二结构体和第三结构体；第一结构体包括第一支架、机舱和发电机，第一支架设置在甲板上，机舱装配在第一支架上，发电机与机舱装配；第二结构体包括第二支架、轮毂和两个叶片，第二支架设置在甲板上，轮毂上的一个变桨轴承装配在第二支架上，所述两个叶片分别装配在轮毂上的另外两个变桨轴承上；第三结构体包括叶片。其分别采用三种结构体对风力发电机组的部件进行运输，无需在条件有限的现场去临时拆装风力发电机组的组成部件来配合吊装，能够提高吊装的效率。
【专利说明】海上风力发电机组的运输结构、运输方法及安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及运输结构和运输方法，尤其涉及海上风力发电机组的运输结构、运输方法及安装方法。
【背景技术】
[0002]叶轮是风力发电机组的组成部件之一，其一般包括叶片和轮毂。随着风力发电机组的逐步大型化，这些风力发电机组的叶片长度常常为几十米甚至上百米，因此，风力发电机组的运输和安装是比较大型的工程。
[0003]在安装这些风力发电机组时，机舱、发电机和叶轮一般需要先后各自吊装上去进行装配。目前在陆地上安装风力发电机组时，为了对叶轮进行吊装，一般采用三叶式吊装方法，三叶式吊装需要在安装基地将轮毂和三个叶片拼装好，具体在吊装时需要用到两个各自独立的吊钩，其中第一个吊钩连接两根吊带，这两根吊带分别连接其中两个叶片的根部(即与轮毂相连的部分)，第二个吊钩连接的吊带与第三个叶片靠近叶尖的部分相连，在吊装时，首先两个吊钩同时提升，将叶轮水平吊起，然后，第二个吊钩下降，同时第一个吊钩继续提升，使得叶轮翻转近90°，之后松第二个吊钩，由第一个吊钩提升叶轮就位。
[0004]但是在安装海上直驱机组的过程中，发明人发现，对于海上机组而言，离岸距离较远的安装项目采用的是自升式船，该船的船体带有自升式桩腿，因此甲板的面积较小，没有足够的空间拼装三叶式叶轮，并且这种安装船的主吊钩为单钩，没有两个独立的吊钩，所以不能实现叶轮的三叶式吊装。
[0005]目前也有一种利用单钩吊装海上直驱机组的方案，其采用一字梁或者十字梁作为吊具先对机舱、发电机、轮毂和三个叶片的其中两个叶片的组装件进行吊装，之后用另一个吊具将第三个叶片单独进行吊装。这种吊装方案可以只采用一个吊钩，但是发明人在实践中发现其中也存在着较大的缺陷:由于机舱、发电机、轮毂和两个叶片合起来重量太大，为了能够进行吊装，需要将轮毂和机舱底座上的吊耳的尺寸设计得较大，但是这样会与风力发电机组的原设计之间产生很多矛盾。例如对于轮毂来说，轮毂要满足疲劳强度的要求才能保障其使用寿命，但如果轮毂上的吊耳尺寸加大，其疲劳强度将会降低，根据实际计算，发明人发现如果加大轮毂上的吊耳尺寸，轮毂的疲劳强度将会达不到要求，而轮毂的疲劳强度要满足要求是风力发电机组设计的其中一个重要条件。而对于发电机来说，采用发电机上的吊耳吊装会造成发电机转子的变形，影响发电机的气隙，也不利于保障发电机的性能。而机舱底座上的吊耳尺寸加大会受到机舱内空间的限制，易造成与机舱内其他部件相互干涉。
[0006]为了利用单个吊钩实现风力发电机组的吊装，并且避免与风力发电机组的原设计产生矛盾，发明人构思了一种还未申请专利的新的吊装方案以利用单个吊钩进行吊装:先对机舱和发电机的组装件吊装一次，然后对轮毂和两个叶片的组装件吊装一次，最后对第三个叶片吊装一次。
[0007]在实现这种新的吊装方案的过程中，发明人发现，在实施这种新的吊装方案之前，需要将风力发电机组运输到海上的安装机位处。然而由于这种吊装方案的构思本身是新的，在现有技术中并没有与这种吊装方案相配合的运输方案，因此现有的运输方案并不能有效地配合这种新的吊装方案。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种能够配合上述新的吊装方案以提高吊装效率的海上风力发电机组的运输结构和运输方法以及提供一种提高吊装效率的海上风力发电机组的安装方法。
[0009]为了实现上述目的，本发明提供了一种海上风力发电机组的运输结构，其在甲板上分别设有第一结构体、第二结构体和第三结构体；
[0010]所述第一结构体包括第一支架、机舱和发电机，所述第一支架设置在所述甲板上，所述机舱装配在所述第一支架上，所述发电机与所述机舱装配；
[0011]所述第二结构体包括第二支架、轮毂和两个叶片，所述第二支架设置在所述甲板上，所述轮毂上的一个变桨轴承装配在所述第二支架上，所述两个叶片分别装配在所述轮毂上的另外两个变桨轴承上；
[0012]所述第三结构体包括叶片。
[0013]本发明提供的海上风力发电机组的运输结构，其中所述第三结构体中的叶片的个数可以为多个，所述多个叶片叠放设置。
[0014]本发明提供的海上风力发电机组的运输结构，其中所述第一结构体的个数、所述第二结构体的个数和所述第三结构体中的叶片的个数可以均相等。
[0015]本发明提供的海上风力发电机组的运输结构，其中所述海上风力发电机组可以为永磁直驱式风力发电机组。
[0016]本发明提供的海上风力发电机组的运输结构，其中在所述甲板上可以平放有基础桩，在所述甲板上可以立放有多段塔筒。
[0017]本发明提供的海上风力发电机组的运输结构，其中所述第一结构体的第一支架、所述第二结构体的第二支架以及其中一部分所述塔筒均可以位于所述甲板上的前部区域，所述第二结构体中的一个叶片向前上方伸出，所述第二结构体中的另一个叶片向后上方伸出，所述第三结构体、所述基础桩以及其中另一部分所述塔筒均位于所述甲板上的后部区域，所述基础桩和第三结构体的叶片均沿前后方向设置。
[0018]本发明提供的海上风力发电机组的运输结构，所述第二结构体的个数为多个，其中其中一部分第二结构体可以位于所述甲板上的左侧区域，其中另一部分第二结构体位于所述甲板上的右侧区域，所述第一结构体以及位于所述甲板上的前部区域的塔筒均位于所述的两部分第二结构体之间。
[0019]本发明提供的海上风力发电机组的运输结构，其中所述第三结构体和所述甲板上的后部区域的塔筒可以分别位于所述甲板上的左侧区域和右侧区域，所述基础桩位于所述第三结构体和所述甲板上的后部区域的塔筒之间。
[0020]本发明提供了一种海上风力发电机组的运输方法，其使用任一上述的海上风力发电机组的运输结构进行运输。
[0021]本发明提供了一种海上风力发电机组的运输方法，其包括以下步骤:
[0022]将机舱装配在第一支架上，将发电机与机舱装配，得到第一结构体；
[0023]将轮毂上的一个变桨轴承装配在第二支架上，将两个叶片分别装配在所述轮毂上的另外两个变桨轴承上，得到第二结构体；
[0024]将所述第一结构体、所述第二结构体和包括有叶片的第三结构体分别吊装到甲板上；
[0025]使甲板移动至目标位置。
[0026]本发明提供了一种海上风力发电机组的运输方法，其包括以下步骤:
[0027]将机舱装配在第一支架上，将发电机与机舱装配，得到第一结构体；
[0028]将轮毂上的一个变桨轴承装配在第二支架上，将两个叶片分别装配在所述轮毂上的另外两个变桨轴承上，得到第二结构体；
[0029]将多个叶片叠放，得到第三结构体；
[0030]将所述第三结构体、至少一个所述第一结构体和至少一个所述第二结构体分别吊装到甲板上；
[0031]将多个基础桩吊装并平放在所述甲板上，将多段塔筒吊装并立放在所述甲板上；
[0032]使甲板移动至目标位置。
[0033]本发明提供了一种海上风力发电机组的安装方法，其包括以下步骤:
[0034]使用任一上述的海上风力发电机组的运输结构将海上风力发电机组运输至安装位置；
[0035]将所述第一结构体中的机舱与所述第一支架拆开，并将装配有发电机的机舱起吊并装配到塔架的顶部；
[0036]将所述第二结构体中的轮毂上的变桨轴承与所述第二支架拆开，并将装配有两个叶片的轮毂起吊并装配到所述发电机上；
[0037]将所述第三结构体中的叶片起吊并装配到所述轮毂上的未安装叶片的变桨轴承上。
[0038]本发明提供的上述海上风力发电机组的运输结构的主要有益效果在于，本发明提供的海上风力发电机组的运输结构可用于运输海上风力发电机组，能够配合发明人构思出的新的吊装方案以提高吊装效率。本发明提供的海上风力发电机组的运输结构分别采用三种结构体对风力发电机组的部件进行运输，这三种结构体分别对应发明人构思出的新的吊装方案的三个吊装步骤，无需在条件有限的现场去临时拆装风力发电机组的组成部件来配合吊装，能够提高吊装的效率。
[0039]本发明提供的海上风力发电机组的运输方法无需在条件有限的现场去临时拆装风力发电机组的组成部件来配合吊装，能够配合发明人构思出的新的吊装方案以提高吊装效率。
[0040]本发明提供的海上风力发电机组的安装方法可运输和安装海上风力发电机组，无需在条件有限的现场去临时拆装风力发电机组的组成部件来配合吊装，可提高吊装效率，避免与因吊耳过大而带来的诸多不利后果。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1为本发明实施例的海上风力发电机组的运输结构的立体结构示意图；
[0042]图2为本发明实施例的第一结构体的立体结构示意图；
[0043]图3为本发明实施例的第二结构体的立体结构示意图；
[0044]图4为本发明实施例的第三结构体的立体结构示意图。
[0045]附图标号说明:
[0046]1-甲板；2_第一结构体；21_第一支架；22_机舱；23_发电机；3_第二结构体；31-第二支架；32_轮毂；4_第三结构体；5_叶片；6_基础桩；71_底段塔筒；72_中段塔筒；73-顶段塔筒。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图对本发明实施例的海上风力发电机组的运输结构、运输方法及安装方法进行详细描述。
[0048]如图1至图4所示，本发明实施例的海上风力发电机组的运输结构，其在甲板I上分别设有第一结构体2、第二结构体3和第三结构体4,第一结构体2包括第一支架21、机舱22和发电机23，第一支架21设置在甲板I上，机舱22装配在第一支架21上，发电机23与机舱22装配，第二结构体3包括第二支架31、轮毂32和两个叶片5，第二支架31设置在甲板I上，轮毂32上的一个变桨轴承装配在第二支架31上,两个叶片5分别装配在轮毂32上的另外两个变桨轴承上，第三结构体4包括叶片5。
[0049]本发明实施例提供的海上风力发电机组的运输结构可用于运输海上风力发电机组，能够配合发明人构思出的新的吊装方案以提高吊装效率。本发明实施例提供的海上风力发电机组的运输结构分别采用三种结构体对风力发电机组的部件进行运输，其中第一结构体2采用第一支架21运输机舱22和发电机23的装配件，第二结构体3采用第二支架31运输轮毂32和两个叶片5的装配件，第三结构体4将另外的叶片5叠放运输，这三种结构体分别对应发明人构思出的新的吊装方案的三个吊装步骤，在需要吊装机舱22和发电机23时只需将机舱22与第一支架21的连接件拆卸，在需要吊装轮毂32和两个叶片5时只需要将轮毂32与第二支架31的连接件拆卸，在需要吊装第三个叶片5时只需要从第三结构体4中取用，无需在条件有限的现场去临时拆装风力发电机组的组成部件来配合吊装，能够提高吊装的效率。
[0050]具体地，第三结构体4中的叶片5的个数可以为一个。如图4所示，优选地，第三结构体4中的叶片5的个数可以为多个，该多个叶片5叠放设置，多个叶片5叠放设置可以节省所占的甲板面积，使运输结构的布局相对更紧凑。
[0051]具体地，第一结构体2的个数、第二结构体3的个数和第三结构体4中的叶片5的个数可以不相等。优选地，第一结构体2的个数、第二结构体3的个数和第三结构体4中的叶片5的个数可以均相等，这样在同一甲板上可以运输一套或多套海上风力发电机组。当第一结构体2的个数、第二结构体3的个数和第三结构体4中的叶片5的个数均为一个时，则在甲板上有一套海上风力发电机组。
[0052]具体地，本实施例的海上风力发电机组可以为双馈式风力发电机组或半直驱式风力发电机组。优选地，本实施例的海上风力发电机组可以为永磁直驱式风力发电机组，永磁直驱式风力发电机组的发电机体积及质量较大，根据【背景技术】中的说明，其更迫切地需要采用发明人构思出的新的吊装方案进行吊装。参见图2，一般地，对于永磁风力发电机组来说，第一结构体2中的发电机23位于机舱22的外部。
[0053]如图1所示，进一步地，在甲板I上可以平放有基础桩6，在甲板I上可以立放有多段塔筒，对于海上风力发电机组来说，其基础桩6 —般很长，将其平放在甲板I上可以降低其重心高度，减少绑扎及支撑结构，保障运输平稳，而塔筒的长度一般比基础桩6的长度短，但各段塔筒合起来的长度一般比基础桩长，将塔筒分别立放在甲板I上可以减少其所占用的甲板面积，使得整个运输结构的布局可以相对更紧凑。优选地，塔筒的数量可以是第一结构体2的数量的三倍，即每套风机对应三段塔筒，每三段塔筒可构成一个塔架。具体地，如图1所示，这三段塔筒可以分别为底段塔筒71、中段塔筒72和顶段塔筒73。
[0054]本实施例的海上风力发电机组的运输结构对各部件在甲板I上的布局作了进一步改进，如图1所示，第一结构体2的第一支架21、第二结构体3的第二支架31以及其中一部分塔筒均位于甲板I上的前部区域，第二结构体3中的一个叶片5向前上方伸出，第二结构体3中的另一个叶片5向后上方伸出，第三结构体4、基础桩6以及其中另一部分塔筒均位于甲板I上的后部区域，基础桩6和第三结构体4的叶片5均沿前后方向设置，这种布局方式使得各部件在甲板I上的质量分布均匀，布置紧凑且不相互干涉。根据惯例，很容易理解本实施例中所说的“前”、“后”是以船首为“前”，以船尾为“后”的。具体地，位于甲板I上的前部区域的塔筒可以为顶段塔筒73，位于甲板I上的后部区域的塔筒可以为底段塔筒71和中段塔筒72。
[0055]如图1所示，进一步地，第二结构体3的个数可以为多个(例如图1中所示为三个)，其中一部分第二结构体3可以位于甲板I上的左侧区域，其中另一部分第二结构体3可以位于甲板I上的右侧区域，第一结构体2以及位于甲板I上的前部区域的塔筒位于这两部分第二结构体3之间，这样第二结构体3的两个伸出的叶片5可以起到类似于围栏的保护作用，两部分第二结构体3可将第一结构体2以及顶段塔筒73围在中间。
[0056]进一步地，第三结构体4和甲板I上的后部区域的塔筒分别位于甲板I上的左侧区域和右侧区域，基础桩6位于第三结构体4和甲板I上的后部区域的塔筒之间，这样的布置可以使基础桩6受到左右两侧的部件的阻挡而不能滚动，另外在吊装基础桩6时，竖起的基础桩6也不会与第二结构体3的向后上方伸出的叶片5发生干涉。
[0057]受到一般运输船舶的大小限制，一般地，风力发电机组的套数可以为一套至五套。优选地，第一结构体2的个数可以为三个，即海上风力发电机组的套数可以为三套，海上机组的项目一般离岸距离较远，一次运输三套风力发电机组可在保障运输效率的同时减少所花费的运输成本，如可以选用更经济的船舶进行运输，而且安装位置处的安装船刚好能在白天完成三套风力发电机组的安装，使得运输船舶可以及时返回。
[0058]具体地，在实际运输时，在甲板I上还可以设置后续吊装要用到的吊具、电控柜体坐寸ο
[0059]本发明实施例提供的上述“海上风力发电机组的运输结构”也可以被称为“海上风力发电机组的运输装置”。
[0060]本发明实施例的海上风力发电机组的运输方法,其使用任一上述实施例的海上风力发电机组的运输结构进行运输。
[0061]本发明提供的海上风力发电机组的运输方法无需在条件有限的现场去临时拆装风力发电机组的组成部件来配合吊装，能够配合发明人构思出的新的吊装方案以提高吊装效率。
[0062]本发明实施例的海上风力发电机组的运输方法，其可以包括以下步骤:
[0063]将机舱装配在第一支架上，将发电机与机舱装配，得到第一结构体；
[0064]将轮毂上的一个变桨轴承装配在第二支架上，将两个叶片分别装配在所述轮毂上的另外两个变桨轴承上，得到第二结构体；
[0065]将所述第一结构体、所述第二结构体和包括有叶片的第三结构体分别吊装到甲板上;
[0066]使甲板移动至目标位置。
[0067]本发明实施例的海上风力发电机组的运输方法，其可以包括以下步骤:
[0068]将机舱装配在第一支架上，将发电机与机舱装配，得到第一结构体；
[0069]将轮毂上的一个变桨轴承装配在第二支架上，将两个叶片分别装配在所述轮毂上的另外两个变桨轴承上，得到第二结构体；
[0070]将多个叶片叠放，得到第三结构体；
[0071]将所述第三结构体、至少一个所述第一结构体和至少一个所述第二结构体分别吊装到甲板上；
[0072]将多个基础桩吊装并平放在所述甲板上，将多段塔筒吊装并立放在所述甲板上；
[0073]使甲板移动至目标位置。
[0074]具体地，要实现上述实施例的海上风力发电机组的运输结构中的各零部件的布局，在吊装时使各零部件位于对应的位置即可，在此不再赘述。
[0075]本发明实施例的海上风力发电机组的安装方法，其包括以下步骤:
[0076]使用任一上述实施例的海上风力发电机组的运输结构将海上风力发电机组运输至安装位置；
[0077]将所述第一结构体中的机舱与所述第一支架拆开，并将装配有发电机的机舱起吊并装配到塔架的顶部；
[0078]将所述第二结构体中的轮毂上的变桨轴承与所述第二支架拆开，并将装配有两个叶片的轮毂起吊并装配到所述发电机上；
[0079]将所述第三结构体中的叶片起吊并装配到所述轮毂上的未安装叶片的变桨轴承上。
[0080]本发明提供的海上风力发电机组的安装方法可运输和安装海上风力发电机组，无需在条件有限的现场去临时拆装风力发电机组的组成部件来配合吊装，可提高吊装效率，避免与因吊耳过大而带来的诸多不利后果。
[0081]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。
【权利要求】
1.一种海上风力发电机组的运输结构，其特征在于，在甲板上分别设有第一结构体、第二结构体和第三结构体； 所述第一结构体包括第一支架、机舱和发电机，所述第一支架设置在所述甲板上，所述机舱装配在所述第一支架上，所述发电机与所述机舱装配； 所述第二结构体包括第二支架、轮毂和两个叶片，所述第二支架设置在所述甲板上，所述轮毂上的一个变桨轴承装配在所述第二支架上，所述两个叶片分别装配在所述轮毂上的另外两个变桨轴承上； 所述第三结构体包括叶片。
2.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的运输结构，其特征在于，所述第三结构体中的叶片的个数为多个，所述多个叶片叠放设置。
3.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的运输结构，其特征在于，所述第一结构体的个数、所述第二结构体的个数和所述第三结构体中的叶片的个数均相等。
4.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的运输结构，其特征在于，所述海上风力发电机组为永磁直驱式风力发电机组。
5.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的运输结构，其特征在于，在所述甲板上平放有基础桩，在所述甲板上立放有多段塔筒。
6.根据权利要求5所述的海上风力发电机组的运输结构，其特征在于，所述第一结构体的第一支架、所述第二结构体的第二支架以及其中一部分所述塔筒均位于所述甲板上的前部区域，所述第二结构体中的一个叶片向前上方伸出，所述第二结构体中的另一个叶片向后上方伸出，所述第三结构体、所述基础桩以及其中另一部分所述塔筒均位于所述甲板上的后部区域，所述基础桩和第三结构体的叶片均沿前后方向设置。
7.根据权利要求6所述的海上风力发电机组的运输结构，其特征在于，所述第二结构体的个数为多个，其中一部分第二结构体位于所述甲板上的左侧区域，其中另一部分第二结构体位于所述甲板上的右侧区域，所述第一结构体以及位于所述甲板上的前部区域的塔筒均位于所述的两部分第二结构体之间。
8.根据权利要求6或7所述的海上风力发电机组的运输结构，其特征在于，所述第三结构体和所述甲板上的后部区域的塔筒分别位于所述甲板上的左侧区域和右侧区域，所述基础桩位于所述第三结构体和所述甲板上的后部区域的塔筒之间。
9.一种海上风力发电机组的运输方法，其特征在于，使用权利要求1至8中任一权利要求所述的海上风力发电机组的运输结构进行运输。
10.一种海上风力发电机组的运输方法，其特征在于，包括以下步骤: 将机舱装配在第一支架上，将发电机与机舱装配，得到第一结构体； 将轮毂上的一个变桨轴承装配在第二支架上，将两个叶片分别装配在所述轮毂上的另外两个变桨轴承上，得到第二结构体； 将所述第一结构体、所述第二结构体和包括有叶片的第三结构体分别吊装到甲板上； 使甲板移动至目标位置。
11.一种海上风力发电机组的运输方法，其特征在于，包括以下步骤: 将机舱装配在第一支架上，将发电机与机舱装配，得到第一结构体； 将轮毂上的一个变桨轴承装配在第二支架上，将两个叶片分别装配在所述轮毂上的另外两个变桨轴承上，得到第二结构体； 将多个叶片叠放，得到第三结构体； 将所述第三结构体、至少一个所述第一结构体和至少一个所述第二结构体分别吊装到甲板上； 将多个基础桩吊装并平放在所述甲板上，将多段塔筒吊装并立放在所述甲板上； 使甲板移动至目标位置。
12.—种海上风力发电机组的安装方法，其特征在于，包括以下步骤: 使用权利要求1至8中任一权利要求所述的海上风力发电机组的运输结构将海上风力发电机组运输至安装位置； 将所述第一结构体中的机舱与所述第一支架拆开，并将装配有发电机的机舱起吊并装配到塔架的顶部； 将所述第二结构体中的轮毂上的变桨轴承与所述第二支架拆开，并将装配有两个叶片的轮毂起吊并装配到所述发电机上； 将所述第三结构体中的叶片起吊并装配到所述轮毂上的未安装叶片的变桨轴承上。
【文档编号】B63H21/00GK104326057SQ201410450164
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】俞雪梅 申请人:江苏金风科技有限公司