向安裝起的風輪機葉片施加載荷用的設備及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明總體涉及風輪機，更具體地說，涉及一種用于向安裝在風輪機上的風輪機葉片施加載荷的設備以及向安裝起的風輪機葉片施加載荷的方法。
【背景技術】
[0002]風輪機用于利用可再生資源并且在不燃燒化石燃料的情況下生產電能。一般來說，風輪機將來自風的動能轉化成電力。水平軸風輪機包括塔架、位于塔架頂端的機艙以及具有多個葉片并靠軸支撐在機艙中的轉子。軸使轉子直接或者間接地與容納在機艙內的發電機聯接。因此，當風迫使葉片旋轉時，發電機生產電能。
[0003]在某些場合，可能期望或者需要在安裝起風輪機葉片后檢查、維修以及/或者檢驗風輪機葉片，并且可能操作一段時間。因為葉片被提升到地面上方50米或60米(僅達到葉片的末端)之多，所以長使用外用的移動式起重機以提供出入葉片的途徑。就此而言，起重機可以包括人員運輸工具(例如吊籃)，該人員運輸工具用于將維修人員以及設備運輸至葉片以及從葉片運輸維修人員以及設備以便進行期望的或需要的任務。例如，為了在載荷狀態下檢驗葉片，起重機將維修人員向上升至葉片以便安裝向葉片施加載荷的設備。
[0004]然而，這樣的系統具有若干缺陷。首先，對執行任務的外用起重機的需求顯著增大了養護工程的成本。就此而言，起重機租金一般高昂，并且可能占整個養護工程成本的最大部分。第二，一些風輪機可能位于偏遠地區，可能一般的大型移動式起重機難以抵達這些地區。此外，使人員以及設備從地面移動至葉片的操作會引起安全預防措施，并且還可能是耗時的，因為起重機通常必須多重提升以便達到期望的結果(例如維修、進行檢驗等)。而且，工程所用的人員的數量可能相當多。例如，在這些工程中通常需要三個或者多個工作人員，這進一步增大了成本。
[0005]因此，在風輪機產業中需要一種對安裝起的風輪機葉片施加載荷用的裝置或者設備以及一種用于對風輪機葉片施加載荷的方法，該方法避免需要外用起重機或者其它昂貴的起重裝置。

【發明內容】

[0006]一種用于組裝起的風輪機的葉片加載系統，所述風輪機具有塔架、機艙以及具有至少一個風輪機葉片的轉子，所述葉片加載系統構造成在所述至少一個風輪機葉片上作用力，所述葉片加載系統包括:具有馬達與纜線供應的便攜式載荷裝置，其中，所述馬達構造成卷收或放出纜線;塔架支撐器，該塔架支撐器構造成能在鄰近所述塔架的基部的第一位置與鄰近所述至少一個葉片的操作位置之間移動地聯接至所述塔架，其中所述塔架支撐器具有將來自所述加載裝置的所述纜線重新定向的引導構件；以及葉片附接裝置，該葉片附接裝置構造成聯接至所述至少一個葉片，并且進一步構造成聯接至所述載荷裝置的所述纜線，其中，當所述葉片附接裝置聯接至所述至少一個葉片并且所述塔架支撐器處于所述操作位置時，所述載荷裝置構造成被啟動以在所述纜線中產生張力，使得力沿朝著所述塔架的方向作用在所述至少一個葉片上。
[0007]所述塔架支撐器包括構造成圍繞所述塔架布置的閉合的環構件。在一個實施方式中，所述環構件包括布置在外防護罩內的細長的柔性張拉構件。所述細長的柔性張拉構件可以選自由繩索、鏈、纜線或者其組合構成的組。所述塔架支撐器還可包括牽引線，該牽引線構造成聯接至所述機艙中的驅動裝置以用于使所述塔架支撐器相對于所述塔架移動。所述牽引線與所述引導構件優選地位于所述塔架支撐器的相對兩側。在一個實施方式中，所述引導構件可以包括繩輪。
[0008]所述葉片附接裝置構造成僅通過摩擦聯接而聯接至所述至少一個葉片。在一個實施方式中，所述葉片附接裝置包括:具有外防護罩與剛性內構件的細長的主撐桿，其中所述主撐桿構造成抵靠地接合所述至少一個葉片的表面；以及吊索，該吊索聯接至所述主撐桿并且構造成聯接至所述載荷裝置的所述纜線，其中，所述主撐桿與所述吊索限定構造成接納由此穿過的所述至少一個葉片的末端的接納空間。所述主撐桿可以被彎曲成大致對應于所述至少一個葉片沿所述主撐桿被構造成接合所述葉片之處的部分的曲率。該葉片加載系統可以進一步包括與所述吊索相對地從所述主撐桿延伸的活板。所述活板的顏色可不同于所述至少一個葉片的顏色，從而所述活板操作成所述葉片附接裝置相對于所述至少一個葉片的視覺指示器。所述葉片附接裝置可以進一步包括構造成在使用過程中朝所述塔架基部(例如地面或平臺)延伸的第一引導線以及構造成在使用過程中朝所述機艙延伸的第二引導線，其中，所述第一引導線與所述第二引導線構造成被手動操縱以使所述葉片附接裝置相對于所述葉片定位。
[0009]所述葉片加載系統可以進一步包括載荷傳感器，該載荷傳感器構造成提供從所述葉片加載系統作用在所述至少一個葉片上的力的指示。而且，控制器可以操作地聯接至所述載荷裝置并且操作地聯接至所述載荷傳感器，其中所述控制器構造成基于來自所述載荷傳感器的指示來控制所述載荷裝置的操作。此外，所述葉片加載系統可附加地包括錨固器，該錨固器構造成聯接至所述載荷裝置以用于在使用過程中支撐來自所述葉片加載系統的至少部分載荷。在一個實施方式中，所述錨固器構造成可移除地聯接至所述塔架。
[0010]—種對組裝起的風輪機上的風輪機葉片施加力的方法，所述風輪機具有塔架、機艙以及具有至少一個風輪機葉片的轉子，所述方法包括:1)停置所述風輪機，使得風輪機葉片鄰近所述塔架指向向下方向；H )將塔架支撐器鄰近所述塔架的基部聯接至所述塔架；m)將纜線聯接至葉片附接裝置，使得所述纜線接合所述塔架支撐器的引導構件；iv)將所述塔架支撐器沿所述塔架升高至鄰近所述葉片的操作位置；V )將所述葉片附接裝置聯接至所述葉片;并且張緊所述纜線以沿朝著所述塔架的方向在所述葉片上提供力。將所述塔架支撐器聯接至所述塔架包括鄰近所述塔架的所述基部繞所述塔架的外部形成閉合的環構件。在一個實施方式中，形成閉合的所述環構件還包括聯接柔性張拉構件的部分以形成所述環構件。
[0011 ]沿所述塔架升高所述塔架支撐器可包括:使牽引線從所述機艙延伸;將所述牽引線聯接至所述塔架支撐器;并且向上拉所述牽引線以使所述塔架支撐器沿所述塔架移動至所述操作位置。優選的是，與所述纜線接合所述塔架支撐器的所述引導構件之處相對地將所述牽引線聯接至所述塔架支撐器。在一個實施方式中，從所述機艙延伸所述牽引線并且向上拉所述牽引線的步驟包括啟動位于所述風輪機的所述機艙中的機載起重機。而且，使所述塔架支撐器沿所述塔架升高至所述操作位置包括:在所述葉片上提供視覺指示器;并且使所述塔架支撐器沿所述塔架升高直到所述塔架支撐器(例如其引導構件)基本水平對準所述視覺指示器。
[0012]根據所述方法，將所述葉片附接裝置聯接至所述至少一個葉片還包括使所述葉片附接裝置摩擦聯接至所述葉片而不在所述葉片附接裝置與所述葉片之間形成剛性連接。將所述葉片附接裝置聯接至所述葉片可進一步包括將所述葉片附接裝置定位成使得所述葉片延伸穿過所述葉片附接裝置的閉合環式接納空間。而且，將所述葉片附接裝置聯接至所述葉片可包括:手動操縱從所述葉片附接裝置朝所述塔架的所述基部延伸的第一引導線；并且手動操縱從所述葉片附接裝置延伸至所述機艙的第二引導線以相對于所述葉片定位所述葉片附接裝置。將所述葉片附接裝置聯接至所述葉片可進一步包括:在所述葉片附接裝置上提供視覺指示器，該視覺指示器的顏色與所述風輪機葉片的顏色形成對比；并且利用所述視覺指示器相對于所述葉片定位所述葉片附接裝置。
[0013]進一步根據本方法，張緊所述纜線以在所述葉片上提供力進一步包括啟動鄰近所述塔架的所述基部定位并操作地聯接至所述纜線的載荷裝置，以在所述纜線中產生張力。所述方法可以進一步包括:提供從所述葉片加載系統作用在所述葉片上的力的指示;并且基于力的所述指示來控制所述載荷裝置以達到或維持作用在所述葉片上的期望的力。在期望在風輪機的多個葉片上執行任務的情況下，所述方法可以包括:釋放所述纜線中的所述張力;從所述葉片移除所述葉片附接裝置;在將所述塔架支撐器維持在其操作位置的同時，旋轉所述轉子，使得另一葉片鄰近所述塔架指向向下方向；將所述葉片附接裝置聯接至所述另一葉片，并且張緊所述纜線以沿朝著所述塔架的方向在所述另一葉片上提供力。
【附圖說明】
[0014]結合到本說明書中并構成本說明書的一部分的附圖示出了本發明的一個實施方式，并且與上文給出的本發明的總體描述和下文給出的詳細描述一起用于解釋本發明。
[0015]圖1是具有根據本發明的一個實施方式的葉片加載系統的風輪機的立體圖；
[0016]圖2是圖1中所示的葉片加載系統的放大的局部視圖；
[0017]圖3是葉片加載系統的另一個放大的局部視圖；以及
[0018]圖4是示出根據本發明的一個實施方式的各個方法步驟的流程圖。
【具體實施方式】
[0019]參照圖1，風輪機10包括塔架12、布置在塔架12的頂端的機艙14以及可操作地聯接至容納在機艙14內的發電機(未示出)的轉子16。除了發電機以外，機艙14容納將風能轉化成電能所需的各種部件以及操作、控制風輪機10并且優化風輪機10的性能所需的多種部件。塔架12支撐由機艙14、轉子16以及風輪機10的容納在機艙14內的其它部件提供的載荷，并且還操作成將機艙14和轉子16舉升至地平面或海平面以上的高度，有可能在此高度常常發現低湍流的較快移動的氣流。
[0020]風輪機10(表示成水平軸風輪機)的轉子16用作機電系統用的原動機。超過最低水平的風會啟動轉子16，從而引起在基本垂直于風向的平面中的旋轉。風輪機10的轉子16包括中央輪轂18以及在