一種垂直式風力機吊裝方法
【專利摘要】本發明公開了一種垂直式風力機吊裝方法，只使用了普通吊車、卷揚機等常規設備及一些輔助構件即可完成一種大型和巨型垂直軸風力機的安裝，擺脫了對巨型吊車的依賴及其對安裝高度的限制，可大幅降低安裝成本。
【專利說明】_種垂直式風力機吊裝方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及可再生能源利用【技術領域】內的風能利用裝置領域，尤其涉及一種垂直式風力機吊裝方法。
【背景技術】
[0002]目前國內外各種兆瓦級風力機的安裝，必須依靠昂貴的巨型移動吊裝設備。而這類設備的吊裝能力，包括最大吊裝重量及最大吊裝高度等，也成為制約現有風力機繼續做大功率的一個不利因素。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種使大型和巨型風力機的安裝擺脫對巨型移動吊裝設備的依賴，降低安裝成本的垂直式風力機吊裝方法。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種垂直式風力機吊裝方法，包括如下步驟:
[0005]I)在地面安裝風力機塔身的最上段及塔頂的組件；塔頂均勻安裝三組以上用于吊裝風輪的風輪吊裝定滑輪組，風輪吊裝定滑輪組上穿繞好風輪吊裝纜索，風輪吊裝纜索一端設有風輪吊裝吊鉤；
[0006]2)在地面設置用于輔助安裝塔身最上段及塔頂組件的塔身吊裝輔助支架；
[0007]3)在地面設置不少于三臺塔身吊裝卷揚機，吊裝卷揚機上纏繞塔身吊裝纜索，塔身吊裝纜索穿過塔身吊裝輔助支架上端的滑輪組，端部設置吊鉤與塔身最上段及塔頂連接，打開塔身吊裝卷揚機，將塔身最上段及塔頂提至安裝塔身下段的位置，與移入其下的塔身下段連接；
[0008]4)將組合好的塔身再提升，安裝其下面的組件和傳動軸；
[0009]5)撤去吊裝塔身所用的塔身吊裝輔助支架、塔身吊裝卷揚機及塔身吊裝纜索，在塔身周圍安裝中柱體，在地面圍繞塔身安裝槳葉輔助安裝支架，通過槳葉輔助安裝支架將槳葉安裝到槳臂上；
[0010]6)在地面設置不少于三臺風輪吊裝卷揚機，風輪吊裝纜索纏繞在風輪吊裝卷揚機上，風輪吊裝吊鉤與中柱體連接，打開風輪吊裝卷揚機，將中柱體吊裝到塔頂并固定在塔頂。
[0011]還設有吊裝穩定系統，所述吊裝穩定系統包括設置在地面的不少于三臺的控制卷揚機和纏繞在控制卷揚機上的控制纜索，在吊裝第3步中，控制纜索與塔頂連接，用于控制塔身提升過程中的穩定性和垂直度。
[0012]在吊裝第6步中，控制纜索與中柱體連接，用于控制中柱體提升過程中的穩定性和垂直度。
[0013]上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點或有益效果，整個安裝過程中只使用了普通吊車、卷揚機等常規設備及一些輔助構件，擺脫了對巨型吊車的依賴及其對安裝高度的限制，可大幅降低安裝成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例中提供的垂直式風力機吊裝方法的吊裝結構示意圖；
[0015]圖2為圖1的起吊塔身最上段及塔頂組件的結構示意圖；
[0016]圖3為圖1的中柱體安裝結構示意圖；
[0017]圖4為圖1的槳葉分段安裝結構示意圖；
[0018]圖5為圖1的中柱體及槳葉提升結構示意圖；
[0019]圖6為圖1安裝好的風力機的結構示意圖；
[0020]圖7為圖1的風力機的應用實例；
[0021]上述圖中的標記均為:202、槳臂與槳葉鉸鏈機構，203、維穩滾輪，300、塔身，407、槳臂座，408、偏航臂座，410、槳葉增強纜索，801、風輪吊裝定滑輪組，802、風輪吊裝纜索，803、風輪吊裝吊鉤，804、風輪吊裝卷揚機，805、塔身吊裝卷揚機，806、塔身吊裝輔助支架，807、控制卷揚機，808、控制纜索，809、槳葉輔助安裝支架，810、槳葉臨時固定裝置，811、塔身吊裝吊鉤，812、塔身吊裝纜索。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0023]參見圖1，“自舉式”安裝法一般包含兩層內容，一是指由上而下地安裝，即先安裝設備或建筑的最上層部分，然后依次安裝其下的各部分；二是指設備或建筑本身也可能作為安裝設施的一部分加以利用，參與到安裝過程中來。本發明采用了筒形框架式中柱體等結構，為采用此安裝法創造了條件。圖1-5為“自舉式”安裝法用于本發明的安裝流程示意圖。
[0024]首先在地面安裝風力機塔身的最上段及塔頂的相關組件，包括主軸承座及輪轂組件、偏航導軌輪、偏航輪、偏航導臂等部分偏航組件、風向鎖定組件等，其中一些需作臨時固定。塔頂均勻安裝三組以上用于吊裝風輪的風輪吊裝定滑輪組801，其上穿繞好風輪吊裝纜索802和風輪吊裝吊鉤803。在吊裝塔身的過程中，這些吊鉤都固定于地面，與其配套的風輪吊裝卷揚機804隨著塔身的升高逐步釋放纜索。在地面設置用于輔助安裝塔身最上段及塔頂組件的塔身吊裝輔助支架806，在地面設置不少于三臺塔身吊裝卷揚機805，吊裝卷揚機上纏繞塔身吊裝纜索812，塔身吊裝纜索812穿過塔身吊裝輔助支架806上端的滑輪組，端部設置吊鉤與塔身最上段及塔頂連接，打開塔身吊裝卷揚機805，將塔身最上段及塔頂組件提至安裝塔身下段的位置，與移入其下的塔身下段連接。用不少于三臺控制卷揚機807通過控制纜索808控制塔身提升過程中的穩定性和垂直度。如圖2所示。將組合好的塔身再提升，安裝其下面的塔身和傳動軸，維穩輪203安裝于某段塔身上。直至將塔身的最下段及相關設備全部安裝到位，如圖2所示，控制纜索808用于協助吊裝。之后，用剎車系統剎定主軸。
[0025]撤去吊裝塔身所用的塔身吊裝輔助支架806、塔身吊裝卷揚機805及塔身吊裝纜索812，在地面圍繞塔身安裝中柱體、槳臂和槳葉輔助安裝支架809，在中柱體下端安裝維穩軌道。將控制纜索808均勻固定于中柱體上。用風輪吊裝卷揚機804通過塔頂的滑輪組801將中柱體及槳臂提升，如圖3所示。
[0026]利用槳葉輔助安裝構件安裝槳葉上半部分。將偏航臂與安裝好的槳葉聯接，偏航臂內的變距組件都應安裝調整到位。偏航臂的另一端臨時固定于中柱體上不影響吊裝的位置，如圖4所示。如果是折疊槳葉，則應在該階段完成上段折疊槳葉及其伸縮槳臂的安裝、調試，并使槳葉處于折疊狀態。
[0027]繼續提升風輪安裝好的部分，安裝槳葉下端剩余分段，緊固槳葉內所有的加強纜索410。用控制纜索808協助吊裝。如果是折疊槳葉，應在該階段完成下段折疊槳葉及其伸縮槳臂、下槳葉托的安裝調試，并使槳葉處于折疊狀態。
[0028]撤去安裝槳葉所用的輔助構件，將吊鉤吊住中柱體下端，在控制纜索808的協助下，將風輪穩步吊至塔頂，如圖5所示。再將橫擔梁固定于中柱體中部預定位置，用斜拉桿加固并保持中柱體的垂直度，風輪即通過輪轂與主軸連為一體。將偏航導臂、偏航臂、控制電纜、維穩輪軌等全部安裝就位。使用被動式偏航系統的風力機，還需在地面圍繞塔身裝配好風向標、調向環形大齒輪等部件并與所有導向輪一起吊裝到位，調整風向標等組件，使偏航導軌輪的“定向徑”能與風向始終保持一致。確認風力機所有系統和組件都安裝調試無誤后，撤除所有吊裝設備。展開折疊槳葉，松開剎車，風力機即處于起動狀態，如圖6所示。
[0029]整個安裝過程中只使用了普通吊車、卷揚機等常規設備及一些輔助構件，擺脫了對巨型吊車的依賴及其對安裝高度的限制，可大幅降低安裝成本。
[0030]具有風輪高度調節系統的風力機，是在其塔架升降段降到最低位置時吊裝其風輪的，相比不具風輪高度調節系統的風力機，吊裝起來更易掌控。
[0031]海上風電機組的粧基一般都選在水深不超過50米的海域，可將兩艘大型駁船改裝成帶有若干升降粧腿的雙體活動吊裝平臺，安裝時用粧腿頂起平臺，即可避開海浪的干擾。風輪吊裝時槳葉處于折疊狀態，也降低了海風的影響，這些都有利于降低安裝巨型海上風電機組的難度、風險和成本。
[0032]除了以上這些設計創意之外，本發明還有一些設計如剎車系統、塔架、防雨雪防沙塵結構、降風阻措施等等，都可從成熟技術中選用。
[0033]應用舉例:
[0034]如圖7所示，為一項風能全消納的綜合利用方案。
[0035]利用本發明的風力機，將風能轉化為動能直接驅動多級空氣壓縮機，將空氣壓入配套的氣包并排除水、油等雜質。多臺風力機的氣包通過壓縮空氣管道相聯，將壓縮空氣匯入壓縮空氣儲氣罐。用壓縮空氣驅動透平或氣動馬達，即可帶動發電機發電。由于在風力機和發電機之間插入了成本較低的壓縮空氣蓄能系統，可有效平順風能的波動變化，大大提高輸出電能的質量。只要加大壓縮空氣的儲量，就可提高系統的平順能力和輸出電能的穩定性，且風電成本也大幅度降低，無疑將提高電網接收風電的積極性，改善風電的消納困境。
[0036]將空氣壓縮機在壓縮空氣的過程中產生大量的熱能用于海水淡化，既能為壓縮空氣降溫，又可獲得大量低成本的淡化水。參見圖7，由水冷裝置吸收多級空壓機產生的熱能并導入熱交換裝置，經過預處理的海水在熱交換裝置中被加熱，海水的溫度可通過控制海水的流量來掌握。被加熱的海水通過保溫的熱海水管道匯集到低溫多效蒸餾海水淡化系統實現淡化。若海水溫度不夠，還可用電加熱裝置加溫。透平或氣動馬達排出的冷空氣可引入該系統最后一效幫助水蒸汽冷凝，也可引入建筑物內調節室溫。
[0037]當電網減少或停止接納風電時，即可利用風電淡化更多的海水，也可啟動本方案中的電解水制氫系統消納多余的風電，以避免棄風棄電。參見圖7，該系統含有多臺獨立的電解水制氫模塊，這些模塊開啟的數量依據電網接收風電的多寡進行調整。預處理后的淡化海水經電解水管道輸入開啟的電解水模塊，產生的氫氣和氧氣分別由各自的管道匯集并經壓縮后存入壓縮氫氣和壓縮氧氣的儲罐備用。在電解和壓縮過程中產生的熱量同樣可以用來加熱用于淡化的海水。由于依照本方案產生的風電成本低廉，故制得的氫氣和氧氣盡管純度和質量很高，但成本并不高，具有較強的市場競爭力。
[0038]氫能源作為最清潔環保的可再生能源，具有廣闊的市場前景，可用于驅動各類氫能源設備，如氫燃料電池、燃氫發電機等等。
[0039]低成本、高純度的氧氣除了可用于傳統的耗氧領域外，還可用于垃圾焚燒發電系統。根據我國目前的國情，將垃圾焚燒發電是目前最有效的垃圾處理方式，但若燃燒過程中溫度不夠，會產生有害物質二噁英，引起當地居民的恐慌和抵制。利用氧氣強烈的助燃功能，可大幅提高焚燒溫度，破壞二噁英產生的條件。既改善了焚燒效果，保護了環境，又有利于消除居民的恐慌抵觸情緒。
[0040]本方案成功實現了風能的低成本利用、轉化、存儲和全消納，且方案中不存在當前無法解決的技術瓶頸。方案的規模可大可小，既適用于沿海缺能、缺水和垃圾圍城地區，也適用于內地苦咸水高氟水之類的水源不合格地區，更適用于為數眾多因缺乏淡水和能源而無法開發的海島。該方案還可集中實施在一艘風能船上，使其成為海上浮動的能源淡水純氧供應和垃圾處理基地，再配合安裝上各種生活和生產設施，即可成為海洋開發大業中的得力裝備。
[0041]上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種垂直式風力機吊裝方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)在地面安裝風力機塔身(300)的最上段及塔頂的組件；塔頂均勻安裝三組以上用于吊裝風輪的風輪吊裝定滑輪組(801)，風輪吊裝定滑輪組(801)上穿繞好風輪吊裝纜索(802)，風輪吊裝纜索(802) —端設有風輪吊裝吊鉤(803); 2)在地面設置用于輔助安裝塔身最上段及塔頂組件的塔身吊裝輔助支架(806); 3)在地面設置不少于三臺塔身吊裝卷揚機(805)，吊裝卷揚機上纏繞塔身吊裝纜索(812)，塔身吊裝纜索(812)穿過塔身吊裝輔助支架(806)上端的滑輪組，端部設置吊鉤與塔身最上段及塔頂連接，打開塔身吊裝卷揚機(805)，將塔身最上段及塔頂提至安裝塔身下段的位置，與移入其下的塔身下段連接； 4)將組合好的塔身再提升，安裝其下面的組件和傳動軸； 5)撤去吊裝塔身所用的塔身吊裝輔助支架(806)、塔身吊裝卷揚機(805)及塔身吊裝纜索(812)，在塔身周圍安裝中柱體，在地面圍繞塔身安裝槳葉輔助安裝支架(809)，通過槳葉輔助安裝支架(809)將槳葉安裝到槳臂上； 6)在地面設置不少于三臺風輪吊裝卷揚機(804)，風輪吊裝纜索(802)纏繞在風輪吊裝卷揚機(804)上，風輪吊裝吊鉤(803)與中柱體連接，打開風輪吊裝卷揚機(804)，將中柱體吊裝到塔頂并固定在塔頂。
2.如權利要求1所述的垂直式風力機吊裝方法，其特征在于，還設有吊裝穩定系統，所述吊裝穩定系統包括設置在地面的不少于三臺的控制卷揚機(807)和纏繞在控制卷揚機(807)上的控制纜索(808)，在吊裝第3步中，控制纜索(808)與塔頂連接，用于控制塔身提升過程中的穩定性和垂直度。
3.如權利要求2所述的垂直式風力機吊裝方法，其特征在于，在吊裝第6步中，控制纜索(808)與中柱體連接，用于控制中柱體提升過程中的穩定性和垂直度。
【文檔編號】B66C1/12GK104444807SQ201410524744
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】莫海路, 莫魯路, 莫安路, 莫蓉 申請人:莫海路