專利名稱：用于風力渦輪機的機艙/轉子轂單元的運輸框架以及運輸和安裝的方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及用于運輸和安裝風力渦輪機轉子轂的方法和系統(tǒng)，并且更具體地，涉及用于為離岸或近岸風力渦輪機運輸和安裝風力渦輪機轉子轂的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
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。轉子可旋轉地安裝至機艙并且通過軸聯(lián)接至發(fā)電機。多個葉片從轉子延伸。葉片定向成使得通過葉片的風使轉子轉動并且使軸旋轉，從而驅動發(fā)電機發(fā)電。近些年，隨著風力渦輪機尺寸的增加，尤其是隨著塔架和轉子葉片長度的增加，風力渦輪機部件的運輸和安裝變得更加困難。在風力渦輪機直立在水(例如海中或湖中)中的離岸地點的情況下，風力渦輪機部件的運輸和安裝問題是特別復雜的。鑒于這個以及其他的問題，需要用于運輸和安裝風力渦輪機的改進的裝置和方法。

發(fā)明內容
在一個方面中，提供一種用于風力渦輪機的機艙/轉子轂單元的運輸框架，其中，該單元包括風力渦輪機機艙和安裝至機艙的風力渦輪機轉子轂。該運輸框架包括主梁，該主梁用于支承機艙/轉子轂單元的重量；第一側向穩(wěn)定元件和第二側向穩(wěn)定元件；保持固定件，保持固定件用于將機艙/轉子轂單元固定至運輸框架；用于提升設備的第一附連點，第一附連點設置在主梁的第一端處；用于提升設備的第二附連點，第二附連點設置于第一側向穩(wěn)定元件；以及用于提升設備的第三附連點，第三附連點設置于第二側向穩(wěn)定元件。所述的運輸框架，當所述運輸框架處于其中所述主梁定向成基本平行于地面的負載位置時，所述主梁以及所述第一側向穩(wěn)定元件和所述第二側向穩(wěn)定元件限定至少三個支承點。當所述運輸框架處于其中所述主梁定向成基本垂直于地面的運輸位置時，所述主梁以及所述第一側向穩(wěn)定元件和所述第二側向穩(wěn)定元件限定至少三個支承點。當所述運輸框架處于所述運輸位置時，所述機艙/轉子轂單元處于直立位置，所述機艙/轉子轂單元的轉子軸線基本豎直。所述的運輸框架，當所述機艙/轉子轂單元安裝至所述運輸框架并且所述運輸框架處于所述運輸位置時，所述機艙/轉子轂單元的轉子葉片平面相對于地面傾斜。所述的運輸框架，所述保持固定件在偏航系統(tǒng)上或圍繞所述偏航系統(tǒng)連接至所述機艙的機器框架，所述附連點布置成使其在所述運輸框架的任意位置中均圍繞重心定位，所述運輸框架包括在所述運輸框架的任意位置中與地面的至少三個接觸點，所述至少三個接觸點布置成使其在所述運輸框架的任意位置中均圍繞重心定位；并且所述主梁以及所述第一穩(wěn)定元件和所述第二穩(wěn)定元件形成為使其不與安裝至其上的所述機艙/轉子轂單元和附連至其上的所述提升設備干涉。所述的運輸框架，所述保持固定件相對于所述主梁成角度，使得當所述機艙/轉子轂單元安裝至所述保持固定件時，所述機艙/轉子轂單元的所述轉子葉片平面相對于地面傾斜。所述的運輸框架，所述保持固定件包括至少一個卡接接頭或至少一個快速釋放接頭。所述保持固定件包括扁平凸緣。
所述的運輸框架，所述側向穩(wěn)定元件中的至少一個包括第一節(jié)段、第二節(jié)段和第三節(jié)段，所述第一節(jié)段連結至所述主梁、大致垂直于所述主梁延伸并與所述主梁一起限定平面，所述第二節(jié)段大致垂直于所述主梁和所述平面延伸，所述第三節(jié)段在平行于由所述主梁和所述第一節(jié)段限定的平面的平面中大致平行于所述主梁延伸。所述保持固定件設置于所述主梁。所述保持固定件設置在所述第一側向穩(wěn)定元件和所述第二側向穩(wěn)定元件連結至所述主梁的所述主梁的位置。所述保持固定件包括能夠插入所述機艙/轉子轂單元的偏航軸承開口內的凸出部。所述保持固定件包括包繞所述機艙/轉子轂單元的偏航軸承的環(huán)，所述環(huán)能夠附連至所述偏航軸承。所述的運輸框架，所述保持固定件包括設置于所述第一側向穩(wěn)定元件的第一安裝部和設置于所述第二側向穩(wěn)定元件的第二安裝部，所述第一安裝部和所述第二安裝部能夠附連至所述機艙/轉子轂單元。在另一個方面中，提供一種用于運輸風力渦輪機的機艙/轉子轂單元的方法，其中，該單元包括風力渦輪機機艙和安裝至機艙的風力渦輪機轉子轂。該運輸方法包括以下步驟提供用于機艙/轉子轂單元的運輸框架；使運輸框架處于機艙/轉子轂單元能夠在其中被安裝至運輸框架的負載位置；將機艙/轉子轂單元安裝至運輸框架；使運輸框架處于機艙/轉子轂單元位于其中的運輸位置；以及通過運載工具將機艙/轉子轂單元運輸至風力渦輪機的架設地點。所述的方法，使所述運輸框架處于所述運輸位置的步驟包括使所述運輸框架圍繞水平軸線旋轉大約90度。在已使所述機艙/轉子轂單元處于所述運輸位置之后，將至少一個轉子葉片安裝至所述機艙/轉子轂單元。所述的方法，至少兩個機艙/轉子轂單元在同一運載工具上運輸，兩個或更多個轉子葉片已被安裝至各個機艙/轉子轂單元的所述轉子轂，并且所述至少兩個機艙/轉子轂單元布置成使其轉子葉片平面疊置。在又一個方面中，提供一種用于將風力渦輪機的機艙/轉子轂單元安裝至風力渦輪機塔架的塔架頂部的方法，其中，該單元包括風力渦輪機機艙和安裝至機艙的風力渦輪機轉子轂。該安裝方法包括以下步驟將機艙/轉子轂單元安裝至運輸框架；將運輸框架上的機艙/轉子轂單元運輸至風力渦輪機的架設地點；從運輸工具提升運輸框架上的機艙/轉子轂單元；在提升機艙/轉子轂單元的同時移除運輸框架；將機艙/轉子轂單元下放至塔架頂部上；以及在塔架頂部處安裝機艙/轉子轂單元。通過從屬權利要求、說明書以及附圖更清楚地理解本發(fā)明的其他方面、優(yōu)勢和特征。


在包括參照附圖的說明書的其余部分中，更加具體地闡述了對于本領域普通技術人員來說包括本發(fā)明的最佳方式的完整和能夠實現的發(fā)明，在附圖中圖I是示例性風力渦輪機的透視圖。圖2是圖I所示的風力渦輪機的一部分的放大的剖視圖。
圖3是根據本發(fā)明所述的實施例的運輸框架的透視圖。圖4是根據本發(fā)明所述的另一個實施例的主梁的側視圖。圖5是根據本發(fā)明所述的不同的實施例的主梁的側視圖。圖6是根據本發(fā)明所述的另一個實施例的運輸框架的側視圖。圖7是根據本發(fā)明所述的不同的實施例的運輸框架的側視圖。圖8示出根據本發(fā)明所述的實施例的方法的方法步驟。圖9是根據本發(fā)明所述的實施例的運輸布置的側視圖。圖10是根據本發(fā)明所述的另一個實施例的運輸布置的側視圖。圖11示出根據本發(fā)明所述的實施例的安裝方法的方法步驟。
具體實施例方式現在將詳細地參照各個實施例，其中的一個或更多個示例示于各個附圖中。每個示例都以解釋的方式給出，并不意味著構成限制。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特征能夠用于其他實施例或與其他實施例相結合，從而產生又一個實施例。期望本發(fā)明包括這些改進和變型。本發(fā)明所述的實施例包括用于風力渦輪機的機艙/轉子轂單元的運輸框架。更具體地，該運輸框架適于在運輸過程中支承完全或部分地預組裝的機艙/轉子轂單元。在一些實施例中，完全或部分地預組裝的機艙/轉子轂單元包括一個或更多個轉子葉片在其中已安裝至轉子轂的機艙/轉子轂單元。此外，運輸框架還可以便于將機艙/轉子轂單元安裝至塔架的頂部。如本申請所使用的，術語“機艙/轉子轂單元”意在代表由已經組裝(即，連接)的風力渦輪機機艙和風力渦輪機轉子轂形成的單元。術語“機艙/轉子轂單元”包括具有安裝至轂的一個或更多個轉子葉片的單元以及不具有安裝至轂的一個或更多個轉子葉片的單元。如本申請所使用的，術語“運輸組件”意在代表如下所述地通過將機艙/轉子轂單元安裝至運輸框架而形成的組件。如本申請所使用的，術語“葉片”意在代表在相對于周圍流體處于運動時提供反作用力的任何裝置。如本申請所使用的，術語“風力渦輪機”意在代表由風能產生旋轉能量的任何裝置，并且更具體地，代表將風的動能轉化成機械能的任何裝置。如本申請所使用的，術語“風力發(fā)電機”意在代表從由風能產生的旋轉能量產生電力的任何風力渦輪機，并且更具體地，代表將由風的動能轉化而來的機械能轉化為電力的任何風力渦輪機。圖I是示例性風力渦輪機10的透視圖。在示例性實施例中，風力渦輪機10是水平軸線風力渦輪機?？商娲兀L力渦輪機10可以是垂直軸線風力渦輪機。在示例性實施例中，風力渦輪機10包括從支承系統(tǒng)14延伸的塔架12、安裝在塔架12上的機艙16和聯(lián)接至機艙16的轉子18。轉子18包括可旋轉的轂20和聯(lián)接至轂20并從轂20向外延伸的至少一個轉子葉片22。在示例性實施例中，轉子18具有三個轉子葉片22。在可替代實施例中，轉子18包括多于或少于三個的轉子葉片22。在示例性實施例中，塔架12由鋼管制成，以限定支承系統(tǒng)14與機艙16之間的腔(圖I中未示出)。在可替代實施例中，塔架12是具有任何合適的高度的任何合適類型的塔架。轉子葉片22圍繞轂20間隔開，以便于使轉子18旋轉，從而使來自風的動能能夠轉換成可用的機械能，并且接著轉換成電能。通過在多個負載傳遞區(qū)域26將葉片根部24聯(lián)接至轂20，轉子葉片22配合至轂20。負載傳遞區(qū)域26具有轂負載傳遞區(qū)域和葉片負載傳遞區(qū)域(二者均未在圖I中示出)。在轉子葉片22上產生的負載經由負載傳遞區(qū)域26傳遞至轂20。在一個實施例中，轉子葉片22具有從大約15米(m)至大約91m的范圍內的長度?？商娲兀D子葉片22可以具有能夠使風力渦輪機10如本申請所述地起作用的任何合適的長度。例如，葉片長度的其他非限制性示例包括IOm或小于10m、20m、37m或者大于91m的長度。隨著風從方向28沖擊轉子葉片22，轉子18圍繞旋轉軸線30旋轉。隨著轉子葉片22旋轉并且承受離心力，轉子葉片22也承受多個力和力矩。這樣一來，轉子葉片22可以從中立或非偏轉位置偏轉和/或旋轉至偏轉位置。圖2是風力渦輪機10的一部分的放大的剖視圖。在示例性實施例中，風力渦輪機10包括機艙16和轂20，轂20可旋轉地聯(lián)接至機艙16以形成機艙/轉子轂單元5。更具體地，轂20通過轉子軸44 (有時稱作主軸或低速軸)、齒輪箱46、高速軸48和聯(lián)接器50可旋轉地聯(lián)接至位于機艙16內的發(fā)電機42。但是，為了運輸機艙/轉子轂單元5，不需要在發(fā)電機42與轉子轂20之間建立可旋轉連接。為了運輸目的，轉子轂20經由轉子軸44聯(lián)接至機艙16就足夠了。在示例性實施例中，轉子軸44布置成與縱向軸線116同軸。轉子軸44的旋轉可旋轉地驅動齒輪箱46，隨后驅動高速軸48。高速軸48通過聯(lián)接器50可旋轉地驅動發(fā)電機42,并且高速軸48的旋轉便于通過發(fā)電機42產生電力。齒輪箱46和發(fā)電機42通過支承件52和支承件54支承。在示例性實施例中，齒輪箱46利用雙路徑幾何形狀驅動高速軸48?？商娲?，轉子軸44通過聯(lián)接器50直接聯(lián)接至發(fā)電機42。機艙16還包括偏航驅動機構56，偏航驅動機構56可以用于使機艙16和轂20在偏航軸線38 (示于圖I中)上旋轉，從而控制轉子葉片22相對于風的方向28的投影。機艙16還包括至少一個氣相柱58，氣相柱58包括風向標和風速計(圖2中均未示出)。柱58向控制系統(tǒng)36提供可以包括風向和/或風速的信息。在示例性實施例中，機艙16還包括主前支承軸承60和主后支承軸承62。前支承軸承60和后支承軸承62有利于轉子軸44的徑向支承和對齊。前支承軸承60在轂20附近聯(lián)接至轉子軸44。后支承軸承62在齒輪箱46和/或發(fā)電機42附近定位在轉子軸44上?？商娲?，機艙16包括能夠使風力渦輪機10如本申請所公開地起作用的任何數目的支承軸承。轉子軸44、發(fā)電機42、齒輪箱46、高速軸48、聯(lián)接器50以及包括但不限于支承件52和/或支承件54以及前支承軸承60和后支承軸承62的任何相關的緊固件、支承件和/或固定裝置，有時稱作傳動系64。圖3是根據實施例的運輸框架300的透視圖。運輸框架300適于接收風力渦輪機的機艙/轉子轂單元5，其中，單元5包括風力渦輪機機艙16和已經安裝至機艙16的風力渦輪機轉子轂16。運輸框架300包括主梁310，主梁310用于在運輸過程中支承機艙/轉子轂單元5的重量。通常，主梁310由例如鋼的高強度材料制成，但也可以由包括但不限于鈦、鈦合金、鋁、鋁合金及類似材料的輕質材料制成。主梁310具有第一端312和與第一端312相對的第二端314。在主梁310的中心部316中，設置有第一側向穩(wěn)定元件320和第二側向穩(wěn)定元件330。通常，側向穩(wěn)定元件320、330由與主梁310相同的材料制成，但是在一些實施例中，也、可以由不同的材料制成。在一些實施例中，側向穩(wěn)定元件320、330由較輕材料制成以節(jié)省重量。在一些實施例中，側向穩(wěn)定元件320、330上的負載可能沒有主梁310上的負載那樣高，使得可以使用更輕而硬度更小的材料。在其他實施例中，側向穩(wěn)定元件320、330上的負載可能類似于或者甚至高于主梁310上的負載。在圖3所示的實施例中，側向穩(wěn)定元件具有在主梁310的中心部316中連結至主梁310的第一節(jié)段322、332。第一節(jié)段322、332可以例如通過焊接而附連至主梁310，或者可以與主梁310 —體地形成。第一節(jié)段322、332基本垂直于主梁310延伸并且與主梁310 —起限定將運輸框架310支承在其上的平面。在其他實施例中，第一節(jié)段322、332可以相對于 主梁310具有不同于90度的角度。側向穩(wěn)定元件320、330進一步具有第二節(jié)段324、334，第二節(jié)段324、334基本垂直于主梁310以及由主梁310和第一節(jié)段322、332跨越的平面延伸。第二節(jié)段324、334還分別基本垂直于第一節(jié)段322、332延伸。但是，在其他實施例中，第二節(jié)段324、334可以相對于主梁310和/或第一節(jié)段322、332具有不同于90度的角度。側向穩(wěn)定元件320、330進一步包括第三節(jié)段，第三節(jié)段在與由主梁310和第一節(jié)段322、332限定的平面平行的平面中大體平行于主梁310延伸。如能夠從圖3中看到的，第一穩(wěn)定元件320和第二穩(wěn)定元件330基本成L形，并且運輸框架300具有座椅狀的外觀。此外，運輸框架300包括適于將機艙/轉子轂單元5固定至運輸框架5的保持固定件340。通常，保持固定件340設置在主梁310上的第一側向穩(wěn)定元件320和第二側向穩(wěn)定元件330連結至主梁的位置處，例如，圖3所示的實施例中的中心部316處。通常，在該位置處可以具有偏航軸承或偏航軸承開口，并且偏航軸承或偏航軸承開口提供足夠的承載能力以將機艙/轉子轂單元保持在運輸框架上。此外，當機艙/轉子轂單元5在運輸組件中安裝至運輸框架時，保持固定件340位于或靠近運輸組件的重心。在圖3所示的實施例中，保持固定件340包括可以插入機艙/轉子轂單元5的偏航軸承開口內的凸出部。在其他實施例中，保持固定件340包括聯(lián)接至偏航軸承的扁平凸緣。在另一些實施例中，特別是如果偏航軸承從機艙的下表面凸出，則保持固定件340包括圍繞偏航軸承的環(huán)，用于將機艙/轉子轂單元附連至運輸框架。此外，機艙可以在與轉子轂組裝以形成機艙/轉子轂單元之前和/或期間暫時放置在腿部上。腿部安裝至在機艙的下表面上圍繞偏航軸承開口布置的聯(lián)接連接器(未示出)。在移除腿部之后，還可以利用這些聯(lián)接連接器將機艙安裝至運輸框架。根據本發(fā)明的實施例，聯(lián)接連接器可以是卡接接頭和/或快速釋放接頭。在另一個實施例中(未示出)，保持固定件340包括包繞機艙/轉子轂單元5的偏航軸承的環(huán)，其中，環(huán)能夠附連至偏航軸承。在典型實施例中，保持固定件340適于在偏航系統(tǒng)上或圍繞偏航系統(tǒng)與機艙形成連接。此外，運輸框架300包括用于提升設備的至少三個附連點。用于提升設備的第一附連點350設置在主梁310的第一端312，例如設置在主梁310的前表面。用于提升設備的第二附連點352設置在第一側向穩(wěn)定元件320。在圖3所示的實施例中，第二附連點352位于第一側向穩(wěn)定元件320的第三節(jié)段326的下端。用于提升設備的第三附連點設置在第二側向穩(wěn)定元件330的與第二附連點352相對的位置。因此，第三附連點在圖3的透視圖中不可見。附連點350、352設計成抵抗高負載。具體而言，附連點350、352構造成使其能夠保持安裝有機艙/轉子轂單元5的重量運輸框架300。此外，附連點350、352布置成使得機艙/轉子轂單元5位于運輸框架300上的運輸組件的重心位于第一附連點350與第二和第三附連點之間。盡管上文僅描述了三個附連點，但是當適用時，可以使用多于三個的附連點。總體而言，運輸框架的附連點將布置成使得運輸組件的重心將在運輸框架的任何位置中位于附連點的至少三個之間。因此，能夠保證運輸框架在負載、運輸和安裝過程中是穩(wěn)定的。如圖3所示，運輸框架300相對于延伸穿過主梁310和第一附連點350的縱向軸線對稱。因此，能夠在提升其上附連有單元5的運輸框架310的同時減少或避免失衡。此外，運輸框架300具有至少兩個不同的位置負載位置和運輸位置。在負載位置中，主梁310的后表面(B卩，與其上設置有保持固定件340的表面相對的表面)是水平的并且通常平放在地面上。第一側向穩(wěn)定元件320和第二側向穩(wěn)定元件330的第一節(jié)段322、332的后表面也處于水平位置。因此,第一側向穩(wěn)定兀件320和第二側向穩(wěn)定兀件330與主梁310—起限定至少三個支承點，具體而言限定圖3所示的實施例中的十字形區(qū)域，運輸 框架310在該十字形區(qū)域上支承在地面上。在這個位置中，側向穩(wěn)定元件320、330在其間限定內部空間，可以將機艙/轉子轂單元5容納在內部空間中。在運輸位置中，主梁310定向成基本垂直于地面，例如如圖3所示。同樣，第三節(jié)段326、336的端面接觸地面，使得當運輸框架300處于運輸位置時，主梁310以及第一側向穩(wěn)定元件320和第二側向穩(wěn)定元件330限定至少三個支承點或支承面360、362、364。如隨后將要解釋的，當運輸框架300處于運輸位置時，機艙/轉子轂單元5處于直立位置，其轉子軸線30基本豎直。機艙/轉子轂單元5的重量基本由保持固定件340、主梁310以及第一側向穩(wěn)定元件320和第二側向穩(wěn)定元件330支承。總體而言，根據本發(fā)明的實施例的運輸框架構造成使其提供至少三個支承點，其中，支承點被布置成使得運輸組件的重心將在運輸框架的任何位置中位于支承點之間。因此，能夠保證運輸框架在負載位置和運輸位置中是穩(wěn)定的。此外，在支承點之間延伸的連接器和/或梁通常布置成使其不干擾機艙/轉子轂單元、其上安裝有機艙/轉子轂單元的塔架以及用于移動運輸框架的提升設備。圖4是根據另一個實施例的運輸框架的主梁410的側視圖。為了便于理解，圖4中未示出側向穩(wěn)定元件。主梁410具有彼此之間成角度α的第一節(jié)段412和第二節(jié)段414。因此，如果主梁410處于圖4所示的水平位置，則主梁410的中心部416升高。因此，主梁410并非支承在其整個后表面上，而是僅在第一節(jié)段412和第二節(jié)段414的端部處支承于支承線470、472，如果主梁410放置其上的地面是不平坦的，則上述情況是有利的。此外，保持固定件440位于第二節(jié)段414上，并且因此，盡管垂直于主梁410的表面，但是保持固定件440仍然與水平軸線X形成一定角度。由于主梁410的角構造，安裝至其上的機艙/轉子轂單元5 (以虛線示出)也將相對于水平軸線X略微傾斜。因此，安裝至主梁410的機艙/轉子轂單元5的轉子軸線30將不會精確地水平，而是相對于水平軸線X成角度。此外，轉子葉片平面33也將相對于豎直軸線I傾斜。如果隨后進入運輸位置，則轉子軸線30將相對于豎直軸線I傾斜，并且轉子葉片平面33將相對于水平軸線X傾斜。在其他實施例中，保持固定件可以位于第一節(jié)段412上，并且因此，轉子軸線30的傾斜與轉子葉片平面33的傾斜將不同。在可替代實施例中(未示出)，主梁是直的，但是將小腳(little feet)附連至其后表面，以便限定接觸線。圖5是根據又一個實施例的運輸框架的主梁510的側視圖。為了便于理解，圖5中未示出側向穩(wěn)定元件。在這個實施例中，主梁510沒有成角度，但是保持固定件540相對于主梁具有小于90度的角度β。通常，角度β處于89度至60度的范圍內，典型地處于87度至65度的范圍內，更典型地處于75度至70度的范圍內。在其他實施例中，保持固定件540相對于主梁具有大于90度的角度β。例如，角度β可以處于91度至120度的范圍內，典型地處于93度至115度的范圍內，更典型地處于105度至110度的范圍內。類似于圖4所示的實施例，當運輸框架處于負載位置時，保持固定件540的傾斜導致機艙/轉子轂單元的轉子葉片平面相對于地面的傾斜。除了上述實施例，當主梁和保持固定件相對于彼此和/或相對于水平軸線和/或豎直軸線不成角度時，也可以實現轉子葉片平面相對于地面的傾斜。具體而言，在一些風力渦輪機中，轉子軸線相對于水平軸線形成例如7度的角度，使得轉子葉片平面在風力渦輪機的運行條件下相對于豎直軸線傾斜。因此，即使葉片在風負載的作用下朝向塔架彎曲，仍然能夠避免轉子葉片在運行過程中碰撞塔架。對于前述設計的機艙/轉子轂單元而言，即使主梁和/或保持固定件相對于水平軸線和/或豎直軸線不成角度，轉子軸線和/或轉子葉片平面的傾斜仍將在安裝至運輸框架時自動出現。下文將參照圖9和圖10對提供轉子葉片平面的傾斜的原因進行更詳細地解釋。圖6是根據再一個實施例的運輸框架600的側視圖。在這個實施例中，側向穩(wěn)定元件620為大致V形。圖7是根據不同的實施例的運輸框架700的側視圖。在這個實施例中，側向穩(wěn)定元件720為大致C形。圖8示出根據本申請所述的實施例的方法800的方法步驟。在第一步驟802中，在運輸位置中，運輸框架300被放置在地面上。通過提升設備820，已經組裝的機艙/轉子轂單元下放至側向穩(wěn)定元件之間形成的空間內(動作804)。轉子轂20面向主梁的第一端，機艙16的后端面向主梁的第二端。機艙16的底面(未示出)上具有偏航軸承開口，運輸框架300的保持固定件插入偏航軸承開口內(步驟804)。在步驟804所示的條件下，通過將保持固定件固定至機艙，機艙/轉子轂單元安裝至運輸框架300。在接下來的步驟806至810中，另一個提升機構850用于使運輸組件，即，使機艙/轉子轂單元與運輸框架一起處于運輸位置。提升機構850包括通過纜線854懸起的框架852?？蚣?52包括至少三根纜線，在圖8中只能看到其中的兩根纜線856、858。第三纜線被纜線858隱藏。纜線856固定至第一附連點350，纜線858固定至第二附連點352，而第三纜線固定至第三附連點。此外，用于纜線858的主動絞盤860設置在框架852上。設置有 用于第三纜線的類似的絞盤，但是圖8中未示出。在圖8所示的實施例中，未設置用于第一纜線856的絞盤。但是，在其他實施例中，框架852也包括用于第一纜線856的主動絞盤。主動絞盤使得能夠延長和/或縮短附連至其上的纜線。此外，能夠獨立地控制絞盤，使得各個纜線能夠被調節(jié)至單獨的長度。例如，可以利用不同的長度補償運輸組件的質量失衡。在下一個步驟808中，提升設備850用于從地面提升運輸組件。此外，使用絞盤延長附連至側向穩(wěn)定元件的纜線。因此，運輸框架300圍繞水平軸線旋轉90度。在下一個步驟810中，運輸框架300處于運輸位置，機艙/轉子轂單元的轉子軸線基本豎直地定向。在該直立的運輸位置中，與步驟804中所示的機艙/轉子轂單元的水平位置相比，機艙/轉子轂單元所需的空間可以更小。因此，機艙/轉子轂單元可以需要運載工具上的更小的負載區(qū)域并且能夠由較小的運載工具運輸。通常，適于運輸的運載工具特別地包括但不限于船或其他的船舶。同樣，較大的運載工具可以在同樣的負載區(qū)域內運輸更大數目的機艙/轉子轂單元。因此，與機艙和轉子轂在水平位置中運輸或者甚至彼此分離地運輸的情況相t匕，運輸成本能夠顯著降低。在可選擇的步驟中，可以將運輸組件運輸至中間倉庫，運輸組件在此處等待被最終運輸至架設地點。此外，如下文參照步驟812所描述的，轉子葉片可以在中間倉庫安裝至轉子。在可選擇的步驟812中，轉子葉片22在運輸框架300處于運輸位置時安裝至轉子轂16。能夠在已經使運輸框架處于運輸位置或者已經將運輸組件運輸至中間倉庫之后即完成這個步驟。轉子葉片22由提升設備830提升并安裝至轉子轂。圖9是根據再一個實施例的運輸布置的側視圖。其中，七個機艙/轉子轂單元1010-1022在船舶1000上運輸。機艙/轉子轂單元1010-1022安裝至運輸框架，使得它們的相應的轉子葉片平面相對于負載底板傾斜。示例性地示出機艙/轉子轂單元1018、1020、1022的轉子葉片平面1040、1042、1044。如圖10所示，轉子葉片平面1040、1042、1044的傾斜使得能夠疊置轉子，并且因此能夠將機艙/轉子轂單元更加靠近地放置在一起。因此，與 運輸處于水平位置或其轉子平面水平地對齊的機艙/轉子轂單元的情況相比，能夠在同一艘船舶上運輸更多的單元。圖10示出根據再一個實施例的運輸布置的側視圖。其中，船舶1200承載處于其相應的運輸位置的八個運輸組件1210-1224。不同于圖9所示的實施例，轉子葉片平面，例如運輸組件1220、1222、1224的轉子葉片平面1240、1242、1244，在運輸位置中不傾斜而是基本水平。但是，船舶1200的負載區(qū)域1230具有例如階梯狀的不同層次，這些不同層次上支承有運輸組件。因此，能夠在不使轉子葉片平面傾斜的情況下實現轉子葉片平面的疊置。圖11示出根據實施例的安裝方法1100的方法步驟。其中，當到達架設地點時，從負載區(qū)域提升運輸組件。例如，架設地點是離岸的風力發(fā)電廠并且運輸組件在船舶上運輸至架設地點。在一個實施例中，運輸組件在提升之后沿側向方向移動，使其運動遠離在同一個運載工具上運輸的其他運輸組件。因此，減小了損壞其他的運輸組件的風險。在一些實施例中，設置有引導線(guide wire)，用于在提升時引導運輸組件。因此，進一步減小了損壞提升的運輸組件、鄰近的運輸組件和/或其他安裝件的風險。運輸組件通過與上文所述的提升設備850具有類似構造的提升設備1120提升。提升設備1120包括框架1122和保持纜線1128、1130的主動絞盤1124、1126。纜線1128、1130固定至運輸框架300的附連點。另外，提升設備1120包括另外的纜線1040，纜線1040附連至機艙/轉子轂單元5而非運輸框架300。使用絞盤1124、1126，機艙/轉子轂單元5圍繞水平軸線旋轉90度，使得主梁位于該單元的下方(步驟1104至步驟1108)。在下一個步驟1110中，從機艙/轉子轂單元移除運輸框架并且在通過纜線1140保持該單元的同時利用絞盤1124、1126將機艙/轉子轂單元降下。隨后，機艙/轉子轂單元下放至塔架12的頂部上并進行安裝。因此，能夠在單一過程中對所有葉片都已組裝的完整的機艙/轉子轂單元進行安裝。與首先將機艙提升并安裝于塔架頂部，接著將轉子轂安裝至機艙，并且最后將葉片提升并依次安裝的步驟相比，上述過程顯著地節(jié)省了時間。以上詳細地描述了用于運輸風力渦輪機的機艙/轉子轂單元的裝置和方法的示例性實施例。上述系統(tǒng)和方法不限于本申請所述的具體實施例，相反，可以相對于本申請所述的其他部件和/或步驟獨立地以及單獨地應用系統(tǒng)的部件和/或方法的步驟。當然，能夠結合許多其他的轉子葉片應用實施和利用這些示例性實施例。盡管本發(fā)明的各個實施例的具體特征可能會示出在一些附圖中而未示出在其他附圖中，但這僅僅是為了方便起見。根據本發(fā)明的原理，附圖中的任何特征都可以結合任何其他附圖的任何特征進行參考和/或要求保護。本書面說明書利用示例對本發(fā)明進行了公開，其中包括最佳方式，并且還使本領域技術人員能夠實施本發(fā)明，其中包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所包含的方法。盡管上文已經對各個具體實施例進行了公開，但是本領域技術人員將認識到，權利要求的精神和范圍允許等同有效的改進。特別地，上文所述的實施例的相互不排它的特征可以彼此結合。本發(fā)明的可專利范圍通過權利要求限定，并且可以包括本 領域技術人員能夠想到的其他示例。如果這些其他示例包括與權利要求的字面語言沒有區(qū)別的結構元件，或者如果這些其他示例包括與權利要求的字面語言沒有實質性區(qū)別的等同結構元件，則期望這些其他示例落入權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種用于風力渦輪機(10)的機艙/轉子轂單元(5)的運輸框架(300，400，500，600，700)，其中，所述單元(5)包括風力渦輪機機艙(16)和安裝至所述機艙(16)的風力渦輪機轉子轂(20)，所述運輸框架(300，400，500，600，700)包括 主梁(310，410，510，610，710)，所述主梁(310，410，510，610，710)用于支承所述機艙 /轉子轂單元(5)的重量； 第一和第二側向穩(wěn)定元件(320，330，620，720)； 保持固定件(340，440，540)，所述保持固定件(340，440，540)用于將所述機艙/轉子轂單元(5)固定至所述運輸框架(300，400，500，600，700)； 用于提升設備(850,1120)的第一附連點(350，450，550)，所述第一附連點(350,450,550)設置在所述主梁(310,410,510,610,710)的第一端(312，412，512，612，712)； 用于所述提升設備(850，1120)的第二附連點(352)，所述第二附連點(352)設置于所述第一側向穩(wěn)定元件(320，620，720);以及 用于所述提升設備(850，1120)的第三附連點，所述第三附連點設置于所述第二側向穩(wěn)定兀件(330)。
2.根據權利要求I所述的運輸框架，其特征在于，當所述運輸框架處于其中所述主梁定向成基本平行于地面(I)的負載位置時，所述主梁(310，410，510，610，710)以及所述第一和第二側向穩(wěn)定元件(320，330，620，720)限定至少三個支承點(770，772)，和/或當所述運輸框架處于其中所述主梁定向成基本垂直于地面(I)的運輸位置時，所述主梁(310，410，510，610，710)以及所述第一和第二側向穩(wěn)定元件(320，330，620，720)限定至少三個支承點(360，362，664)。
3.根據權利要求I或2所述的運輸框架，其特征在于，當所述運輸框架處于運輸位置時，所述機艙/轉子轂單元(5)處于直立位置，所述機艙/轉子轂單元(5)的轉子軸線(30)基本豎直。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的運輸框架，其特征在于，當所述機艙/轉子轂單元安裝至所述運輸框架并且所述運輸框架處于運輸位置時，所述機艙/轉子轂單元(1018，1020，1022)的轉子葉片平面(1040，1042，1044)相對于地面傾斜。
5.根據權利要求4所述的運輸框架，其特征在于，所述保持固定件(340)包括至少一個卡接接頭或至少一個快速釋放接頭。
6.根據前述權利要求中的任一項所述的運輸框架，其特征在于，所述保持固定件(340,440,540)包括能夠插入所述機艙/轉子轂單元的偏航軸承開口內的凸出部；或者所述保持固定件(340，440，540)包括包繞所述機艙/轉子轂單元的偏航軸承的環(huán)，所述環(huán)能夠附連至所述偏航軸承；或者所述保持固定件包括扁平凸緣。
7.一種用于運輸風力渦輪機的機艙/轉子轂單元的方法，其中，所述單元包括風力渦輪機機艙和安裝至所述機艙的風力渦輪機轉子轂，所述方法包括以下步驟 (a)為所述機艙/轉子轂單元提供根據前述權利要求中的任一項所述的運輸框架； (b)使所述運輸框架處于所述機艙/轉子轂單元能夠安裝至所述運輸框架的負載位置； (C)將機艙/轉子轂單元安裝至所述運輸框架； (d)使所述運輸框架處于所述機艙/轉子轂單元位于其中的運輸位置；以及，(e)通過運載工具將所述機艙/轉子轂單元運輸至風力渦輪機的架設地點。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在已使所述機艙/轉子轂單元處于運輸位置之后，將至少一個轉子葉片安裝至所述機艙/轉子轂單元。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于，至少兩個機艙/轉子轂單元在同一運載工具上運輸，其中，兩個或更多個轉子葉片已被安裝至各個機艙/轉子轂單元的所述轉子轂，并且所述至少兩個機艙/轉子轂單元布置成使其轉子葉片平面疊置。
10.一種用于將風力渦輪機的機艙/轉子轂單元安裝至風力渦輪機塔架的塔架頂部的方法，其中，所述單元包括風力渦輪機機艙和安裝至所述機艙的風力渦輪機轉子轂，所述方法包括以下步驟 (a)將所述機艙/轉子轂單元安裝至運輸框架； (b)根據權利要求7至9中的任一項所述的方法，將所述運輸框架上的所述機艙/轉子轂單元運輸至風力渦輪機的架設地點； (c)從運輸工具提升所述運輸框架上的所述機艙/轉子轂單元； (d)在提升所述機艙/轉子轂單元的同時將所述運輸框架移除； (e)將所述機艙/轉子轂單元下降至所述塔架頂部上；以及 (f)在所述塔架頂部處安裝所述機艙/轉子轂單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于風力渦輪機的機艙/轉子轂單元的運輸框架，其中，所述單元包括風力渦輪機機艙和安裝至機艙的風力渦輪機轉子轂，運輸框架包括主梁，其用于支承機艙/轉子轂單元的重量；第一側向穩(wěn)定元件和第二側向穩(wěn)定元件；保持固定件，其用于將機艙/轉子轂單元固定至運輸框架；用于提升設備的第一附連點，其設置在主梁的第一端；用于提升設備的第二附連點，其設置于第一側向穩(wěn)定元件；以及用于提升設備的第三附連點，其設置于第二側向穩(wěn)定元件。還進一步提供了一種用于運輸和安裝風力渦輪機的機艙/轉子轂單元的方法。
文檔編號B65D85/68GK102730332SQ20121010386
公開日2012年10月17日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權日2011年3月30日
發(fā)明者J·J·涅斯 申請人:通用電氣公司