CN112922794B - 一种风力发电机的叶片更换装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种风力发电机的叶片更换装置及方法，包括叶片检修维护平台和叶片夹具；固定托上连接有支撑丝杆；叶片夹具包括安装架和抱紧片，安装架的内侧设有压板，压板表面设有防滑衬垫，安装架内部通过转动轴活动连接有压舌，压舌的一端和压板接触，压舌的另一端连接锚链，锚链穿过导链筒固定连接吊环；使用时先将两个固定环锁紧叶片根部位置，再使两个吊环通过两个钢丝绳分别穿过两个定滑轮后与地面的卷扬机相连接，在更换时，启动卷扬机，通过钢丝绳对两个叶片夹具的固定环施加一个吊起的作用力，抵消叶片自重，在拆除待更换叶片螺栓，操作卷扬机缓慢释放钢丝绳，从而能够将叶片运送到地面；这种叶片更换方法方便快捷，不需要配置大型起吊设备。

Description

一种风力发电机的叶片更换装置及方法

技术领域

本发明涉及风力发电机叶片更换技术领域，具体涉及一种风力发电机的叶片更换装置及方法。

背景技术

通常，风力发电机组由塔筒、机舱和叶轮组成并安装在野外或海上。目前常见的叶轮一般包括三支叶片和一个轮毂，而叶轮的直径一般在50米以上，尺寸与重量较大。叶片是风电机组关键部件之一,其造价占整机造价的15~20%左右,同时,叶片整体裸露在外，工作条件恶劣，它也是风电机组中最容易受到损伤的部件之一。

目前，更换叶片常采用大型起重机直接将整个叶轮从高空塔架上拆下，然后放到地面进行叶片的更换，而后将整个叶轮再安装到高空塔架上；尽管采用上述叶片更换方法可以实现叶片的更换，然而在实际应用中由于上述叶片更换方法是将整个叶轮拆卸下来，因而需要采用长吊臂、负载能力大的大型起重机，并且叶片更换对场地要求也比较高，这些因素都将增加叶片更换的成本，而且还使得更换叶片所花费的时间较长，从而导致更换效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种风力发电机的叶片更换装置及方法，克服了现有技术的不足，设计合理，通过锚链对两个叶片夹具的固定环施加一个吊起的作用力，再通过地面卷扬机释放钢丝绳，将叶片运送到地面，而在进行安装叶片时，则进行相反的步骤即可，方便快捷，不需要配置维修吊车等大型设备。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种风力发电机的叶片更换装置，包括叶片检修维护平台和叶片夹具，所述叶片检修维护平台为一侧开口的U形结构，所述叶片检修维护平台的开口侧活动连接有滑动平台，所述叶片检修维护平台的四角处固定安装有提升机；所述叶片检修维护平台上表面中间安装有托板，所述托板上表面两侧均固定安装有两个固定托，所述固定托上活动连接有支撑丝杆，所述托板上表面每一侧的两个支撑丝杆之间设置有设备支架，所述设备支架的两端均开设有螺纹孔，所述支撑丝杆通过螺纹孔与设备支架螺纹连接；所述叶片夹具包括两个固定环，两个固定环之间围成一个环形结构，且通过锁紧螺栓进行锁紧固定，所述固定环包括安装架和抱紧片，所述安装架的两侧面均通过螺栓固定安装抱紧片的一端，所述抱紧片的另一端通过锁紧螺栓与另一个固定环所对应的抱紧片进行锁紧固定，所述安装架的内侧设有压板，所述安装架内部通过转动轴活动连接有压舌，所述压舌的一端与安装架内侧的压板相接触，所述压板的表面设有防滑衬垫；所述压舌的另一端固定连接有锚链的一端，所述锚链的另一端通过导链筒固定连接有吊环，所述安装架固定安装在设备支架的上表面中间。

优选地，叶片夹具的两个固定环的两端均固定设置有锁销，所述锁销上开设有通孔，所述锁紧螺栓分别穿过两个固定环所对应的通孔螺纹连接有锁紧螺母；所述锁销下方安装有固定支架，所述固定支架两端固定安装在托板的上表面。

优选地，所述叶片夹具的抱紧片设置有两组，且分别固定安装在安装架两侧面的上方和下方，所述抱紧片内侧表面包覆有柔性材料。

优选地，所述叶片检修维护平台的开口端的两侧固定安装有滑座，所述滑座上表面安装有滑轮，所述滑动平台分为左、右两个，且两侧表面下方均设置有滑轨，所述滑轮活动连接在滑轨内部。

优选地，所述叶片检修维护平台远离滑动平台的一侧固定安装有伸缩架的一端，所述伸缩架另一端安装有滚轮。

本发明还公开了一种风力发电机的叶片更换方法，包括以下步骤：

1）将需要更换的叶片保持竖直向下姿态，在风力发电机另外两支叶片的根部分别系缚吊带或夹具，并在吊带或夹具上安装一个定滑轮；

2）将权利要求1至5任一项所述的叶片更换装置通过提升机提升至叶片根部；

3）借助叶片检修维护平台，在叶片根部位置安装叶片夹具，并通过锁紧螺栓进行锁紧固定；

4）将地面卷扬机的钢丝绳通过另外两支叶片吊带或夹具上的定滑轮，然后与叶片夹具上的吊环连接，并启动地面卷扬机，确保拉力不小于叶片自重；

5）地面小型吊车连接到待更换叶片的叶尖部位进行牵引；

6）施工人员在风机轮毂内部拆除叶片螺栓；

7）操作卷扬机，使叶片匀速下降；操作地面小型吊车始终对叶片的叶尖部位进行牵引，防止撞到风机塔筒；

8）待叶尖接近地面时，通过地面小型吊车对叶尖部位进行提升，同时叶根部位继续匀速下降，直至叶片整体姿态变为水平；

9）操作地面小型吊车及卷扬机，将叶片轻轻摆放到预先准备的叶片支架上，拆下叶片夹具，随后将其安装到新叶片的根部；

10）启动卷扬机对新叶片的根部进行起吊，同时地面小型吊车利用工装从叶尖侧进行起吊，开始进行新叶片安装；

11）新叶片安装进入轮毂以后，安装新叶片的连接螺栓；将叶片检修维护平台提升至叶片根部，施工人员站立在叶片检修维护平台上进行叶片夹具的拆卸，以及其余两支叶片的根部上的吊带或夹具、定滑轮的拆卸，结束后施工人员操作叶片检修维护平台降落至地面。

优选地，在步骤1）中，待所需待更换叶片转至竖直朝下位置时启动低速转子锁将风力发电机转子固定。

本发明提供了一种风力发电机的叶片更换装置及方法。具备以下有益效果：通过叶片检修维护平台上的支撑丝杆与设备支架两端螺纹孔的螺纹连接关系，从而使设备支架能够在支撑丝杆的垂直方向的位置进行调整，继而对叶片夹具与水平面的夹角起到调节作用，以保证叶片夹具的倾斜角与叶片的倾斜角相同，从而保证在通过锁紧螺栓对两个固定环进行锁紧固定时，其抱紧片能够紧抱在需要更换的叶片表面。

并且通过锚链对两个固定环具有一个吊起的作用力，再通过卷扬机释放钢丝绳，将叶片运送到地面，而在进行安装叶片时，则进行相反的步骤即可，方便快捷，不需要配置维修吊车等大型机器，并且在运送时，由于压舌的一端连接受拉力的锚链，从而通过杠杆原理，压舌的另一端会对叶片夹具安装架内侧的压板产生一个向叶片方向的挤压力，并且叶片的重力越大，压舌对压板的挤压力就越大，从而在运送时，对叶片能够锁紧固定的更加稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1 本发明的结构示意图；

图2 本发明中托板上表面的结构示意图；

图3 本发明中安装架的结构示意图；

图中标号说明：

1、叶片检修维护平台；2、托板；3、滑动平台；4、提升机；5、固定托；6、支撑丝杆；7、设备支架；8、固定环；9、锁紧螺栓；10、安装架；11、抱紧片；12、压板；13、转动轴；14、压舌；15、锚链；16、吊环；17、锁销；18、固定支架；19、滑座；20、滑轮；21、滑轨；22、伸缩架；23、滚轮；24、防滑衬垫；25、导链筒。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一，如图1-3所示，一种风力发电机的叶片更换装置，包括叶片检修维护平台1和叶片夹具，叶片检修维护平台1为一侧开口的U形结构，叶片检修维护平台1的开口侧活动连接有滑动平台3，叶片检修维护平台1的四角处固定安装有提升机4；叶片检修维护平台1上表面中间安装有托板2，托板2上表面两侧均固定安装有两个固定托5，固定托5上活动连接有支撑丝杆6，托板2上表面每一侧的两个支撑丝杆6之间设置有设备支架7，设备支架7的两端均开设有螺纹孔，支撑丝杆6通过螺纹孔与设备支架7螺纹连接；叶片夹具包括两个固定环8，两个固定环8之间围成一个环形结构，且通过锁紧螺栓9进行锁紧固定，固定环8包括安装架10和抱紧片11，安装架10的两侧面均通过螺栓固定安装有抱紧片11的一端，抱紧片11的另一端通过锁紧螺栓9与另一个固定环8所对应的抱紧片11进行锁紧固定，安装架10的内侧安装有压板12，压板12表面设有防滑衬垫24，安装架10内部通过转动轴13活动连接有压舌14，压舌14的一端与安装架内侧的压板12相接触，压板12表面的防滑衬垫24用以保护叶片表面不受损伤，压舌14的另一端固定连接有锚链15的一端，锚链15的另一端通过导链筒25固定连接有吊环16，安装架10固定安装在设备支架7的上表面中间。

在工作前，可在机舱内固定连接扁平吊带的一端，在扁平吊带的另一端连接钢丝绳，再将钢丝绳的另一端垂下并安装在提升机4内，通过提升机4带动叶片更换装置沿风力发电机向上运动至叶片根部，使叶片位于叶片检修维护平台1的开口槽内，再将托板2安装在叶片周围，从而便于工作人员的工具的摆放以及对于叶片夹具的支撑；并且在将两个固定环8上所对应的安装架10安装在托板2上方的设备支架7上后，由于叶片为倾斜状态，因此可通过转动叶片检修维护平台的支撑丝杆6，通过支撑丝杆6与设备支架7两端螺纹孔的螺纹连接关系，从而使设备支架7能够在支撑丝杆6的垂直方向的位置进行调整，继而对叶片夹具与水平面的夹角起到调节作用，以保证叶片夹具的倾斜角与叶片的倾斜角相同，从而保证在通过锁紧螺栓9对两个固定环8进行锁紧固定时，其抱紧片11能够紧抱在需要更换的叶片表面；在更换时，先给予两个吊环16向上的作用力，并将叶片螺栓拆除，再缓慢释放两个吊环16上的钢丝绳，从而能够将叶片运送到地面，并且在运送时，由于压舌14的一端连接受拉力的锚链15，从而通过杠杆原理，压舌14的另一端会对叶片夹具安装架内侧的压板12产生一个向叶片方向的挤压力，并且叶片的重力越大，压舌14对压板12的挤压力就越大，从而在运送时，对叶片能够锁紧固定的更加稳定。

实施例二，基于对实施例一的进一步改进，叶片夹具的两个固定环8的两端均固定设置有锁销17，锁销17上开设有通孔，锁紧螺栓9分别穿过两个固定环8所对应的通孔螺纹连接有锁紧螺母；锁销17下方安装有固定支架18，固定支架18两端固定安装在托板2的上表面。

从而在固定两个固定环8时，可通过锁紧螺栓9水平穿过锁销17，再通过锁紧螺母进行锁紧固定，并且通过固定支架18对锁销17进行支撑，以保证固定环8在托板2表面的稳定性。

实施例三，基于对实施例一的进一步改进，叶片夹具的抱紧片11设置有两组，且分别固定安装在安装架10两侧面的上方和下方，抱紧片11内侧表面包覆有柔性材料。通过两组抱紧片11共同作用，从而在叶片更换时能够更加稳定，通过在抱紧片11内侧包覆柔性材料，从而能够对叶片表面起到保护作用，并且也能够增大抱紧片11与叶片之间的摩擦力。

实施例四，基于对实施例一的进一步改进，叶片检修维护平台1的开口端的两侧固定安装有滑座19，滑座19上表面安装有滑轮20，滑动平台3分为两个，且两侧表面下方均设置有滑轨21，滑轮20活动连接在滑轨21内部。从而通过滑轮20在滑轨21内滚动的作用，使滑动平台3能够在限定的位置上移动。

实施例五，基于对实施例一的进一步改进，叶片检修维护平台1远离滑动平台3的一侧固定安装有伸缩架22的一端，伸缩架22另一端安装有滚轮23。从而当叶片检修维护平台1在通过提升机4进行提升时，先通过伸缩架22对滚轮23的位置进行调整；再通过滚轮23在风力发电机的塔筒表面滚动，使在提升过程中，既能够保证叶片检修维护平台1的稳定性，又能够防止因滑动摩擦而对风力发电机的塔筒造成刮伤。

实施例六，本发明还公开了一种风力发电机的叶片更换方法，包括以下步骤：

1）将需要更换的叶片保持竖直向下姿态，在风力发电机另外两支叶片的根部分别系缚吊带或夹具，并在吊带或夹具上安装一个定滑轮；

2）将权利要求1至5任一项所述的叶片更换装置通过提升机4提升至叶片根部；

3）借助叶片检修维护平台1，在叶片根部位置安装叶片夹具，并通过锁紧螺栓9进行锁紧固定；

4）将地面卷扬机的钢丝绳通过另外两支叶片吊带或夹具上的定滑轮，然后与叶片夹具上的吊环16连接，并启动地面卷扬机，确保拉力不小于叶片自重；

5）地面小型吊车连接到待更换叶片的叶尖部位进行牵引；

6）施工人员在风机轮毂内部拆除叶片螺栓；

7）操作卷扬机，使叶片匀速下降；操作地面小型吊车始终对叶片的叶尖部位进行牵引，防止撞到风机塔筒；

8）待叶尖接近地面时，通过地面小型吊车对叶尖部位进行提升，同时叶根部位继续匀速下降，直至叶片整体姿态变为水平；

9）操作地面小型吊车及卷扬机，将叶片轻轻摆放到预先准备的叶片支架上，拆下叶片夹具，随后将其安装到新叶片的根部；

10）启动卷扬机对新叶片的根部进行起吊，同时地面小型吊车利用工装从叶尖侧进行起吊，开始进行新叶片安装；

11）新叶片安装进入轮毂以后，安装新叶片的连接螺栓；将叶片检修维护平台提升至叶片根部，施工人员站立在叶片检修维护平台1上进行叶片夹具的拆卸，以及其余两支叶片的根部上的吊带或夹具、定滑轮的拆卸，结束后施工人员操作叶片检修维护平台降落至地面。

在本实施例中，在步骤1）中，待所需待更换叶片转至竖直朝下位置时启动低速转子锁将风力发电机转子固定。

在本实施例中，通过地面卷扬机直接对叶片夹具提供一个拉力，并通过一个小型的吊车给予叶片的叶尖部位一个牵引力，即可将叶片运送到地面，在安装时执行相反步骤即可，方便快捷，不需要配置大型起重吊车，也不用将整个叶轮从高空塔架上拆下进行更换，大大减少人力和物力，，这种风力发电机叶片更换装置和方法受作业空间区域的限制较小，适用范围较广。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种风力发电机的叶片更换装置，包括叶片检修维护平台（1）和叶片夹具，其特征在于：所述叶片检修维护平台（1）为一侧开口的U形结构，所述叶片检修维护平台（1）的开口侧活动连接有滑动平台（3），所述叶片检修维护平台（1）的四角处固定安装有提升机（4）；

所述叶片检修维护平台（1）上表面中间安装有托板（2），所述托板（2）上表面两侧均固定安装有两个固定托（5），所述固定托（5）上活动连接有支撑丝杆（6），所述托板（2）上表面每一侧的两个支撑丝杆（6）之间设置有设备支架（7），所述设备支架（7）的两端均开设有螺纹孔，所述支撑丝杆（6）通过螺纹孔与设备支架（7）螺纹连接；

所述叶片夹具包括两个固定环（8），两个固定环（8）之间围成一个环形结构，且通过锁紧螺栓（9）进行锁紧固定，所述固定环（8）包括安装架（10）和抱紧片（11），所述安装架（10）的两侧面均通过螺栓固定安装抱紧片（11）的一端，所述抱紧片（11）的另一端通过锁紧螺栓（9）与另一个固定环（8）所对应的抱紧片（11）进行锁紧固定，所述安装架（10）的内侧设有压板（12），所述安装架（10）内部通过转动轴（13）活动连接有压舌（14），所述压舌（14）的一端与安装架内侧的压板（12）相接触，所述压板（12）的表面设有防滑衬垫（24）；所述压舌（14）的另一端固定连接有锚链（15）的一端，所述锚链（15）的另一端通过导链筒（25）固定连接有吊环（16），所述安装架（10）固定安装在设备支架（7）的上表面中间。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机的叶片更换装置，其特征在于：叶片夹具的两个固定环（8）的两端均固定设置有锁销（17），所述锁销（17）上开设有通孔，所述锁紧螺栓（9）分别穿过两个固定环（8）所对应的通孔螺纹连接有锁紧螺母；所述锁销（17）下方安装有固定支架（18），所述固定支架（18）两端固定安装在托板（2）的上表面。

3.根据权利要求1所述的一种风力发电机的叶片更换装置，其特征在于：所述叶片夹具的抱紧片（11）设置有两组，且分别固定安装在安装架（10）两侧面的上方和下方，所述抱紧片（11）内侧表面包覆有柔性材料。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机的叶片更换装置，其特征在于：所述叶片检修维护平台（1）的开口端的两侧固定安装有滑座（19），所述滑座（19）上表面安装有滑轮（20），所述滑动平台（3）分为左、右两个，且两侧表面下方均设置有滑轨（21），所述滑轮（20）活动连接在滑轨（21）内部。

5.根据权利要求1所述的一种风力发电机的叶片更换装置及方法，其特征在于：所述叶片检修维护平台（1）远离滑动平台（3）的一侧固定安装有伸缩架（22）的一端，所述伸缩架（22）另一端安装有滚轮（23）。

6.一种风力发电机的叶片更换方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将需要更换的叶片保持竖直向下姿态，在风力发电机另外两支叶片的根部分别系缚吊带或夹具，并在吊带或夹具上安装一个定滑轮；

2）将权利要求1至5任一项所述的叶片更换装置通过提升机（4）提升至叶片根部；

3）借助叶片检修维护平台（1），在叶片根部位置安装叶片夹具，并通过锁紧螺栓（9）进行锁紧固定；

4）将地面卷扬机的钢丝绳通过另外两支叶片吊带或夹具上的定滑轮，然后与叶片夹具上的吊环（16）连接，并启动地面卷扬机，确保拉力不小于叶片自重；

5）地面小型吊车连接到待更换叶片的叶尖部位进行牵引；

6）施工人员在风机轮毂内部拆除叶片螺栓；

7）操作卷扬机，使叶片匀速下降；操作地面小型吊车始终对叶片的叶尖部位进行牵引，防止撞到风机塔筒；

8）待叶尖接近地面时，通过地面小型吊车对叶尖部位进行提升，同时叶根部位继续匀速下降，直至叶片整体姿态变为水平；

9）操作地面小型吊车及卷扬机，将叶片轻轻摆放到预先准备的叶片支架上，拆下叶片夹具，随后将其安装到新叶片的根部；

10）启动卷扬机对新叶片的根部进行起吊，同时地面小型吊车利用工装从叶尖侧进行起吊，开始进行新叶片安装；

11）新叶片安装进入轮毂以后，安装新叶片的连接螺栓；将叶片检修维护平台提升至叶片根部，施工人员站立在叶片检修维护平台（1）上进行叶片夹具的拆卸，以及其余两支叶片的根部上的吊带或夹具、定滑轮的拆卸，结束后施工人员操作叶片检修维护平台降落至地面。

7.根据权利要求6所述的一种风力发电机的叶片更换方法，其特征在于：在步骤1）中，待所需待更换叶片转至竖直朝下位置时启动低速转子锁将风力发电机转子固定。

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