一种风力发电机的更换设备及方法与流程

1.本发明涉及风力发电机更换技术领域，更具体地涉及一种风力发电机的更换设备及方法。


背景技术：

2.风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其实风很早就被人类利用，过去主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在人们感兴趣的是如何利用风来发电。随着时代的发展，风力发电技术日趋成熟，并且在挖掘可再生能源使用中成本相对较低，有着广阔的发展前景。风力发电机组是将风的动能转换为电能的系统，包括风轮、发电机这两大部件。风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。
3.在风力发电的日常工作中，风电工作人员需要定期对风力发电机组进行检修，其中包括将风力发电机组中废旧的发电机更换，以维护发电机的工作效率，从而保证风力发电机组平稳运行。国内陆上风力发电机组装机容量快速增长，传统更换风力发电机组中发电机的方式多为采用大型吊车将旧发电机从塔顶吊下后将新发电机从塔底吊升至塔顶，这种更换发电机的方式往往需要长吊臂、负载能力大的吊装设备，这种设备往往体积比较大，调用设备时还需要人力协调并且对场地的要求也比较高，这些因素都将增加风力发电机更换的成本，而且还使得更换风力发电机所花费的时间较长，从而导致更换效率低。
4.因此，针对传统更换风力发电机的设备存在工作效率低、更换成本高的问题，有必要提出一种吊装设备以满足更换风力发电机的需求。这种设备安装方便，结构设计小巧却兼具负载能力，并且更换消耗的时间短，从而显著提高风力发电机的更换效率。


技术实现要素：

5.本发明是为了克服现有更换风力发电机的设备及方法耗费成本较高、工作效率低的问题。本发明针对更换风力发电机组中发电机的操作，提出了一种风力发电机的更换设备及方法，以达到的缩减更换时间以提高更换效率，并降低更换成本的目的。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种风力发电机的更换设备，包括支撑件以及设置在所述支撑件上的吊装件，还包括用于牵引所述吊装件的起重件；所述吊装件包括用于调节吊装方向的转向部，以及用于吊起或放下风力发电机的吊装部；所述转向部包括与所述支撑件旋转连接的旋转件，以及与所述旋转件固定连接的导向轮。
7.通过上述技术方案，所述更换设备为模块式结构，包括用于支撑整个设备的支撑件，用于吊装风力发电机的吊装件，以及用于牵引所述吊装件以实现吊装功能的起重件。所述吊装设备整体的结构简单，部件之间的连接关系清晰，使得工作人员能快速安装使用，缩短了工作时间并减轻了使用的负担，从而提高了工作效率。
8.所述吊装件除了设置用于吊装的吊装部外，还设置了用于调节吊装方向的转向
部，通过操作所述转向部可以随时调整方向，使用灵活方便，从而提高了工作效率。在旋转方向的过程中，用于牵引所述旋转件的钢丝绳角度会随之发生变化，为了保证转动的正常运行有必要设置一个导向用的部件。导向轮常常用于对软体管道或者钢丝，尼龙绳等软体线性物体移动过程中的方向引导。导向轮带有滑轮结构，在某些项目或产品中导向轮会起到省力的作用。本发明采用所述导向轮对所述更换设备的稳定性和安全可靠性起到保障作用。
9.作为优选方案，所述支撑件包括用于支撑的支撑柱，以及用于固定所述更换设备的支撑柱拉绳；所述支撑柱上设置有连接吊耳，所述支撑柱拉绳一端连接于所述连接吊耳，另一端固定于机架。
10.通过上述技术方案，所述支撑件主体设置为柱状，灵活使用了竖直方向的空间，减少了设备整体体积，更适用于实际的应用场地。所述支撑件还设置了拉绳结构，所述支撑柱拉绳固定于机架的吊耳上，稳固连接，使得所述更换设备可以稳定工作。
11.作为优选方案，所述旋转件包括用于旋转方向的旋转臂，以及用于固定所述旋转臂的固定板。
12.通过上述技术方案，所述旋转臂可以随时调节吊装方向，操纵方便，作业空间大。设置所述固定板来固定所述旋转臂，稳固连接，保证了所述旋转臂的工作有序进行。
13.作为优选方案，所述吊装部包括与所述旋转件固定连接的第一吊装件，所述第一吊装件远离所述旋转件一端连接有第二吊装件。
14.作为优选方案，所述第一吊装件设置有吊臂，所述吊臂靠近所述第二吊装件的一端设置有滑轮，所述第一吊装件与所述第二吊装件通过所述滑轮连接。
15.通过上述技术方案，通过所述吊臂与所述旋转臂的配合，所述更换设备可以根据作业需要精准调节方向，从而实现高效的更换操作。滑轮是用来提升重物并能省力的简单机械结构件，滑轮的结构简单却可以使得所述更换设备兼具负载能力。
16.作为优选方案，所述第二吊装件包括吊梁以及设置在所述吊梁两侧的吊板；所述吊梁包括设置在其中心与所述滑轮连接的第一连接件，以及设置在其两端的第二连接件；所述吊板包括设置在其中心与所述第二连接件配合的第三连接件，还包括设置在其两端用于连接风力发电机的吊绳。
17.通过上述技术方案，吊梁和吊板是对被吊物吊运的专用横梁吊具，其吊运和安装过程、结构简单合理、动作灵活、使用方便、吊运安全可靠。所述吊梁和吊板上设置有连接用的连接件，通过各个连接件的配合使得所述吊装稳固连接，确保了更换操作能持续进行。
18.作为优选方案，所述起重件设置有电动卷扬机，所述电动卷扬机靠近所述支撑件的一侧设置有连接轴，所述连接轴上设置有用于牵引所述吊装件的钢丝绳。
19.通过上述技术方案，卷扬机又称绞车，是指用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备。卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机、电动卷扬机及液压卷扬机三种，以电动卷扬机为主。本发明采用电动卷扬机由电动机作为动力，减少人力的投入以提高工作效率。
20.钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的钢丝按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束，钢丝绳由钢丝、绳芯及润滑脂组成。钢丝绳是先由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载
之用。钢丝绳具有强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断、工作可靠的优势，本发明采用钢丝绳作为牵引件可以保证所述更换设备的稳定性。
21.本发明还公开了一种风力发电机的更换方法，包括如下步骤，s1、在塔顶安装上述更换设备；s2、使用所述更换设备将旧风力发电机从塔顶吊装至塔底；s3、使用所述更换设备将新风力发电机从塔底吊装至塔顶；s4、拆除步骤s1所述的更换设备。
22.作为优选方案，在步骤s2中，将旧风力发电机吊起后，先转动到升降位置处再启动所述吊装设备将旧风力发电机下降至塔底。
23.通过上述技术方案，风力发电机机组一般设置在塔顶的机舱内，所述升降位置处指的是机舱外可以容纳风力发电机上下移动的空间范围。
24.作为优选方案，在步骤s3中，将新风力发电机吊升至塔顶后，先转动到需要安装的对应位置处再启动所述吊装设备将新风力发电机放下。
25.本发明提供了一种风力发电机的更换设备及方法，具有以下有益效果：（1）述吊装设备整体的结构简单，部件之间的连接关系清晰，安装方便，使用灵活，显著提高了更换效率；（2）所述支撑件主体设置为柱状，灵活使用了竖直方向的空间，减少空间占用，更适用于实际的应用场地。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对现有技术或实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明的一种风力发电机的更换设备的结构示意图。
28.图2是本发明的一种风力发电机的更换设备的结构示意图。
29.图3是本发明的一种风力发电机的更换设备的局部放大图。
30.附图标号说明：001、风力发电机；002、机架；100、支撑件；110、支撑柱；111、连接吊耳；120、支撑柱拉绳；200、吊装件；210、转向部；211、旋转件；2111、旋转臂；2112、固定板；212、导向轮；220、吊装部；230、第一吊装件；231、吊臂；232、滑轮；240、第二吊装件；241、吊梁；2411、第一连接件；2412、第二连接件；242、吊板；2421、第三连接件；2422、吊绳；300、起重件；310、电动卷扬机；311、连接轴；312、钢丝绳；
具体实施方式
31.下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.实施例1：如图1-3所示，本发明提供一种风力发电机的更换设备，包括支撑件100，所述支撑件100包括用于支撑的支撑柱110，以及用于固定所述更换设备的支撑柱拉绳120。所述支撑柱110上设置有连接吊耳111，所述支撑柱拉绳120一端连接于所述连接吊耳111，另一端固定于机架002。所述支撑件100主体设置为柱状，灵活使用了竖直方向的空间，减少了设备整体体积，更适用于实际的应用场地。所述支撑件100还设置了拉绳结构，所述支撑柱拉绳120固定于机架002的吊耳上，稳固连接，使得所述更换设备可以稳定工作。
33.所述更换设备还包括设置在所述支撑件100上的吊装件200，所述吊装件200包括用于调节吊装方向的转向部210。所述转向部210包括与所述支撑件100旋转连接的旋转件211，所述旋转件211包括用于旋转方向的旋转臂2111，以及用于固定所述旋转臂2111的固定板2112。所述旋转臂2111可以随时调节吊装方向，操纵方便，作业空间大。设置所述固定板2112来固定所述旋转臂2111，稳固连接，保证了所述旋转臂2111的工作有序进行。
34.所述转向部210还包括与所述旋转件211固定连接的导向轮212。在旋转方向的过程中，所述钢丝绳312的角度会发生变化，为了保证转动的正常运行有必要设置一个导向用的部件。导向轮常常用于对软体管道或者钢丝，尼龙绳等软体线性物体移动过程中的方向引导。导向轮带有滑轮结构，在某些项目或产品中导向轮会起到省力的作用。本发明采用所述导向轮对所述更换设备的稳定性和安全可靠性起到保障作用。
35.所述吊装件200还包括用于吊起或放下风力发电机001的吊装部220，所述吊装部220包括与所述旋转件211固定连接的第一吊装件230。所述第一吊装件230设置有吊臂231，通过所述吊臂231与所述旋转臂2111的配合，所述更换设备可以根据作业需要精准调节方向，从而实现高效的更换操作。所述吊臂231靠近所述第二吊装件240的一端设置有滑轮232。滑轮是用来提升重物并能省力的简单机械结构件，滑轮的结构简单却可以使得所述更换设备兼具负载能力。
36.所述吊装部220还包括所述第一吊装件230远离所述旋转件211一端连接有第二吊装件240，所述第一吊装件230与所述第二吊装件240通过所述滑轮232连接。
37.所述第二吊装件240包括吊梁241以及设置在所述吊梁241两侧的吊板242，吊梁和吊板是对被吊物吊运的专用横梁吊具，其吊运和安装过程、结构简单合理、动作灵活、使用方便、吊运安全可靠。所述吊梁241包括设置在其中心与所述滑轮232连接的第一连接件2411，以及设置在其两端的第二连接件2412。所述吊板242包括设置在其中心与所述第二连接件2412配合的第三连接件2421，还包括设置在其两端用于连接风力发电机001的吊绳2422。所述吊梁241和吊板242上设置有连接用的连接件，通过各个连接件的配合使得所述吊装稳固连接，确保了更换操作能持续进行。
38.所述更换设备还包括用于牵引所述吊装件200的起重件300，所述起重件300设置
有电动卷扬机310，所述电动卷扬机310靠近所述支撑件100的一侧设置有连接轴311，所述连接轴311上设置有用于牵引所述吊装件200的钢丝绳312。卷扬机又称绞车，是指用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备。卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机、电动卷扬机及液压卷扬机三种，以电动卷扬机为主。本发明采用电动卷扬机由电动机作为动力，以提高工作效率。钢丝绳是将力学性能和几何尺寸符合要求的钢丝按照一定的规则捻制在一起的螺旋状钢丝束，钢丝绳由钢丝、绳芯及润滑脂组成。钢丝绳是先由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。在物料搬运机械中，供提升、牵引、拉紧和承载之用。钢丝绳具有强度高、自重轻、工作平稳、不易骤然整根折断、工作可靠的优势，本发明采用钢丝绳作为牵引件可以保证所述更换设备的稳定性。
39.根据上述更换设备，本发明提供一种风力发电机的更换方法，包括如下步骤，s1、在塔顶安装所述更换设备；s2、使用所述更换设备将旧风力发电机从塔顶吊装至塔底，其中将旧风力发电机吊起后，需要先将旧风力发电机转动到升降位置处再启动所述吊装设备将旧风力发电机下降至塔底；s3、使用所述更换设备将新风力发电机从塔底吊装至塔顶，其中将新风力发电机吊升至塔顶后，需要先将新风力发电机转动到需要安装的对应位置处再启动所述吊装设备将新风力发电机放下；s4、拆除步骤s1所述的更换设备。
40.风力发电机组一般放置于塔顶的机舱内，当旧风力发电机处于报废的状态时，需要将其移除再重新安装新风力发电机，以保证风力发电机组的工作正常运行。所述更换设备体积小，可以直接安装于机舱的平面上。在进行移除旧风力发电机的操作时，由于机舱四周有盖沿，需要将旧风力发电机升起后移出到机舱外，才能进行下降的操作。相应地，在移送新风力发电机的操作中，将新风力发电机吊升至机舱高度后，需要旋转进机舱内待安装的指定位置。所述更换方法实施简单，解决了更换风力发电机的操作问题。
41.具体使用过程如下：当进行安装所述更换设备的操作时，首先将所述支撑柱110固定在地面上，并用所述固定板2112将所述旋转臂2111固定在所述支撑柱110上，接着通过所述连接吊耳111将所述支撑柱拉绳120与机架002固定，然后将所述第一吊装件230与所述旋转臂2111固定，接着通过所述第一连接件2411与所述滑轮232的配合来固定所述吊梁241，通过所述第二连接件2412与所述第三连接件2421之间的配合将所述吊板242与所述吊梁241连接，最后安装所述电动卷扬机310，并将所述钢丝绳312与所述吊装件200连接，确认连接完毕后可以开始更换操作。
42.当进行移除旧风力发电机的操作时，首先使用所述吊绳2422系在旧风力发电机的吊耳上，确认稳固连接后启动所述电动卷扬机310，将旧风力发电机吊起至高于机舱盖沿的高度后暂停所述电动卷扬机310，接着旋转所述旋转臂2111将旧风力发电机调整到机舱外升降位置处，然后再次启动所述电动卷扬机310将旧风力发电机平稳下降至塔底，最后解除所述吊绳2422与旧风力发电机吊耳的连接，完成移除旧风力发电机的操作。
43.当进行运送新风力发电机的操作时，首先使用所述吊绳2422系在新风力发电机的吊耳上，确认稳固连接后启动所述电动卷扬机310，将新风力发电机吊升至与机舱平面上后暂停所述电动卷扬机310，接着旋转所述旋转臂2111，将新风力发电机调整到机舱内安装需要安装的对应位置处，然后再次启动所述电动卷扬机310将新风力发电机平稳下放到机舱
的平面，最后解除所述吊绳2422与新风力发电机吊耳的连接，完成运送新风力发电机的操作。
44.完成更换风力发电机的操作后，拆除所述更换设备，恢复机舱及其他设备。

技术特征：
1.一种风力发电机的更换设备，其特征在于，包括支撑件（100）以及设置在所述支撑件（100）上的吊装件（200），还包括用于牵引所述吊装件（200）的起重件（300）；所述吊装件（200）包括用于调节吊装方向的转向部（210），以及用于吊起或放下风力发电机（001）的吊装部（220）；所述转向部（210）包括与所述支撑件（100）旋转连接的旋转件（211），以及与所述旋转件（211）固定连接的导向轮（212）。2.根据权利要求1所述的一种风力发电机的更换设备，其特征在于，所述支撑件（100）包括用于支撑的支撑柱（110），以及用于固定所述更换设备的支撑柱拉绳（120）；所述支撑柱（110）上设置有连接吊耳（111），所述支撑柱拉绳（120）一端连接于所述连接吊耳（111），另一端固定于机架（002）。3.根据权利要求1所述的一种风力发电机的更换设备，其特征在于，所述旋转件（211）包括用于旋转方向的旋转臂（2111），以及用于固定所述旋转臂（2111）的固定板（2112）。4.根据权利要求1所述的一种风力发电机的更换设备，其特征在于，所述吊装部（220）包括与所述旋转件（211）固定连接的第一吊装件（230），所述第一吊装件（230）远离所述旋转件（211）一端连接有第二吊装件（240）。5.根据权利要求4所述的一种风力发电机的更换设备，其特征在于，所述第一吊装件（230）设置有吊臂（231），所述吊臂（231）靠近所述第二吊装件（240）的一端设置有滑轮（232），所述第一吊装件（230）与所述第二吊装件（240）通过所述滑轮（232）连接。6.根据权利要求5所述的一种风力发电机的更换设备，其特征在于，所述第二吊装件（240）包括吊梁（241）以及设置在所述吊梁（241）两侧的吊板（242）；所述吊梁（241）包括设置在其中心与所述滑轮（232）连接的第一连接件（2411），以及设置在其两端的第二连接件（2412）；所述吊板（242）包括设置在其中心与所述第二连接件（2412）配合的第三连接件（2421），还包括设置在其两端用于连接风力发电机（001）的吊绳（2422）。7.根据权利要求1所述的一种风力发电机的更换设备，其特征在于，所述起重件（300）设置有电动卷扬机（310），所述电动卷扬机（310）靠近所述支撑件（100）的一侧设置有连接轴（311），所述连接轴（311）上设置有用于牵引所述吊装件（200）的钢丝绳（312）。8.一种风力发电机的更换方法，其特征在于，采用如权利要求1-7中任一项所述的更换设备，包括如下步骤，s1、在塔顶安装所述更换设备；s2、使用所述更换设备将旧风力发电机从塔顶吊装至塔底；s3、使用所述更换设备将新风力发电机从塔底吊装至塔顶；s4、拆除步骤s1所述的更换设备。
9.根据权利要求8所述的一种风力发电机的更换方法，其特征在于，在步骤s2中，将旧风力发电机吊起后，先转动到升降位置处再启动所述吊装设备将旧风力发电机下降至塔底。10.根据权利要求8所述的一种风力发电机的更换方法，其特征在于，在步骤s3中，将新风力发电机吊升至塔顶后，先转动到需要安装的对应位置处再启动所述吊装设备将新风力发电机放下。

技术总结
本发明提供了一种风力发电机的更换设备，包括支撑件以及设置在所述支撑件上的吊装件，还包括用于牵引所述吊装件的起重件；所述吊装件包括用于调节吊装方向的转向部，以及用于吊起或放下风力发电机的吊装部；所述转向部包括与所述支撑件旋转连接的旋转件，以及与所述旋转件固定连接的导向轮。本发明还提供了一种风力发电机的更换方法，包括如下步骤，S1、在塔顶安装上述更换设备；S2、使用所述更换设备将旧风力发电机从塔顶吊装至塔底；S3、使用所述更换设备将新风力发电机从塔底吊装至塔顶；S4、拆除步骤S1所述的吊装设备。采用本发明的一种风力发电机的更换设备及方法，可以缩减更换时间，提高更换效率，并且可以降低更换成本。并且可以降低更换成本。并且可以降低更换成本。


技术研发人员：曾刚 王辉 李玲 孙国强 马腾飞 李臻 李斌 叶欣
受保护的技术使用者：中核坤华能源发展有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/6/27