用于风力涡轮机塔架的箍条 |
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| 申请号 | CN201510878058.0 | 申请日 | 2015-12-04 | 公开(公告)号 | CN105673351B | 公开(公告)日 | 2019-06-18 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | J.默勒; J.G.尼尔森; K.H.斯文思; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于 风 力 涡轮 机 塔架 的箍条。公开了一种用于 风力 涡轮机 塔架（1）的箍条（2），其中，所述箍条（2）被实现为待安装到风力涡轮机塔架（1）以减少涡激振动的可分离的箍条。所述箍条（2）包括外部结构（7），并且所述外部结构限定了通过三个 角 互连的三个侧面，使得箍条（2）在其垂直于其纵向方向的横切中包括大体上三角形的形状。所述箍条（2）包括至少一个元件，其包括用 流体 填充的连续腔（8）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于风力涡轮机塔架（1）的箍条， |
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| 说明书全文 | 用于风力涡轮机塔架的箍条技术领域背景技术[0003] 为了安装风力涡轮机，风力涡轮机被分成若干部分运输到安装地点。 [0004] 在安装地点处，塔架被连接到地基，并且其后，机舱和转子被安装在塔架之上。 [0005] 塔架通常包括被连接在一起来形成塔架的若干段。 [0006] 风力涡轮机在陆上和海上进行安装。例如，海上风力涡轮机被安装在单极杆（monopole）或三脚架上。风力涡轮机的各部分通过航运运输至海上安装地点。 [0007] 海上风力涡轮机的塔架以直立位置储存在船上。 [0008] 在运输和安装期间，风作用在塔架上。所述风引起到塔架中的振动。上面指出的振动通常称为涡激振动（VIV），其能够是在强风条件下围绕塔架脱落（shedding）的交替涡旋的结果。这种脱落导致在风力涡轮机塔架的截面上的交替压差。这些振动能够损坏塔架，并且干扰正在进行中的安装工作。 [0009] 抑制振动的若干措施是已知的。已知在塔架处安装振动吸收部件。 [0010] CN 29121154817 A1公开了一种塔筒，并且进一步提供了包含所述塔筒的风力发电机组。所述塔筒包括用于支撑风力驱动发电机的塔筒主体。用于减少塔筒主体的横向振动的振动吸收部件被布置在塔筒主体的外围表面上。 [0011] KR 20090102396 A描述了一种用于抑制由风力发电机塔架的涡旋引起的振动的设备，提供所述设备通过将涡旋减少构件安装到塔架来减少风力发电机的振动，从而延长使用寿命。 [0013] 在塔架被运至安装地点之前，所述的可分离箍条被安装在风力涡轮机的塔架处。在安装之后，使箍条与风力涡轮机分离，并且它们需要被储存和运输。这些箍条的搬运能够变得困难。 [0014] 因此，本发明的目标在于提供一种用于风力涡轮机塔架的改进的箍条。 发明内容[0015] 本发明的目的通过根据本发明的用于风力涡轮机塔架的箍条、搬运箍条的方法、将根箍条安装到风力涡轮机塔架的布置结构来实现。在优选实施方案公开了本发明的另外的特征。 [0016] 公开了一种用于风力涡轮机塔架的箍条。所述箍条被实现为可分离箍条，其待安装到风力涡轮机塔架以减少振动引起的涡旋。 [0017] 所述箍条包括外部结构，并且所述外部结构限定了通过三个角互连的三个侧面，使得所述箍条在其垂直于其纵向方向的横切中包括大体上三角形的形状。 [0018] 所述箍条包括至少一个元件，其包括用流体填充的疲劳腔（fatigues cavity）。 [0019] 箍条被用在风力涡轮机塔架处，以防止涡激振动的产生。在塔架的运输和安装期间，所述箍条被可分离地连接到塔架。 [0020] 所述箍条包括在与其纵向方向垂直的横切中观察到的三角形形状。因此，所述箍条包括通过三个角互连的三个侧面。 [0021] 在运输之前，所述箍条被附接到风力涡轮机塔架的外表面。使所述箍条环绕塔架以沿所述外表面导引。 [0022] 然后，包括所述箍条的塔架被装载在船上运到风力涡轮机的安装地点，并且在那里通过起重机安装在地基上。 [0023] 在将机舱安装在塔架之上前，箍条与塔架分离并且被储存在船上供进一步使用。 [0024] 所述箍条包括至少一个元件，其包括用流体填充的连续腔。当所述箍条被储存在船上时，从所述腔排空流体，并且所述箍条在其体积上能够减小。 [0025] 因此，所述箍条更易于储存和搬运。在所述箍条被用于下一风力涡轮机塔架的运输和安装之前，箍条内的腔用流体填充。因此，所述箍条的体积和稳定性增加。 [0026] 当所述腔用流体填充时，所述腔包括元件体积的至少80%。 [0027] 因此，所述箍条包括外壳和/或内部结构，其占用多达20%的箍条体积。箍条体积的至少80%包括用流体填充的腔。 [0028] 因此，与用流体填充的箍条相比，通过排空所述腔，能够使箍条的尺寸缩小至最多20%的体积。 [0029] 所述流体是气体，优选为空气。气体是非常轻质的流体，并且特别是空气是随处可获得的。 [0030] 因此，箍条的腔能够用气体填充，特别是空气，以增加箍条的体积并且增加刚度。 [0031] 在使用箍条和风力涡轮机塔架之后，箍条能够被排空，并且气体（特别是空气）能够被释放在大气中。因此，不需要流体的附加储存。 [0032] 此外，气体是非常轻质的流体，其产生易于搬运的轻巧的箍条。 [0033] 所述外部结构包括预先可密封的开口，其将所述腔连接到箍条周围的空间，以允许流体进入或离开元件中的腔。 [0034] 所述箍条包括至少一个元件，并且所述元件能够用流体填充，特别是空气。为了填充或排空箍条的元件中的腔，箍条的外部结构包括可重密封的开口。 [0035] 所述开口包括可重密封的帽，使得能够在箍条用流体填充之后关闭所述开口，并且能够通过打开所述可重密封的帽来再次排空箍条。因此，所述箍条能够被重复使用若干次。 [0036] 所述元件是可充胀的和可放缩的。 [0037] 通过将箍条的元件充胀，能够增加箍条的体积和结构稳定性。 [0038] 所述箍条在它被附接到风力涡轮机塔架之前被充胀。当箍条的稳定性足够高时，箍条被附接到风力涡轮机塔架，并且风力涡轮机塔架能够通过航运来运输。 [0039] 在使箍条与风力涡轮机塔架分离之后，箍条的元件能够被放缩。因此，能够减小箍条的体积，并且以箍条更易于储存和搬运的方式来减小箍条的刚度。 [0040] 所述元件是弹性可弯曲的（elastically flexible），使得箍条内的容积是根据箍条中存在的流体量可变的。 [0041] 处于所述箍条的元件内的腔能够用流体填充。所述元件是弹性可弯曲的，使得所述元件能够用流体填充，直至达到某一预定体积或元件的腔内的某一预定压力。 [0042] 所述箍条内的容积取决于在所述箍条的腔内的流体的压力。所述箍条的元件是弹性可弯曲的。因此，所述箍条的元件（并且因此，所述箍条）能够被折叠或卷绕用于箍条的运输或储存。因此，所述箍条当它被放缩时更易于搬运和运输。 [0043] 所述箍条包括多个元件，并且这些元件包括稍长的形状并被平行地安装以形成箍条。 [0044] 所述箍条可以包括若干元件，其中，这些元件包括大体上与所述箍条相同的长度，并且被彼此紧挨着平行地安装以形成箍条。 [0045] 这些元件包括可充胀和可放缩的腔。因此，能够通过将这些元件的腔充胀或放缩来增大或减小箍条的体积。 [0046] 因此，具有腔的元件在箍条内形成不同的腔室。能够彼此独立地填充所述箍条的这些腔室（因此，元件和腔）。 [0047] 在故障的情况下，元件可能不具有正确的流体压力或元件可能失去压力，当若干元件被彼此平行地使用时，箍条本身对元件的故障不太敏感。 [0048] 箍条包括至少三个元件。 [0049] 三个元件被彼此平行地使用，以利用它们的侧面彼此邻接。因此，所述三个元件形成箍条的基本上三角形的形式，其中，这些元件中的每一个限定了三角形箍条的角部中的一个。 [0050] 因此，使用三个元件是实现三角形箍条的最容易的方法。 [0051] 所述箍条包括围绕至少一个元件的保护罩。 [0052] 在箍条的充胀、安装和运输期间，箍条经受在船上恶劣的条件下进行搬运。因此，可能会发生对箍条和对元件的损坏。 [0053] 保护罩被用于围绕所述箍条的至少一个元件，以保护所述元件不受损坏。因此，提高了所述元件的寿命。 [0054] 公开了一种用于搬运箍条的方法，其中，所述箍条被实现为可分离箍条，其待安装到风力涡轮机塔架以减少涡激振动。 [0055] 所述箍条包括外部结构，并且所述外部结构限定了通过三个角互连的三个侧面，使得所述箍条在其垂直于其纵向方向的横切中包括三角形形状。所述箍条包括至少一个包括连续腔的元件。 [0056] 所述方法包括用流体填充所述腔的步骤。 [0057] 所述箍条的元件包括能够用流体填充的连续腔。在使用所述箍条之前，所述元件的腔用流体填充。 [0058] 因此，增大了所述箍条的体积，并且增加了所述箍条的结构稳定性。当所述箍条的元件的腔用流体填充时，所述箍条能够被附接到风力涡轮机塔架。 [0059] 所述方法包括通过减少腔中流体的量来将元件放缩的附加步骤。 [0060] 在所述箍条于风力涡轮机塔架处使用之后，所述箍条与风力涡轮机塔架分离，并且被储存在船上。能够减少在所述箍条的元件的腔中的流体量，以降低所述箍条的体积、结构稳定性和重量。因此，所述箍条更易于搬运和被储存。 [0061] 所述箍条的元件是弹性可弯曲的，并且方法包括通过折叠或卷绕元件来减小所述箍条的物理尺寸的附加步骤。 [0062] 因此，能够减小所述箍条的大小，并且所述箍条更易于被搬运或储存。例如，所述箍条能够被卷起在卷轴上。 [0063] 公开了一种用于安装箍条的布置结构。所述布置结构包括附接到风力涡轮机塔架的可分离的安装支架。所述布置结构包括至少一个支腿（leg），并且箍条包括端部，且所述端部被附接到所述支腿。所述布置结构包括连接到支腿的用于操作所述布置结构的装置。所述装置和支腿相对于安装支架是可旋转的，使得当使支腿相对于安装支架旋转时，连接到支腿的可分离箍条环绕塔架。 [0064] 所述箍条需要被安装到风力涡轮机塔架的上部。由此，需要使所述箍条环绕风力涡轮机塔架的外表面。一种布置结构被安装在风力涡轮机塔架之上，以将所述箍条安装到塔架。所述布置结构包括支腿，并且箍条被附接到这些支腿。 [0065] 所述支腿以星形的方式连接，其中，星的中间点大体上位于塔架的纵向轴线处。这些支腿垂直于风力涡轮机塔架的纵向轴线向外从星的中间点伸出。 [0066] 因此，这些支腿从风力涡轮机塔架的纵向轴线向外朝向风力涡轮机塔架的壁伸出，并且在风力涡轮机塔架的壁之外终止。 [0067] 所述箍条被连接到支腿的外端。三个支腿能够围绕大体上与塔架的纵向轴线相同的轴线旋转。因此，连接到支腿的外端的箍条环绕风力涡轮机塔架的外侧。 [0068] 所述支腿通过安装支架来支撑，并且所述安装支架被附接到塔架。为了使支腿相对于塔架和安装支架旋转，所述布置结构包括使支腿旋转的装置。 [0069] 使所述布置结构的支腿旋转的装置位于塔架的处所（premises）内。因此，所述箍条能够容易地环绕塔架，其中，所述布置结构从塔架内部操作。因此，降低了对于人员的安全风险。 [0070] 所述安装支架以待安装到风力涡轮机塔架的法兰的方式来制备和布置。 [0071] 所述布置结构被附接到风力涡轮机塔架的上端。风力涡轮机塔架的上端包括法兰。在风力涡轮机塔架的上端处的法兰之后被用于将风力涡轮机的机舱安装到塔架。 [0072] 所述法兰和风力涡轮机塔架的上端包括能够用于将所述布置结构连接到风力涡轮机塔架的上端的孔和螺栓。因此，将所述布置结构附接到塔架不需要附加的孔或装置。 [0073] 所述装置是用于手动操作的杆。 [0074] 使所述箍条环绕风力涡轮机塔架的布置结构包括操作所述布置结构的装置。所述装置是杆，并且所述杆能够手动地操作。 [0075] 因此，安装人员能够操作所述布置结构，并且能够手动地使所述箍条环绕风力涡轮机塔架。 [0077] 本发明借助于附图更详细地示出。附图示出了优选的配置并且不限制本发明的范围。 [0078] 图1示出了具有箍条的风力涡轮机塔架； [0079] 图2示出了这些箍条的细节； [0080] 图3示出了箍条的细节； [0081] 图4示出了箍条的另一细节； [0082] 图5示出了箍条的另一实施例； [0083] 图6示出了箍条的第三实施例； [0084] 图7示出了箍条的第四实施例； [0085] 图8示出了在风力涡轮机塔架的外壁上安装箍条的布置结构。 具体实施方式[0086] 图1示出了具有箍条2的风力涡轮机塔架1。 [0087] 箍条被用于在风力涡轮机塔架的安装和运输期间减小涡激振动（VIV）。 [0088] 风力涡轮机塔架1包括顶端3和底端4。箍条2从塔架的顶端3朝向塔架的底端4附接到塔架1达到塔架1的长度的至少一部分。 [0089] 图1示出了处于直立位置的风力涡轮机塔架1。用于离岸风力涡轮机的风力涡轮机塔架1通过航运从港口朝向风力涡轮机的安装地点运输。在船上，以直立位置来运输风力涡轮机塔架1。 [0090] 由于风与风力涡轮机塔架1相互作用，所以风力涡轮机塔架1开始振动。风以非层状结构沿风力涡轮机塔架1的侧面流动。因此，在风力涡轮机塔架1的风影区（wind shadow）中产生涡旋。 [0091] 此涡旋风结构导致塔架中的涡激振动。通过在塔架处使用箍条2能够减小涡激振动。 [0092] 塔架1处的这些箍条2仅在风力涡轮机塔架的运输和安装期间需要。在风力涡轮机的操作之前，将箍条2从塔架1拆卸。 [0093] 图2示出了这些箍条的细节。 [0094] 图2示出了附接到风力涡轮机塔架1的箍条2的细节。这些箍条2被环绕在风力涡轮机塔架1周围，其中，这些箍条相对于风力涡轮机塔架的纵向轴线的倾角在10°和80°之间。 [0095] 箍条2在垂直于箍条的纵向轴线的横切中示出为三角形形状。箍条2被非永久性地附接到塔架1。 [0096] 图3示出了箍条的细节。 [0097] 图3示出了箍条2的细节。箍条2包括沿纵向方向引入（lead through）箍条的绳索5。 [0098] 段6a、6b、6c、6d和6e覆盖了绳索5的大部分。箍条2的段6a、6b、6c、6d和6e在垂直于箍条2的纵向轴线的横切中示出为三角形形状。 [0099] 当箍条2被附接到塔架时，绳索5环绕塔架，并且段6a至6e紧靠在塔架的外壁上。箍条2的段6的表面与风相互作用，并且使风以减少涡旋在塔架的背风面（leeward side）上的产生的方式偏转。 [0100] 图4示出了箍条的另一细节。 [0101] 图4示出了箍条2的第二细节。箍条2包括沿纵向方向引入箍条2的绳索5。 [0102] 段6a、6b和6c覆盖了绳索5的大部分长度。段6a、6b和6c包括外部结构7a、7b和7c。在外部结构7a、7b和7c内，段6a、6b和6c包括腔8a、8b和8c。 [0103] 所述腔为每段一个的连续腔，其填充了所述段的大多数部分。所述腔用流体填充，优选为空气。因此，这些段的外部结构7a、7b和7c围绕用空气填充的中空空间。 [0104] 在风力涡轮机塔架的运输和安装之前，箍条2被附接到所述风力涡轮机塔架。 [0105] 在机舱被附加到风力涡轮机塔架的顶部之前，使箍条2与风力涡轮机塔架分离。因此，所述箍条需要被搬运并且储存在用于海上安装的船上。 [0106] 箍条2通过个人（by personal）并且在多风条件下搬运。所述箍条包括具有用空气填充的外部结构的多个段。因此，箍条的这些段（并且因此，箍条本身）更轻巧且易于搬运。 [0107] 图5示出了箍条的另一实施例。 [0108] 图5示出了箍条2的另一实施例。箍条2包括弹性可弯曲的外部结构。 [0109] 箍条2的外部结构包括可密封开口，例如阀15，以将箍条2的各段充胀和放缩。因此，所述箍条在它被附接到风力涡轮机的塔架之前能够被充胀，并且在使它与风力涡轮机分离之后且在它被储存之前能够被放缩。 [0110] 因此，为了箍条的储存和运输，能够减小箍条的体积。 [0111] 此外，图5中的这个实施例示出了箍条还能包括三个绳索5，其中，箍条的各段覆盖了这些绳索5的长度的至少一部分。在此实施例中，这些绳索5被布置在箍条的三角形形式（triangular-shaped form）的外角（outer angle）中。 [0112] 图6示出了箍条的第三实施例。 [0113] 图6示出了箍条的第三实施例，其中，箍条的三角形形状通过组合元件9a和9b来实现，其中，这些元件9被布置成彼此平行。 [0114] 元件9a示出了比元件9b大的直径，其中，元件9b在布置元件9b的角部中产生更高的结构稳定性。 [0115] 在元件9a和9b的组合中，实现了在垂直于箍条的纵向轴线的横切中的三角形形状。 [0116] 箍条的元件9a和9b包括可密封开口，例如阀15，以利用空气将元件9充胀和放缩。 [0117] 图7示出了箍条的第四实施例。 [0118] 图7示出了箍条2的第四实施例。箍条2在垂直于箍条2的纵向轴线的横切中包括三角形形状。 [0119] 箍条2的三角形形状通过组合圆筒形元件9c来实现，其中，这些元件9c全部包括相同的直径。 [0120] 为了实现三角形形状，能够组合三个、六个或十个元件9c。 [0121] 这些元件9c被布置成彼此平行。 [0122] 元件9c中的每一个都包括可密封开口或阀，以将箍条元件充胀或放缩。因此，箍条2包括三角形形状。 [0123] 当元件9c利用流体充胀时，箍条2能够通过打开阀15来放缩，以减小所述箍条的总体积，并且有利于箍条2的储存。 [0124] 例如，元件9c能够是橡胶材料的塑料的管。因此，箍条2的元件9c是弹性可弯曲的，并且当元件9c放缩时能够在轮上卷起。 [0125] 图8示出了在风力涡轮机塔架的外壁上安装箍条的布置结构。 [0126] 所述布置结构包括将所述布置结构安装到风力涡轮机塔架的上端的安装支架10。图8中的风力涡轮机塔架的上端包括法兰，并且安装支架10被螺接到风力涡轮机塔架的法兰中的孔。 [0127] 为了将所述安装支架螺接到所述法兰，安装板11被附接到所述安装支架。所述布置结构包括三个支腿13，其中，所述三个支腿13以星形的方式来连接。 [0128] 支腿13相对于所述布置结构的安装支架是可旋转的。支腿13围绕平行于风力涡轮机塔架1的纵向轴线布置的轴线是可旋转的。 [0129] 在这个实施例中，所述布置结构通过装置14手动地操作，所述装置14在这种情况下为杆，其中，工人能够使支腿13相对于安装支架10旋转。 [0130] 箍条2的绳索5被附接到支腿13的端部。如此，利用如图所示的布置结构，三个箍条2能够被附接到风力涡轮机塔架1。 [0131] 绳索5的第一端被附接到支腿13。绳索5的第二端被附接到风力涡轮机的塔架。 [0132] 然后，使具有支腿13的星形元件相对于塔架1旋转。因此，使具有绳索5的箍条2环绕塔架1的壁的外侧。 [0133] 如图8中所示的安装布置结构和箍条2在塔架被运输到风力涡轮机的安装地点并且被安装之前被附接到塔架。 [0134] 使所述布置结构和所述箍条在机舱安装在塔架之上前与塔架分离。 [0135] 附图中的图示采用示意性的形式。应当注意的是，在不同的附图中，相似或相同的元件配有相同的附图标记。 |
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