DK173530B1

DK173530B1 - Fremgangsmåde til montering af hovedkomponenter i kabine på vindmølle og en sådan kabine til vindmølle

Info

Publication number: DK173530B1
Application number: DK199901654A
Authority: DK
Inventors: Peder Nickelsen
Original assignee: Bonus Energy As
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-02-05
Also published as: ES2224995T3; DE60011737T2; DK199901654A; DK173530B2; EP1101936A3; DE60011737T3; EP1101936A2; ATE269943T1; EP1101936B1; DE60011737D1; EP1101936B2; ES2224995T5

Description

DK 173530 B2 “β- sy^i | ^ SSSSNss ^ D rv _jHj— i DK 173530 B2

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til montering af hovedkomponenter i en vindmøllekabine, der er udført med vanger med fastgørelsesmidler til fastgørelse af hovedkomponenterne, hvor et vindmølletåm indledningsvis rejses, at kabinen efterfølgende monteres på en bæreflade øverst på vindmølletåmet, og at hoved-5 komponenterne, såsom generator og gearkasse afslutningsvis monteres i eller på kabinen, hvor kabinen omfatter en åbning, gennem hvilken hovedkomponenterne indføres i eller på kabinen samt en kabine til vindmølle og til montering af hovedkomponenter såsom generator og gearkasse, hvilken kabine er forsynet med vanger med fastgørelsesmidler til fastgørelse af hovedkomponenterne til kabinen og med et løftearrange-10 ment i form af et spil eller en talje, hvor kabinen omfatter en åbning, gennem hvilken hovedkomponenterne kan indføres i eller på kabinen.

Kabinen på vindmøller af sædvanlig type er normalt udført med en svejst eller støbt ma-skinramme, hvorpå transmissions- og krøjesystem er monteret. Maskinrammen kan være 15 udført på forskellige måder, så større eller mindre dele af den indgår i den del af konstruktionen, der skal optage belastningerne fra rotoren. På visse konstruktioner består maskinrammen i det væsentlige af stålprofiler, hvor den forreste del understøtter transmissionssystemet og danner overgangen til krøjesystemet, mens den bageste del er udkraget uden direkte understøtning på krøjesystemet, og alene bærer tunge hovedkompo-20 nenter, navnlig generatoren. Kabinens inddækning kan eksempelvis udgøres af en glasfiberskal integreret med et stålskelet, som bæres af maskinrammens stålprofiler. På andre konstruktioner udgør maskinrammen selv den underste del af kabinens inddækning, så den yderligere afskærmning, der er nødvendig, indskrænker sig til den øverste del af kabinen.

25 På andre konstruktioner er maskinrammen indskrænket til en bærende del mellem krøjesystem og transmissionssystem. Her bæres de øvrige tunge hovedkomponenter, f.eks. generatoren, af kabinens inddækning, der i dette tilfælde må have tilstrækkelig styrke og stivhed til at sikre et funktionsdygtigt ophæng af hovedkomponenterne.

I kabinen monteres flere af vindmøllens hovedkomponenter, typisk aksel/lejearrange-ment, gear, generator og transformer med videre.

30 DK 173530 B2 2

Ved montage af aksel/lejearrangementet og de øvrige hovedkomponenter benyttes normalt den fremgangsmåde, at hovedkomponenterne monteres på maskinrammen oppefra.

Denne montageretning er naturlig i den sædvanlige fremstillingsproces på samlefabrik-5 ken, hvor de bærende hovedkomponenter i form af maskinrammen og eventuelt kabinens inddækning først klargøres, og hvor hovedkomponenterne i møllen derpå hejses ned på den bærende konstruktion ovenfra med en kran. Den bærende konstruktion er da forsynet med anlægsflader, på hvis overside hovedkomponenterne kan hvile, når hovedkomponenterne er hejst ned på plads i kabinen, så hovedkomponenterne i ro og 10 mag ved hjælp af bolte eller på anden vis kan fastgøres til vangerne, mens hovedkomponenterne på grund af tyngdekraften hviler på anlægsflademe af vangerne.

En specialudgave af denne fremgangsmåde til montage anvendes til tider ved opstilling af meget store vindmøller, hvor det kan være ubekvemt eller umuligt at løfte en 15 færdigmonteret mølletop op på tårnet. I en sådan feltmontage kan man benytte den fremgangsmåde, at man i første omgang alene løfter maskinrammen og eventuelle yderligere nødvendige hovedkomponenter af kabinen, typisk aksel/lejearrangementet, op på tårnet. Derpå kan møllens øvrige hovedkomponenter monteres i maskinen med en kran.

20

Kranen, der typisk er den samme, som er anvendt til rejsning af vindmølletåmet, hejser hovedkomponenterne fra jorden og op til den nødvendige højde over kabinen, svinger hovedkomponenterne ind over kabinen, og sænker derfra hovedkomponenterne ned på anlægsflademe af vangerne. I en typisk sekvens, hvor aksel/lejearrange-25 mentet er monteret sammen med maskinrammen, kan gear, generator, transformer og kabinetop stykvis monteres på denne måde.

Denne kendte fremgangsmåde til montage af hovedkomponenterne i vindmøllen er forbundet med flere ulemper.

Ved feltmontage af store møller på høje tårne, skal en kran med stor løftehøjde bruges til hele processen. Skønt visse hovedkomponenter kan have meget mindre egenvægt 30 3 DK 173530 B2 end tåmet og maskinrammen, vil det normalt være rationelt at bruge den samme store kran, der kan løfte de største af vægtene i tårn og maskinramme, også til løft af selv de mindre hovedkomponenter. Kravet om stor løftehøjde medvirker til at gøre udbuddet lille og priserne høje, og det vil derfor ikke være rationelt at bringe en yderligere kran 5 ind til løft af de mindre vægte. Den kendte fremgangsmåde til feltmontage er derfor forbundet med den svaghed, at der medgår en del timer på en stor og kostbar kran.

Det er en måske mere betydningsfuld ulempe ved den kendte fremgangsmåde til montage af hovedkomponenterne, hvad enten den er praktiseret i en samlefabrik eller un-10 der en feltmontage, at hovedkomponenterne i vindmøllen ved eventuel udskiftning skal løftes op fra deres placering på maskinrammen, før de kan sænkes ned til jordoverfladen. I mange tilfælde vil hovedkomponenterne skulle løftes op over en øverste rand af inddækningen, typisk op til flere meter over anlægsflademe på maskinrammen. Når der skal indregnes ekstra højde til selve hovedkomponenten og til stropper, 15 krog m.v., bliver den nødvendige kranhøjde typisk 5-10 m højere end vindmøllens navhøjde. Derfor kræves også ved udskiftningsarbejder en kran med stor løftehøjde.

Skønt dette krav for de store hovedkomponenters vedkommende kan være kombineret med et krav om stor kapacitet målt i belastning, kan det ved mindre hovedkomponenter forekomme, at alene løftehøjden nødvendiggør brug af en stor kran, med de dertil 20 hørende ulemper i form af lille udbud og høje priser.

Ved store vindmøller installeret til havs vil den flydekran, der er nødvendig for installation af mølletåm og mølletop, normalt være af en sådan størrelse, at hele mølletoppen kan monteres i ét løft. Der er således ikke så megen relevans i feltmontage af ho-25 vedkomponenter. Til gengæld bliver problemet med udskiftning af hovedkomponenter væsentligt forværret i forhold til installationer på landjorden. For at sikre en tilstrækkelig stabilitet ved positionering og montage eller demontage i mølletoppen, kan det selv ved hovedkomponenter af moderat vægt være nødvendigt at tage endog meget store flydekraner i brug. Problemet kan løses på anden vis ved brug af stabile platfor-30 me, f.eks. ved pramme af jack-up typen, men sådanne pramme har til gengæld sædvanligvis en ringe løftekapacitet. AH i alt kan udgiften til udskiftning af hovedkompo- 4 DK 173530 B2 nenter på vindmøller installeret til havs let blive af en størrelse, som langt overgår udgiften til selve hovedkomponenterne.

Der kendes vindmøllekonstruktioner, hvor en kran er indbygget. En sådan indbygget 5 kran vil normalt have en løftekapacitet, der har mindst en størrelsesorden mindre løftekapacitet end den, der kræves for løft i forbindelse med udskiftning af de største hovedkomponenter. Årsagen til, at en sådan kran normalt ikke dimensioneres til løft af store hovedkomponenter, er det ganske betydelige moment, der kræves, hvis kranen er i form af en svingkran, f.eks. af samme art som en typisk lastbilkran. En udførelse som 10 svingkran vil normalt være foretrukket, idet den gør det muligt at løfte den del, som skal udskiftes, op og ud over kabinens øverste rand, hvorfra den kan sænkes ned til jorden med et spil. Selv ved en gunstig montageposition midt mellem hovedkomponenterne vil et typisk dimensionerende moment ved kranen til en 2 MW vindmølle være af størrelsesordenen 1000 kNm, svarende til et løft på 15 t i 6-7 m arm. Et mo-15 ment af denne størrelse overstiger væsentligt, hvad der normalt kan monteres på en lastbil, så til vindmøllen er der ikke mulighed for at drage fordel ved brug af en standardkran. Der kan naturligvis fremstilles en specialbygget kran med den nødvendige løftekapacitet, som kan installeres i en mølletop, men udgifterne til kranen vil blive meget væsentlige i forhold til udgifterne til vindmøllen i øvrigt.

20

Et specielt løftearrangement af den indledningsvis nævnte type kendes imidlertid fra AT 401 674 B. Heri er der beskrevet en svingbar kranbom, som er monteret i toppen af vindmøllen for at montere/demontere hovedkomponenterne ved at disse løftes op udenfor rammen og svinges ind over rammen. Således vil hovedkomponenterne mon-25 teres fra oven svarende til den ovenfor beskrevne fremgangsmåde ved anvendelse af en ekstern kran. .'

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise cn fremgangsmåde og en 1 vindmøllekabine der afhjælper ovennævnte ulemper, således at installation og udskift-30 ning af hovedkomponenter kan ske uden brug af eller med reducerede krav til eksterne kraner og hvor monteringen kan udføres med en opefter lukket kabine.

5 DK 173530 B2

Dette opnås ifølge den foreliggende opfindelse med en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte type, der har de i krav I angivne særpræg. Kabinen ifølge opfindelsen er i besiddelse af de i krav 4 angivne særpræg.

5 Med den foreliggende opfindelse er der således tilvejebragt en kabine til en vindmølle samt en fremgangsmåde for montering/installation af hovedkomponenter i vindmøller, som muliggør feltmontage med reduceret brug af kran, og som muliggør udskiftning af selv de største hovedkomponenter helt uden brug af kran. Idet hovedkomponenterne kan hæves/sænkes gennem åbningen i kabinens underside er det muligt at foretage 10 montering/demontering med en opefter lukket kabine.

Ved, under feltmontage, at montere hovedkomponenterne nedefra og op i kabinen, og ikke som det ellers altid bliver gjort, nemlig oppefra og ned i kabinen, vil den nødvendige højde, som en kran skal have for at kunne montere vindmøllen, udelukkende væ-15 re fastlagt af rejsning af mølletåm og maskinramme. Dette vil normalt være en lavere højde end den, der kræves ved montering af de efterfølgende hovedkomponenter i kabinen på sædvanlig vis under feltmontage.

Når først maskinrammen er monteret, kan de efterfølgende hovedkomponenter monte-20 res uden yderligere brug af kranen, hvorved denne frigøres til andre opgaver. Hertil kræves kun et spil med den nødvendige løfteevne, enten monteret i mølletoppen eller monteret på jorden og med den nødvendige wire- eller kædeforbindelse til et taljearrangement i mølletoppen. I mølletoppen kræves ikke nogen indbygget svingkran for udførelse af en montage som beskrevet. Alt, hvad der kræves, er et anhugningspunkt 25 for spil eller talje.

Forudsat at hovedkomponenterne er monteret nedefra og op i kabinen, enten direkte eller ved at montere dem som det ellers altid bliver gjort, nemlig oppefra og ned i kabinen, men på elementer af maskinrammen, som i sig selv er monteret nedefra og op i 30 kabinen, kan der under udskiftning af hovedkomponenterne i felten anvendes den fremgangsmåde, at hovedkomponenterne fires gennem bunden af kabinen og lodret eller tilnærmelsesvist lodret ned til jorden. Hertil kræves, ligesom ved feltmontage 6 DK 173530 B2 som beskrevet ovenfor, kun et spil med den nødvendige løfteevne, enten monteret i mølletoppen eller monteret på jorden og med den nødvendige wire- eller kædeforbindelse til et taljearrangement i mølletoppen. Udskiftning af hovedkomponenter kan således ske uden brug af kran. I mølletoppen kræves ikke nogen indbygget svingkran 5 for udførelse af en nedfiring som beskrevet. Alt, hvad der kræves, er et anhug-ningspunkt for spil eller talje.

For at gøre den beskrevne fremgangsmåde mulig, skal kabinen være indrettet på en sådan måde, at hovedkomponenterne kan monteres nedefra og op på maskinrammen.

10 Dette kan som nævnt ovenfor ske direkte, eller ved at montere hovedkomponenterne oppefra og ned i kabinen, men på elementer af maskinrammen, som i sig selv er monteret nedefra og op i kabinen.

En kabine ifølge opfindelsen er hovedkomponenterne således fastholdt i retning opef-15 ter på undersiden af vangerne. Dette muliggør på enkel måde en montage af hovedkomponenterne nedefra i stedet for oppefra.

Med den nye måde at montere hovedkomponenterne på, er det også nødvendigt at ændre vangerne således, at hovedkomponenterne stadig kan fastgøres til kabinen. Det 20 er derfor nødvendigt at tænke utraditionelt, og at fremstille vangerne således, at den ny måde at montere hovedkomponenterne bliver mulig at realisere. Ved at vangerne er forsynet med flanger, der strækker sig udefter i forhold til vangerne, er det muligt at forsyne flangerne med undersider, hvor en overside på modsvarende flanger på hovedkomponenterne kan blive fastholdt mod og fastgjort til.

25 1 en foretrukket udførelsesform for kabinen ifølge opfindelsen er kabinen kendetegnet ved, at vangerne danner anlæg for et løbekat med spil, og at en eller flere af hovedkomponenterne er bestemt til at blive hejst nedefra og op i kabinen ved, at wirer eller lignende er ført til spillet, at hovedkomponenterne er fastgjort i den ene ende af rebene 30 eller wireme, og ved at der bliver trukket i den anden ende af rebene eller wireme.

7 DK 173530 B2

Ved at montere en løbekat med spil i kabinen vil det være muligt ved hjælp af wirer eller lignende, at hejse hovedkomponenterne op i kabinen efter at kabinen er monteret øverst på vindmølletåmet. Det kan da lade sig gøre ved drivmekanismer, der befinder sig på landjorden eller på en flydepram, at hejse hovedkomponenterne op i den ønske-5 de højde uafhængigt af den faktiske højde på vindmølletåmet.

« 1 en anden foretrukket udførelsesform udgøres kabinens maskinramme af en konstruktion med i det mindste en øvre vandret eller tilnærmelsesvist vandret drager og i det mindste en nedre vandret eller tilnærmelsesvist vandret drager, indbyrdes forbundet 10 med midler til optagelse af fbrskydningskræfter, eksempelvis en gitterkonstruktion. I denne foretrukne udførelsesform kan en øvre drager udgøre bane for en løbekat, mens hovedkomponenterne kan fastgøres til en nedre drager. Herved opnås de særlige fordele, at kabinen og maskinrammen på én gang kan udføres med særlig stor stivhed, samtidig med, at løbekattens baner kan udføres uden indflydelse af de hovedkompo-15 nenter af maskinrammen, som må indrettes til montage af hovedkomponenterne.

Opfindelsen vil herefter blive beskrevet mere detaljeret under henvisning til den medfølgende skematiske tegning, hvor 20 fig. 1 viser et partielt billede, delvis i snit, af en kendt vindmøllekabine, fig. 2 viser et partielt billede af en vindmøllekabine ifølge opfindelsen, fig. 3 illustrerer trin ved en fremgangsmåde ifølge opfindelsen, fig. 4 et billede svarende til fig. 2 til illustration af kabinen under de i fig. 3 viste montagetrin, 25 fig. 5 viser et perspektivisk billede af kabinen under et andet trin ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, fig. 6 en illustration svarende til fig, 3, men til illustration af andre trin ved fremgangsmåden, fig. 7 et billede svarende til fig. 4 af kabinen under de i fig. 6 viste montagetrin, og 30 fig. 8 et perspektivisk billede af kabinen under de i fig. 6 viste montagetrin.

Claims

8 DK 173530 B2 Figur l viser en vindmølle med et normalt arrangement af kabinen. Spinneret 1 er monteret på møllenavet 2, som også bærer vingen 3, der kan drejes på lejet 4. Hovedlejet 5 understøtter hovedakslen 6 forrest, og bagest understøttes akslen af gearet 7, der er fastgjort til akslen med en krympeforbindelse. Den mekaniske bremse 8 er anbragt 5 på gearets hurtige aksel, som også bærer et koblingselement 9, der med et mellemstykke 10 danner forbindelse til generatoren 11. Bagest på kabinen monteres de meteorologiske instrumenter på toppen 12 af udblæsningssystemet. Krøjelejet 13 bærer kabinen, som krøjes af et antal krøjegear 14, hvis drev er i indgreb med krøjelejets tandkrans 15. Bundpladen 16 understøtter hovedlejet forrest og gearet bagest, og bæ-10 rer også inddækningen 17, som understøtter generatoren. En varmeveksler 18 til generatoren og en oliekøler 19 til gearet varetager køling af de vigtigste hovedkomponenter. Eftersom kabinen er lukket nedadtil, kræver udskiftning af hovedkomponenterne, at disse løftes op over kabinens overkant. 15 Figur 2 viser en komplet kabine i henhold til opfindelsen. Kabinen er vist uden inddækning. Et forreste hovedleje 20 modsvarer hovedlejet 5 i den normale udførelse. Et bageste hovedleje 21 understøtter den bageste del af hovedakslen. En flangekobling 22 giver en forbindelse mellem hovedakslen og gearet 23, som let kan løsnes ved demontage. På sædvanlig vis danner en hurtigtløbende kobling 24 forbindelse mellem gearet 20 og generatoren 25. Bagest i kabinen er anbragt en transformer 26. Selve maskinram-men består af et sæt nederste vanger 27 og et sæt øverste vanger 28, forbundet med en gitterkonstruktion 29. På de øverste vanger er anbragt en løbekat 30, som bærer et spil 31. 25 Figur 3 viser fremgangsmåden ved delmontage af hovedkomponenter i felten. Løbe-katten 30 er her positioneret over gearets plads i kabinen, og med spillet 31 og en lang wire 32 hejses gearet 33 op på plads. Figur 4 viser et nærbillede af kabine under den proces, der er vist i figur 3. Løbekatten 30 30, spillet 31 og wiren 32 har de ovenfor beskrevne funktioner. 9 DK 173530 B2 Figur 5 viser en perspektivisk fremstilling af kabinen under montage eller demontage af generatoren. Løbekatten 30 er her anbragt over generatorens plads, og med spillet 31 og wiren 32 er generatoren under hejsning. Gearet 23 er her på sin normale plads. 5 Figur 6 viser brug af kabinens udstyr ved stykvis montage eller udskiftning af vinger. Denne montage af vinger til navet er dog ikke genstand for nærværende opfindelse; men illustrer at udstyret i kabinen udover anvendelse til montering/demontering af nævnte hovedkomponenter også kan anvendes til montering/demontering af vingerne. 10 Figur 7 viser arrangementet ved i kabinen under den proces, der vises i figur 6. Løbekatten 30 er her monteret forholdsvis langt fremme, og med spillet 31 er wiren 32 trukket gennem mandehullet 33. Et tilsvarende mandehul 34 ved en anden vinge ses lidt tydeligere. I navet løber wiren om taljen 35 og kan derfra hejse vingen. 15 Figur 8 viser en perspektivisk fremstilling af kabinen under den proces, der er vist i figur 7. ίο DK 173530 B2

1. Fremgangsmåde til montering af hovedkomponenter i en vindmøllekabine, der er 5 udført med vanger (27,28) med fastgørelsesmidler til fastgørelse af hovedkomponenterne (11,23), hvor et vindmølletåm indledningsvis rejses, at kabinen efterfølgende monteres på en bæreflade øverst på vindmølletåmet, og at hovedkomponenterne, såsom generator (11) og gearkasse (23) afslutningsvis monteres i eller på kabinen, hvor kabinen omfatter en åbning, gennem hvilken hovedkomponenterne indføres i eller på 10 kabinen, kendetegnet ved, at hovedkomponenterne monteres nedefra fra en underside af kabinen og opefter gennem en åbning i kabinens underside ved hjælp af et spil (31), der er monteret i kabinens overside eller via en talje (35), der er monteret i kabinens overside, hvor talje eller spil forskydes i kabinen og at hovedkomponenterne fastgøres til forbindelsesmidler, der er anbragt på vangernes (27,28) underside. 15

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kend et egnet ved, at hovedkomponenterne (11,23) ved monteringen fastgøres til undersiden af vanger (27) i bunden af kabinen.

3. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav til udskiftning af 20 hovedkomponenter, kendetegnet ved, at hovedkomponenterne under udskiftningen hejses/fires med et spil (31), der er monteret i kabinens overside eller via en talje (35), der er monteret i kabinens overside.

4. Kabine til vindmølle og til montering af hovedkomponenter (11,23), såsom genera-25 tor (11) og gearkasse (23), hvilken kabine er forsynet med vanger (27,28) med fastgørelsesmidler til fastgørelse af hovedkomponenterne til kabinen og med et løftearrangement i form af et spil (31) eller en talje (35), hvor kabinen omfatter en åbning, gennem hvilken hovedkomponenterne kan indføres i eller på kabinen, kendetegnet v e d, at kabinens åbning, gennem hvilken hovedkomponenterne (11,23) indføres 30. eller på kabinen, befinder sig i kabinens underside, at kabinens løftearrangement (31,35) er indrettet for forskydning i kabinen, at hovedkomponenterne kan placeres på det korrekte indbyrdes sted, at vangerne (27,28) ved deres underside er forsynet med