一种发电机更换装置的制作方法

1.本实用新型总体上涉及风力发电技术领域，具体而言涉及一种发电机更换装置。


背景技术：

2.海上风机机舱内的发电机是风力发电必不可少的部件，其可靠性对于机组的安全具有重大影响，一旦发生故障，维护更换极其困难，且受海洋天气、水文影响，故障停机时间通常较长。常规发电机更换采用整机拆卸更换方案，即将机舱整体拆卸下，放置在总装工装平台，待更换完损坏的发电机后，再将机舱复装到原位，整个过程需要使用大型吊装船才能完成，所需的吊装设备昂贵、更换工艺复杂，更换等待周期长，导致较大的发电量损失。这种更换方法强烈依赖于支腿吊装船，成本高，且难以寻源。


技术实现要素：

3.从现有技术出发，本实用新型的任务是提供一种发电机更换装置，通过该装置可以将发电机吊装进出机舱实现发电机的更换，无需揭开机舱上罩，避免了支腿吊装船的使用，并且更换方案简便，成本低，效率高。
4.根据本实用新型，前述任务通过一种发电机更换装置来解决，包括：
5.水平调节装置，其被配置为调节发电机的水平位置和水平回转姿态；以及
6.竖直调节装置，其被配置为调节发电机的竖直位置和竖直回转姿态。
7.进一步地，所述水平调节装置包括：
8.上部横梁，其被配置为为所述发电机更换装置提供支撑；
9.中部回转架，其通过滑车与所述上部横梁连接，且被配置为调节发电机的水平回转姿态；以及
10.横向调节葫芦，其与所述上部横梁以及所述中部回转架连接，且被配置为控制滑车在所述上部横梁移动。
11.进一步地，所述竖直调节装置包括：
12.下部横梁，其通过绞车绳与所述中部回转架和所述上部横梁连接，且被配置为与绞车绳结合以调节发电机的竖直位置；
13.下回转架，其与所述下部横梁固定连接，且被配置为连接发电机并调节发电机的竖直回转姿态；以及
14.绞车，其被配置为通过收放绞车绳来调节发电机的竖直位置。
15.进一步地，所述上部横梁包括相对设置的第一主梁和第二主梁以及分别与第一主梁和第二主梁均连接的第一纵梁和第二纵梁；
16.所述第二纵梁上设置有第一滑轮；以及
17.所述第一纵梁上设置有销轴。
18.进一步地，所述第一主梁和所述第二主梁均具有：
19.主梁上板；
20.主梁下板，其与主梁上板相对；
21.主梁竖板，其位于主梁上板和主梁下板之间，且与所述主梁上板以及主梁下板呈工字形；以及
22.滑车挡板，其与所述主梁上板、所述主梁下板以及所述主梁竖板连接，且被配置为限值滑车的移动范围。
23.进一步地，所述上部横梁放置在机舱垳架上；以及
24.所述滑车安装在所述上部横梁的第一主梁和第二主梁。
25.进一步地，所述中部回转架包括：
26.固定架，其包括具有固定面的固定台和位于固定台两侧的固定板，其中所述固定板的两端具有滑车连接点；
27.第二滑轮，其设置在所述固定面上；
28.葫芦挂点，其设置在所述固定面上；
29.回转架，其具有相对的第一侧面和第二侧面以及相对的第三侧面和第四侧面；
30.第四滑轮，其设置在所述回转架的第一侧面的左端；
31.绞车绳末端固定点，其设置在所述回转架的第一侧面的左端，且位于所述第四滑轮的左侧；
32.第五滑轮，其设置在所述回转架的第三侧面的左端；
33.第八滑轮，其设置在所述回转架的第三侧面的右端；
34.第九滑轮，其设置在所述回转架的第一侧面的右端；
35.第十滑轮，其设置在所述回转架的第四侧面的右端，且与所述第八滑轮相对；
36.第一回转支撑，其包括能够相互滑动的第一内圈结构和第一外圈结构，且所述第一内圈结构通过第一连接板与所述回转架的侧面固定连接，所述第一外圈结构与所述固定架的固定台螺栓连接；以及
37.第三滑轮，其设置在所述第一连接板上，且位于所述回转架的第一侧面的上方。
38.进一步地，所述横向调节葫芦与所述葫芦挂点以及所述销轴连接。
39.进一步地，所述下部横梁包括：
40.横梁结构，其具有相对的第一横梁侧面和第二横梁侧面、相对的第三横梁侧面和第四横梁侧面以及相对的两个横梁端部；
41.重心调节装置，其设置在横梁结构的一个所述横梁端部；
42.第六滑轮，其设置在所述第一横梁侧面；
43.第七滑轮，其设置在所述第一横梁侧面；
44.第十一滑轮，其设置在所述第二横梁侧面；
45.第十二滑轮，其设置在所述第二横梁侧面；以及
46.第一螺杆铰点，其设置在两个所述横梁端部的两侧。
47.进一步地，所述下回转架包括：
48.三脚架结构，其为三角形，所述三脚架结构的斜边具有回转支撑安装台；
49.第二回转支撑，其设置在所述回转支撑安装台上，所述第二回转支撑包括能够相互滑动的第二内圈结构和第二外圈结构，其中第二外圈结构与所述回转支撑安装台固定连接；
50.回转支撑调节杆，其与所述第二回转支撑连接，且被配置为调节所述第二回转支撑的回转角度；
51.第二连接板，其与所述第二内圈结构连接，且具有第二螺杆铰点；以及
52.发电机连接轴，其设置在所述三脚架结构上，且被配置为连接发电机。
53.进一步地，通过螺杆连接所述第一螺杆铰点和所述第二螺杆铰点使所述下部横梁与所述下回转架固定连接。
54.进一步地，所述绞车绳依次缠绕所述第一滑轮、所述第二滑轮、所述第三滑轮、所述第四滑轮、所述第五滑轮、所述第六滑轮、所述第七滑轮、所述第八滑轮、所述第九滑轮、所述第十滑轮、所述第十一滑轮以及所述第十二滑轮，并将绞车绳的末端固定在所述绞车绳末端固定点。
55.进一步地，操作人员拉动所述横向调节葫芦控制所述滑车在所述上部横梁的第一主梁和第二主梁上移动，使发电机顺着所述第一主梁和所述第二主梁的长度方向移动；
56.操作人员推动发电机使所述第一回转支撑旋转带动发电机水平回转；以及
57.操作人员利用所述回转支撑调节杆控制所述第二回转支撑旋转使发电机竖直回转。
58.本实用新型至少具有下列有益效果：(1)提出了一种发电机更换装置，通过该装置可以将发电机吊装进出机舱实现发电机的更换，无需揭开机舱上罩，避免了支腿吊装船的使用，并且更换方案简便，大大降低了成本，缩短了发电机的维护周期，提高了效率；(2)该发电机更换装置采用模块化组装设计，单个部件的重量轻，装置总重量不超过2.5 吨，可采用机舱内的小行车吊装转运；(3)该发电机更换装置的结构机构紧凑，可以最大程度上利用机舱内的狭小空间：(4)绞车较为小巧方便布置，而且4倍率滑轮组机构，实现绞车起升能力的提升；(5) 绞车绳组成的缠绕系统可以实现水平方向的无阻力回转；(6)该发电机更换装置对于船舶的要求降至最低，仅对甲板面积以及船舶承载能力有一定的要求，船舶上无需额外的吊机。
附图说明
59.下面结合附图参考具体实施例来进一步阐述本实用新型。
60.图1示出了根据本实用新型一个实施例的一种发电机更换装置的侧视图、正视图和俯视图；
61.图2示出了根据本实用新型一个实施例的上部横梁的正视图和俯视图；
62.图3示出了根据本实用新型一个实施例的中部回转架的正视图和俯视图；
63.图4示出了根据本实用新型一个实施例的下部横梁的正视图和俯视图；
64.图5示出了根据本实用新型一个实施例的下回转架的正视图和侧视图；
65.图6示出了根据本实用新型一个实施例的发电机更换工装的工作示意图；以及
66.图7示出了根据本实用新型一个实施例的绞车绳连接上部横梁、中部回转架以及下部横梁的示意图。
具体实施方式
67.应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比
例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。
68.在本实用新型中，除非特别指出，“布置在
…
上”、“布置在
…
上方”以及“布置在
…
之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。
69.在本实用新型中，各实施例仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。
70.在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。
71.在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。
72.在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。
73.在本发明中，术语“水平回转姿态”是指在水平平面内的旋转角度，并且术语“竖直回转姿态”是指在竖直平面内的旋转角度。
74.下面根据具体实施例进一步阐述本实用新型。
75.图1示出了根据本实用新型一个实施例的一种发电机更换装置的侧视图、正视图和俯视图。
76.一种发电机更换装置包括水平调节装置，其被配置为调节发电机的水平位置和水平回转姿态；以及竖直调节装置，其被配置为调节发电机的竖直位置和竖直回转姿态。如图1所示，水平调节装置包括上部横梁 100、中部回转架200和横向调节葫芦700。竖直调节装置包括下部横梁 300、下部回转架400和绞车(未示出)。上部横梁100与中部回转架200通过滑车500连接。滑车500为单轨行车，可以在工字形轨道移动。横向调节葫芦700连接上部横梁100和中部回转架200，且被配置为控制滑车在上部横梁100移动。当操作人员拉动横向调节葫芦700时，中部回转架200受力，进而带动滑车500沿着上部横梁100移动。下部横梁300与下部回转架400通过螺杆600连接。两个下部回转架400可以与发电机800固定连接。通过绞车绳(未示出)将下部横梁300与中部回转架200以及上部横梁100活动连接，可以调节发电机800的竖直位置。绞车(未示出)被配置为通过收放绞车绳来调节发电机的竖直位置。具体的，绞车通过收放绞车绳可以使下部横梁300、下部回转架400 以及下部回转架400连接的发电机整体上升或下降。
77.图2示出了根据本实用新型一个实施例的上部横梁的正视图和俯视图。
78.如图2所示，上部横梁100被配置为为发电机更换装置提供支撑，其包括相对设置的第一主梁101和第二主梁102以及分别与第一主梁 101和第二主梁102均连接的第一纵梁103和第二纵梁104。第一主梁 101和第二主梁102相互平行，第一纵梁103与第二纵梁104相互平行。第二纵梁104上设置有第一滑轮105。第一纵梁103上设置有销轴(未示出)，横向调节葫芦700可以与销轴连接。
79.第一主梁101和第二主梁102均具有主梁上板106、与主梁上板106 相对的主梁下板107以及位于主梁上板106和主梁下板107之间的主梁竖板108。主梁上板106、主梁下板107以及主梁竖板108一体成形，呈工字形。主梁上板106的主体部分为水平的平板，主梁上板106的两端是向主梁下板107倾斜的斜面。在本实用新型的其他实施例中，主梁上板106可
以是完全水平的板。第一主梁101和第二主梁102均具有滑车挡板109，滑车挡板109与主梁上板106、主梁下板107以及主梁竖板108相连。滑车挡板109与主梁上板106以及主梁下板107形成矩形框。将滑车500安装在第一主梁101和第二主梁102后，以主梁下板107 作为轨道，滑车500可以沿着主梁下板107的长度方向移动。滑车挡板 109可以限制滑车500的移动范围。
80.图3示出了根据本实用新型一个实施例的中部回转架的正视图和俯视图。
81.如图3所示，中部回转架200被配置为调节发电机的水平回转姿态，其包括固定架201、回转架202、第一回转支撑203、第一连接板204、绞车绳末端固定点205、第二滑轮206、第三滑轮(未示出)、第四滑轮207、第五滑轮208、第八滑轮209、第九滑轮210、第十滑轮211。
82.固定架201包括固定台2011和矩形的固定板2012。2个相对的固定板2012位于固定台2011的两侧。固定台2011和固定板2012一体成形。2个固定板2012的两端均具有圆形的滑车连接点(未示出)，滑车连接点的数量与滑车500的数量相同。固定台2011具有方形的固定面 20111，固定面20111具有多个螺栓孔20112。在此，多个螺栓孔20112 形成一个圆。
83.第二滑轮206和葫芦挂点2013设置在固定台2011的固定面20111 上。
84.回转架202为方管，其具有相对的第一侧面2021和第二侧面、相对的第三侧面2022和第四侧面2023以及两个相对的端面。
85.第四滑轮207，其设置在回转架202的第一侧面2021的左端。绞车绳末端固定点205，其设置在回转架202的第一侧面2021的左端，且位于第四滑轮207的左侧。第五滑轮208，其设置在回转架202的第三侧面2022的左端。第八滑轮209，其设置在回转架202的第三侧面2022 的右端。第九滑轮210，其设置在回转架202的第一侧面2021的右端。第十滑轮211，其设置在回转架202的第四侧面2023的右端，且与第八滑轮209相对。
86.第一回转支撑203，其包括可以相互滑动的第一内圈结构和第一外圈结构。第一内圈结构和第一外圈结构均为圆环，且第一外圈结构套装在第一内圈结构的外部。在此，第一回转支撑203可以是轴承。第一内圈结构通过第一连接板204与回转架202的侧面固定连接，第一外圈结构与固定架201的固定台2021螺栓连接。优选的，第一连接板204的数量为两个，两个第一连接板204分别与回转架201的第三侧面2022、第四侧面2023固定连接，并且两个第一连接板204均与第一回转支撑203的第一内圈结构固定连接。
87.第三滑轮，其设置在第一连接板204上的滑轮连接点2041处，且位于回转架202的第一侧面2021的上方。
88.图4示出了根据本实用新型一个实施例的下部横梁的正视图和俯视图。
89.如图4所示，下部横梁300被配置为与绞车绳结合以调节发电机的竖直位置，其包括横梁结构301、重心调节装置302、第一螺杆铰点303、第六滑轮304、第七滑轮305、第十一滑轮306以及第十二滑轮307。
90.横梁结构301为方管结构，其具有相对的第一横梁侧面3011和第二横梁侧面3012、相对的第三横梁侧面3013和第四横梁侧面以及相对的两个横梁端部。
91.横梁结构301的两个端部的两侧均设置有第一螺杆铰点303。
92.重心调节装置302，其设置在横梁结构301的一个端部。重心调节装置302，其设置在横梁结构301的一个端部。通常发电机的重心不是位于发电机的中心位置，当发电机被吊起时会发生倾斜，重心调节装置 302可以使发电机被吊起时保持水平状态。
93.第六滑轮304和第七滑轮305设置在第一横梁侧面3011。
94.第十一滑轮306和第十二滑轮307设置在第二横梁侧面3012，并且第十一滑轮306与第六滑轮304相对，第十二滑轮307与第七滑轮305 相对。
95.横梁结构301的两个端部的两侧均设置有第一螺杆铰点303，其中两个第一螺杆铰点303与第六滑轮304和第七滑轮305在横梁结构301 的同一侧，另外两个第一螺杆铰点303与第十一滑轮306和第十二滑轮 307在横梁结构301的同一侧。
96.图5示出了根据本实用新型一个实施例的下回转架的正视图和侧视图。
97.如图5所示，下回转架400被配置为连接发电机并调节发电机的竖直回转姿态，其包括三脚架结构401、第二回转支撑402、回转支撑调节杆403、第二连接板404、发电机连接轴405、第二螺杆铰点406。
98.三脚架结构401为三角形，三脚架结构401的斜边具有回转支撑安装台4011。优选的，回转支撑安装台4011位于斜边的中部。在此，回转支撑安装台4011可以是圆形，还可以是矩形、三角形等其他形状。三脚架结构401还具有支撑板4012，支撑板4012的两端分别与回转支撑安装台4011以及与三脚架结构401的斜边相对的角固定连接，用于稳定三脚架结构401。
99.第二回转支撑402设置在三脚架结构401的回转支撑安装台4011 上。第二回转支撑402包括可以相互滑动的第二内圈结构和第二外圈结构。第二回转支撑402的第二外圈结构与回转支撑安装台4011固定连接。第二内圈结构和第二外圈结构均为圆环，且第二外圈结构套装在第二内圈结构的外部。在此，第二回转支撑402可以是轴承。
100.回转支撑调节杆403与第二回转支撑402相连，用于调节第二回转支撑402的回转角度。
101.第二连接板404，其与第二回转支撑402的第二内圈结构通过螺栓连接。第二连接板404为三角形，第二连接板404的一个角具有一个直径与第二回转支撑402的第二内圈结构的内直径相同的圆，且在该圆的周围具有多个螺栓孔。连接板404的另外两个角均具有第二螺杆铰点 406。通过螺杆600连接第一螺杆铰点303和第二螺杆铰点406使下部横梁300和下回转架400固定连接。
102.发电机连接轴405，其设置在三脚架结构401的三个角上，用于连接发电机。将发电机与三脚架结构401固定连接后，通过回转支撑调节杆403调节第二回转支撑402的回转角度，可以实现发电机的竖直姿态调节。
103.机舱的底部具有矩形的机舱吊物孔。参见图1，发电机800为长方体结构，发电机800的长度l小于机舱吊物孔的长度,且大于机舱吊物孔的宽。发电机的两个端面是与下回转架400连接的面，发电机800的端面为矩形。发电机800的端面的长度m大于机舱吊物孔的宽度，并且发电机800的端面的宽度n小于机舱吊物孔的宽度。将发电机800吊起后，然后移动至机舱吊物孔的上方，此时发电机800的长度方向垂直于机舱吊物孔的长度方向，且发电机800的端面的长度方向与机舱吊物孔的宽度方向相对。因此需要将发电机水平方向回转90
°
，使发电机800 的长度方向与机舱吊物孔的长度方向相对，然后将发电机800竖直回转 90
°
，使发电机800的端面的宽度方向与机舱吊物孔的宽度方向相对，发电机800可以顺利通过机舱吊物孔。
104.图6示出了根据本实用新型一个实施例的发电机更换工装的工作示意图；图7示出
了根据本实用新型一个实施例的绞车绳连接上部横梁、中部回转架以及下部横梁的示意图。
105.本实用新型的一个实施例中，利用发电机更换装置更换发电机的过程包括如下步骤：
106.利用交通船将发电机更换装置及新发电机运送至机位。
107.打开机舱下方的机舱吊物孔30，利用机舱自带行车的电动葫芦将发电机更换装置吊装至机舱内部。
108.利用机舱行车电动葫芦，将绞车吊装至管桩平台并紧固。
109.在机舱内组装发电机更换装置。如图6所示，将上部横梁100放置在机舱垳架10上，然后将中部回转架200与上部横梁100连接。将下回转架400与发电机连接，然后将下部横梁300与下回转架400连接。通过绞车绳900将下部横梁300与上部横梁100以及中部回转架200活动连接。具体的，首先将上部横梁100放置在机舱垳架10上，然后在上部横梁100的第一主梁101和第二主梁102上均安装2组滑车500。在本实用新型的其他实施例中还可以安装更多或更少数量的滑车。通过螺栓将滑车500与中部回转架200的滑车连接点固定连接，实现上部横梁100与中部回转架200的连接。通过发电机连接轴405将下回转架400 与旧的第一发电机固定连接。通过螺杆600将下回转架400与下部横梁 300固定连接。
110.绞车放绳，利用机舱电动葫芦将绞车绳900拎至机舱内部，然后通过绞车绳900缠绕滑轮，将下部横梁300与上部横梁100以及中部回转架200活动连接，组成起升机构。参见图7，将绞车绳900依次缠绕第一滑轮105、第二滑轮206、第三滑轮212、第四滑轮207、第五滑轮208、第六滑轮304、第七滑轮305、第八滑轮209、第九滑轮210、第十滑轮 211、第十一滑轮306以及第十二滑轮307，然后将绞车绳900的末端固定在绞车绳末端固定点205。
111.拆除第一发电机的弹性支撑以及接线箱。
112.控制绞车20收绳将发电机吊起。
113.操作人员拉动横向调节葫芦700，使滑车500在上部横梁100的第一主梁101和第二主梁102上移动，将第一发电机移动至机舱吊物孔30 的上方。
114.操作人员推动第一发电机使第一回转支撑203旋转，将第一发电机水平回转90
°
,使第一发电机对准机舱吊物孔30，然后操作人员利用回转支撑调节杆403控制第二回转支撑402旋转将第一发电机竖直回转 90
°
，使第一发电机能够通过机舱吊物孔30。
115.控制绞车20放绳，使第一发电机下降并通过机舱吊物孔30，并下放至距离船舶甲板一定距离时停止。在此，可以将第一发电机下放至距离船舶甲板1米。
116.操作人员将第一发电机反向竖直回转90
°
调整至0
°
，然后将第一发电机完全落至甲板。
117.将第一发电机从下回转架400上拆除，并将新的第二发电机与下回转架400固定连接。
118.控制绞车20收绳将第二发电机起升，第二发电机的底部距离甲板一定高度时停止起升，操作人员利用回转支撑调节杆403控制第二回转支撑402旋转将第二发电机竖直回转90
°
。在此，可以将第二发电机吊起至距离船舶甲板1米高度时停止起升。
119.控制绞车20继续起升，直至第二发电机通过机舱吊物孔30进入机舱内部后停止。
120.操作人员将第二发电机反向竖直回转90
°
调整为0
°
，然后推动第二发电机使其水
平回转90
°
，调整第二发电机的方向，使其平行于安装位置。
121.操作人员拉动横向调节葫芦700，使滑车500沿着上部横梁100移动，将第二发电机移动至安装位置的上方。
122.控制绞车放绳，使第二发电机最终落位至安装位置。
123.复原发电机附件及功能；
124.拆除发电机更换装置并利用机舱行车电动葫芦将发电机更换装置放至交通船甲板，然后拆除绞车20并放至交通船甲板。具体的，拆除绞车绳900，将下部横梁300与中部回转架200以及上部横梁100分开。拆除螺杆600将下回转架400与下部横梁300分开。拆除滑车500，使中部回转架200、滑车500以及上部横梁100分开，并从机舱垳架10 上取下上部横梁100。控制绞车20将绞车绳900收回，然后将绞车20 拆除。
125.本实用新型至少具有下列有益效果：(1)提出了一种发电机更换装置，通过该装置可以将发电机吊装进出机舱实现发电机的更换，无需揭开机舱上罩，避免了支腿吊装船的使用，并且更换方案简便，大大降低了成本，缩短了发电机的维护周期，提高了效率；(2)该发电机更换装置采用模块化组装设计，单个部件的重量轻，装置总重量不超过2.5 吨，可采用机舱内的小行车吊装转运；(3)该发电机更换装置的结构机构紧凑，可以最大程度上利用机舱内的狭小空间：(4)绞车较为小巧方便布置，而且4倍率滑轮组机构，实现绞车起升能力的提升；(5) 绞车绳组成的缠绕系统可以实现水平方向的无阻力回转；(6)该发电机更换装置对于船舶的要求降至最低，仅对甲板面积以及船舶承载能力有一定的要求，船舶上无需额外的吊机。
126.虽然本实用新型的一些实施方式已经在本技术文件中予以了描述，但是对本领域技术人员显而易见的是，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。