CN104819108A - 一种风力发电机塔筒外壁维护施工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机塔筒外壁维护施工装置，包括运载工具、控制系统；所述运载工具上安装有用于清洗塔筒外壁的清洗系统；所述塔筒上安装有能沿所述塔筒上下移动的施工平台；所述控制系统控制所述施工平台的上下移动；所述运载工具的发动机与电力供应系统的输入端电连接；所述电力供应系统的输出端与所述施工平台上的耗电设施电连接。本发明具有准备时间短，作业效率高的优点，可以极大地改善施工环境。

Description

一种风力发电机塔筒外壁维护施工装置

技术领域

本发明涉及一种风力发电机塔筒外壁维护施工装置,特别是一种用于风电塔筒外壁清洁、检修、涂装、更换零部件等维护及施工的装备总成。

背景技术

风电是一种重要的可再生清洁能源，发展风电对减少传统石化能源的依赖、优化能源结构、实现社会可持续发展具有重要的意义，因此，大力发展风电成了很多国家近来在新能源开发领域的重要举措。我国在风力发电领域也取得了快速的发展，截止2014年末，我国风力发电装机总量接近1亿千瓦，装机数量超过10万台，将来也会维持较长一算时间的高速发展态势。

风力发电机都包含有一个固定在地面的基座上、用于支撑风轮、机舱及发电机组等部件的塔筒。为了获得更优质、更多的风力资源，塔筒往往需要达到数十米，甚至上百米高。

塔筒长期暴露在自然环境之中，受到风吹、日晒、雨淋，甚至盐雾、沙尘的侵袭，易导致钢铁塔筒外壁的涂装破坏、油漆脱落、锈蚀等；同时，塔筒分段连接部位的紧固件也有一定的使用时效，使用一定时间之后予以检修、更换；还有些风力发电机运行一段时间之后，润滑油脂从机舱漏洒在塔筒上，结合灰尘等杂物黏附在塔筒外壁，形成一层污垢，这样不仅会影响风机的美观，也会对风机的使用安全性造成影响。因此，需要定期对塔筒外壁进行除锈、补漆、涂装修复、更换零部件、清洁等维护保养措施，以改善风机的美观、延长塔筒使用寿命、保证风机运行安全。

目前国内风电塔筒维护、保养比较普遍的做法是，施工人员先要爬上塔顶，再通过固定在机舱上的绳索将施工人员拴住，逐渐往下放，将施工人员悬吊在塔筒附近的空中进行施工；或者利用大型起重机提升吊笼，施工人员在吊笼内操作。风电塔筒的高度从几十米到超过百米，加之建设风机的地点风速较高，不仅对施工人员的身体素质、心理素质有极大的要求，而且劳动强度大、工作效率低下，并且，在起重机提升的吊笼内施工对作业场地、风速等外部环境要求严格、准备时间长、成本高昂。所以，风电塔筒的每次维护、保养都会消耗大量的人力、物力。

随着我国风电装机数量的快速增加，且以前建设的风电机组逐渐进入维护保养期，风电塔筒的保养、清洁、检修、更换零件等维护领域有着越来越大的市场需求，而传统的维护作业方法逐渐难以满足快速增长的市场需求，因此，开发一种高施工效率、高安全性与可靠性、操作人员舒适性大大提高的风力发电机塔筒外壁维护系统对我国风电的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种风力发电机塔筒外壁维护施工装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种风力发电机塔筒外壁维护施工装置，包括运载工具、控制系统；所述运载工具上安装有用于清洗塔筒外壁的清洗系统；所述塔筒上环形包绕有能沿所述塔筒上下移动的施工平台；所述控制系统控制所述施工平台的上下移动；所述运载工具的发动机与电力供应系统的输入端电连接；所述电力供应系统的输出端与所述施工平台上的耗电设施电连接。

所述清洗系统包括安装于所述运载工具上的水箱；所述水箱内安装有水泵；所述水泵通过水管与安装与所述施工平台上的喷枪连通。

所述控制系统包括安装于运载工具上的地面控制部分和安装于施工平台上的空中控制部分；所述地面控制部分包括控制单元，所述控制单元与操作台、显示器电连接；所述控制单元与地面对讲机通信；所述空中控制部分包括至少一个摄像头、至少一个急停按钮、传感器、执行器、至少一个遥控器；所述摄像头、急停按钮、传感器、执行器、遥控器均与数据转发器电连接；所述数据转发器与空中对讲机通信；所述空中对讲机与所述地面对讲机通信；所述数据转发器与所述控制单元电连接。

所述电力供应系统包括设置在所述运载工具上的底盘发电机组、备用发电机组、塔筒电源、变电装置；所述底盘发电机组包括由所述运载工具发动机驱动的取力器、所述取力器、备用发电机组、塔筒电源均与选择开关连电接；所述选择开关与变电装置的变压器、AC/DC转换器电连接；所述AC/DC转换器与电瓶电连接。

上述结构的原理为：当某一风电塔筒需要进行外壁维护时，所述的运载工具携带分解状态的施工平台模块、电力供应系统、清洗系统、控制系统等设备及维护工具至塔筒附近，将施工平台的模块在塔筒下方进行拼装成完整的施工平台，启动电源供应系统，接通并调试好控制系统，维护人员搭乘施工平台对塔筒进行检修或者维护；

正常情况下，施工平台上的维护人员可通过遥控器控制施工平台的上升、下降、悬停、调整水平度等动作；当遥控器失灵或者故障时，地面人员可通过处于地面的操作台控制施工平台的升降，以保证施工平台可控地沿塔筒回到地面。

当风电塔筒需要进行外壁清洗作业时，施工人员开启水泵，将水箱中的水通过水管泵送至喷枪，并利用喷枪对塔筒外壁进行清洁作业。

当施工平台出现紧急情况时，除了施工平台本身的探测装置之外，作业人员可通过遥控器、急停按钮、设于地面控制台等措施启动施工平台的紧急保护装置，维护施工安全。

地面人员可通过显示器看到设于施工平台的摄像头拍摄的场面，从而了解施工平台上的作业情况；地面人员与空中施工人员之间也可通过对讲机进行信息沟通。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明具有准备时间短，作业效率高的优点，可以极大地改善施工环境。

附图说明

图1为本发明所述装备处于施工状态时的示意图；

图2为图1的B向局部视图；

图3为电力供应系统示意图；

图4为控制系统示意图；

图5为图1中Ⅰ处局部放大视图；

图6为清洗系统示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一实施例包括包括运载工具1、施工平台5、控制系统3、电力供应系统4以及清洗系统2，所述的施工平台3由多个模块拼装而成，并可由所述的运载工具1进行转场运输，施工时，所述的施工平台5安装在风电塔筒6上，并可沿塔筒6上、下移动或者在某一高度悬停。

如图2所示，连接所述控制系统3的空中控制部分31与地面控制部分36的信号线7、电力供应系统4向施工平台5供电的输电线9、连接水泵38与喷枪11的水管8，松弛部分都旋绕在设于运载工具1的卷盘10上，随着卷盘10对管线的放与收对应施工平台5的升与降，以避免管线之间的缠绕及混乱。

所述的电力供应系统4如图3所示，包括设置在运载工具1上的底盘发电机组17、备用发电机组16、塔筒电源19、变电装置21等，并通过输电线9与施工平台5上的耗电设施相连。

所述的底盘发电机组17通过取力器18从运载工具1的底盘发动机上获取动力，也即由运载工具1附带的发动机驱动发电，所述的备用发电机组16由自身的发动机驱动发电，所述的塔筒电源19为风力发电机现场预留的电源。

所述的底盘发电机组17、备用发电机组16、塔筒电源19三者并联布置，并皆与选择开关20相连，在对塔筒6进行维护作业时，施工人员可根究实际情况三种供电设备中的一种或几种，并通过选择开关20将进入供电状态的电源设备接通。

所述选择开关20下游设有变电装置21，所述的变电装置21包括并联布置的变压器22和转化器25，所述变压器22的作用在于将发电设施发出的交流电变成满足使用要求的交流电源23对整个装备供电；所述转化器25的作用在于将发电设施发出的交流电转化成满足要求的直流电，并与电瓶24一起形成直流电源26对整个装备供电。电源与用电设备之间由输电线9相连。

所述的控制系统3如图4所示，包括设置在运载工具1上的地面控制部分36和设置在施工平台5上的空中控制部分31，两部分之间通过信号线7相连。所述空中控制部分31包括设置在所述的施工平台上5的摄像头13、遥控器12、急停按钮14、传感器32、执行器33、数据转发器15、空中对讲机34等设施；所述地面控制部分36包括设置在所述的运输工具1上的显示器27、操作台28、控制单元30、地面对讲机35等设施。

对于所述的空中控制部分31：

所述的急停按钮13数量为1个或多个，均设于施工平台5便于施工人员在紧急状态下操作的位置，并通过数据线与数据转发器15相连：

所述摄像头14数量也可为1个或多个，均设于施工平台5有利于清晰、完整地察看施工平台5情景的位置，各摄像头皆通过数据线与数据转发器15相连；

所述的遥控器12数量也可为1个或多个，设于施工平台5上便于施工人员操作的位置，也通过数据线或者无线电信号与数据转发器15相连。

所述的传感器32用于探测施工平台5工作状态、姿势、位置及其他参数，所述的执行器33用于实现施工平台5各种功能、动作的实现等功能，二者皆通过数据线与数据转发器15相连。

所述的施工平台5上还设有空中对讲机34，可与地面对讲机35进行实时语音通讯，保证地面工作人员与空中工作人员之间的信息交流。

对于所述的地面控制部分36：

所述的显示器27既可用于显示摄像头13拍摄的内容，实现工作平台与地面之间的即时信息协调，也可显示维护装备的有关参数，以便地面人员实时掌握装备的状态。

所述的操作台28可以总设1个，也可根据需要分设多个，以便在不同的地方皆可进行操作。

所述的显示器27既可与操作台28可集成于一体，也可二者分开设计。

所述的显示器27、操作台28均通过数据线29与控制单元30相连。

所述的施工平台5作业时，所述的空中控制部分31的数据通过数据转发器15初步处理之后，通过信号线7或者无线通讯的方式送往地面控制部分36，并与操作台28的数据经过数据线29一起输入控制单元30，经过控制单元30处理、决策后的数据及指令再通过数据线29线送往显示器27，同时通过信号线7或者无线电方式发送至数据转发器15，最终送往各动作执行器33，从而实现对施工平台的控制。

所述的清洗系统2如图5和图6所示，包括设置在运载工1具上的水箱37、水泵38，以及设置在施工平台5上的喷枪11等设施，所述的水泵38与喷枪11之间通过水管8相连。当风电塔筒6外壁需要清洗时，可开通水泵38，将水箱37中的水通过水管8泵送至喷枪11，并通过喷枪11喷向塔筒6需要清洗的部位，实现对塔筒6的清洗作业。

当某一风电塔筒6外壁需要进行维护作业时， 所述的运载工具1携带施工平台5的分解模块、电力供应系统4、清洗系统2、控制系统3等设备及工具至塔筒6附近，将施工平台5的模块在塔筒6底座进行拼装成完整的施工平台5，启动电力供应系统4，接通并调试好控制系统3，维护人员搭乘施工平台5对塔筒6进行检修或者维护。

正常情况下，施工平台5上的维护人员可通过遥控器34控制施工平台5的上升、下降、悬停、调整水平度等动作；当遥控器34失灵或者故障时，地面人员可通所述操作台28对施工平台进行控制，以保证施工平台5安全可控地沿塔筒6回到地面； 当施工平台5出现紧急情况时，除了施工平台5本身的紧急状态探测装置之外，作业人员可通过遥控器34、设于施工平台5上的急停按钮14、控制台28等装置快速启动施工平台5的紧急保护装置，维护施工安全。

本发明的施工平台包绕在塔筒外壁上，施工平台上安装了多组动力臂，各组动力臂上装有用于将施工平台固定在塔筒外壁上的电控磁铁组件，各组动力臂在驱动元件的驱动下可竖向伸缩而带动施工平台沿着塔筒外壁下降或上升，急停按钮安装在施工平台上，用于在施工平台紧急下坠时将施工平台锁定在塔筒外壁上，控制系统控制各组动力臂的伸缩，同时控制对应的电控磁铁组件与塔筒的吸紧与解吸。

Claims (4)

1.一种风力发电机塔筒外壁维护施工装置，其特征在于，包括运载工具（1）、控制系统（3）；所述运载工具（1）上安装有用于清洗塔筒（6）外壁的清洗系统（2）；所述塔筒（6）上环形包绕有能沿所述塔筒（6）上下移动的施工平台（5）；所述控制系统（3）控制所述施工平台（5）的上下移动；所述运载工具（1）的发动机与电力供应系统（4）的输入端电连接；所述电力供应系统（4）的输出端与所述施工平台（9）上的耗电设施电连接。

2.根据权利要求1所述的风力发电机塔筒外壁维护施工装置，其特征在于，所述清洗系统（2）包括安装于所述运载工具（1）上的水箱（37）；所述水箱（37）内安装有水泵（38）；所述水泵（38）通过水管（8）与安装与所述施工平台（5）上的喷枪（11）连通。

3.根据权利要求2所述的风力发电机塔筒外壁维护施工装置，其特征在于，所述控制系统（3）包括安装于运载工具（1）上的地面控制部分（36）和安装于施工平台（5）上的空中控制部分（31）；所述地面控制部分（36）包括控制单元（30），所述控制单元（30）与操作台（28）、显示器（27）电连接；所述控制单元（30）与地面对讲机（35）通信；所述空中控制部分（31）包括至少一个摄像头（13）、至少一个急停按钮（14）、传感器（32）、执行器（33）、至少一个遥控器（12）；所述摄像头（13）、急停按钮（14）、传感器（32）、执行器（33）、遥控器（12）均与数据转发器（15）电连接；所述数据转发器（15）与空中对讲机（34）通信；所述空中对讲机（34）与所述地面对讲机（35）通信；所述数据转发器（15）与所述控制单元（30）电连接。

4.根据权利要求3所述的风力发电机塔筒外壁维护施工装置，其特征在于，所述电力供应系统（4）包括设置在所述运载工具（1）上的底盘发电机组（17）、备用发电机组（16）、塔筒电源（19）、变电装置（21）；所述底盘发电机组（17）包括由所述运载工具（1）发动机驱动的取力器（18）、所述取力器（18）、备用发电机组（16）、塔筒电源（19）均与选择开关（20）连电接；所述选择开关（20）与变电装置（21）的变压器（22）、AC/DC转换器（25）电连接；所述AC/DC转换器（25）与电瓶（24）电连接。