风力涡轮机的制作方法

本发明涉及一种风力涡轮机，其包括固定到转子轮毂的多个风力涡轮机叶片、转子轮毂所安装到的机舱以及承载机舱的塔架，其中，风力涡轮机部件被收容在机舱的壳体中。

背景技术：

1、风力涡轮机主要已知用于产生电功率，例如作为风电场的一部分。然而，最近，也已讨论将风力涡轮机用于生产氢。风力涡轮机通常包括塔架，机舱被可旋转地安装到该塔架上。机舱包括可旋转的转子轮毂，风力涡轮机叶片(例如，三个风力涡轮机叶片)被安装到该转子轮毂。在机舱中，除了其他部件之外，还可收容在转子旋转时产生电功率的发电机和变压器。收容在机舱中的其他部件可包括变速机构、逆变器、控制电子设备等。

2、一般来说，风力涡轮机的机舱中通常收容许多部件，其中一些部件非常重且搬运起来很复杂。部件，特别是如果它们有缺陷，则可能需要维修和/或维护。例如，变压器可能容易停电。为了能够接近或者特别是更换这样的部件，已经提出将其放置在风力涡轮机中可更好接近的位置处，例如后部处。但是，这可能会限制其他部件的可接近性。

3、为了添加、移除或替换部件，已提出吊升系统，特别是也集成到机舱中的吊升系统。例如，在ep 2 520 792 a1中，已提出一种用于将风力涡轮机部件从风力涡轮机的机舱向下吊起或向上吊升到风力涡轮机的机舱的吊升系统，该吊升系统包括在机舱的下部部分中通向外部的开口。提供具有绞车缆索的绞车，部件可被附接到该绞车缆索，使得风力涡轮机部件可借助于该绞车降低或升高到机舱中的开口。

4、然而，对于某些部件，接近、卸载它们并且因此允许吊升它们仍然复杂。这同样适用于新部件的装设。在已知的方法中，关于风力涡轮机的机舱中的部件的维修和维护因此是耗时、复杂的，并且可能需要风力涡轮机的长时间停机。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种风力涡轮机，其在收容在机舱中的部件的维修和维护方面具有改进的机舱设计，特别是用于最小化风力涡轮机停机时间。

2、该目的通过提供根据权利要求1所述的风力涡轮机来实现。有利的实施例由从属权利要求来描述。

3、在如最初描述的风力涡轮机中，安装装置被设置在机舱内，该安装装置提供至少两个模块接收装置，其中，各自包括风力涡轮机部件中的至少一个的至少两个第一模块各自可分离地安装在相应的模块接收装置中，并且其中，对于每个模块接收装置，该壳体包括可封闭的进入开口。

4、因此，提出了一种模块化方法来将部件放置在机舱内，从而允许容易地装设和放置各个第一模块，例如通过将这些模块经由进入开口提升或以其他方式移动出机舱。这里，如下面将详细讨论的，进入开口可处于机舱的顶部上，机舱的一侧处，或者甚至处于机舱的底部中。

5、模块的装设/移除/更换通过机舱壳体(其也可称为罩盖)中的进入开口来执行，其中，该进入开口可通过障碍物(hedge)或类似的盖元件来封闭。然而，在优选实施例中，进入开口也可由第一模块的外表面来封闭。换言之，第一模块可被设计成填补开口盖，使得当放置在相应的模块接收装置中时，它们使壳体完整，使得所提及的外表面形成壳体的一部分。

6、以这种方式，接近第一模块甚至更加简化，因为不需要操作单独的封闭元件。

7、第一模块(或者一般而言，稍后讨论的本发明的模块，例如第二和/或第三模块)可各自包括用于操作风力涡轮机的一个或多个部件。换句话说，每个模块包含用于操作风力涡轮机的不同设备。例如，所述部件可选自包括以下各项的组：转换器、开关设备、变压器、至少一个液压动力机组(例如，其可供应基于液压的叶片变桨系统)、至少一个控制装置和/或控制柜、电源(例如，电池包和/或ups备用系统和/或发电机和/或燃料电池)、电梯(例如，机舱的内部电梯或者甚至是允许穿过塔架行进到基础的电梯系统)、冷却装置(例如，风扇和/或泵)以及维修单元(例如，包括备件、工具和/或润滑剂)。如果风力涡轮机被用于产生氢气，则模块还可包括电解器装置和/或电解器支持设备作为部件。例如，电解器支持设备可包括水脱盐装置、压缩机单元、气体存储单元等。

8、机舱被专门构造成提供安装装置，优选地至少部分地作为机舱的壳体和/或框架(主框架)的一部分，使得提供对第一模块的容易的接近和搬运。因此，安装装置包括模块接收装置，每个模块一个，该模块接收装置特别地包括为第一模块提供的空间以及用于第一模块的保持装置。

9、本文描述的方法提供了若干优点。一般来说，根据本发明的风力涡轮机、特别是机舱具有更简单的设计。收容在机舱中的重要部件可在短时间内被更换，使得可减少风力涡轮机停机时间。由于可通过进入开口从外部接近这些模块，因此风力涡轮机提供了良好的工作安全条件，因为可减少受限空间中的繁重工作。在这种背景下，当使用相应的吊升设备时，在第一模块被移动时，人员可远离该第一模块定位。

10、由于使用模块，因此提供了标准化，这允许第一模块的更多供应商。这些模块易于装运和运输，并且可被存储，以供后续插入。例如，对于风电场，替换模块可能已经存储在风力涡轮机附近，或者在离岸风力涡轮机的情况下，存储在附近的港口中，使得维修船可将替换模块运输到风力涡轮机，移除具有缺陷部件的模块，将替换模块插入移除的第一模块的位置，并且风力涡轮机可重新开始其操作。同时，被替换的第一模块可被运输到相应的维护设施，并且例如被修理。

11、本发明还允许涡轮机的海岸高效(coast-efficient)制造，因为如果需要，则模块稍后可在预装设位置装设，例如港口。该模块化方法还允许更容易地升级风力涡轮机，例如通过在替换模块中提供现代化的部件。一般而言，模块，特别是第一模块，可被单独地并因此在不同的位置处修理，并且被容易且快速地组装，以制备完整的机舱，例如在现场或在预组装地点处，以便将完整的机舱运输到预期的装设位置。

12、原则上，一旦第一模块已被插入到相应的模块接收装置中，部件就可根据需要使用相应的手动连接装置来手动连接到其他部件。然而，在一个优选实施例中，每个第一模块包括用于建立电力连接和/或数据连接和/或流体连接的至少一个模块连接装置，并且每个模块接收装置包括至少一个机舱连接装置，使得在使用相应的模块接收装置将第一模块插入到机舱中时，相关联的连接装置自动连接。另外，作为模块连接装置或机舱连接装置的一部分，可设置连接引导装置，使得当第一模块被插入到相应的模块接收装置中时，模块连接装置和机舱连接装置的相应连接元件相遇。换句话说，即插即用系统可由模块连接装置和机舱连接装置形成，使得接口当第一模块被插入时自动连接，并且优选地当第一模块被移除时也自动断开。以这种方式，例如涉及电力传输、通信和/或流体接入的插头、线、耦接器和/或其他接口被自动连接，从而进一步减少工作量，并简化第一模块的装设和拆卸过程。较早提交的欧洲专利申请21155490.2中公开了一种示例性的即插即用系统，其特别是用于开关设备，该系统也可在本发明中用于建立各个第一模块的连接。

13、优选地，所有第一模块可包括相同的耦接装置，以用于将第一模块耦接到吊升装置(吊升设备)。例如，这种耦接装置可包括钩和/或环连接器，以将相应的第一模块耦接到起重机、绞车缆索等。为每个第一模块提供这种相同的耦接装置允许使用相应的吊升装置来搬运所有第一模块。在一些实施例中，风力涡轮机、特别是机舱本身可包括该至少一种吊升装置中的至少一个。

14、例如，风力涡轮机可包括处于机舱中的绞车和/或起重机作为该至少一种吊升装置中的至少一个。例如，绞车可用于通过机舱的下部部分中的进入开口来降低第一模块(或另外的模块)，如例如ep 2 520 792a1中所述。在其他优选实施例中，集成到机舱中的吊升装置也可以是起重机。例如，这种起重机已经被提出处于机舱的壳体的内部中，并且构造成被移入到操作位置，在那里起重机至少部分地延伸出该壳体，特别是在机舱的顶部处。特别地，这样的起重机可在机舱壳体的转子轮毂侧处内置到机舱中，特别是与第一模块相邻。

15、使用这种集成的吊升装置，特别是起重机，第一模块中的至少一些可容易地被上升到机舱或从机舱下降。特别地，机舱起重机可吊升/更换较轻的第一模块，但也可被设计成具有高提升能力。也就是说，机舱中的起重机可被升级到重型提升能力，以便能够吊升所有第一模块。在另一实施例中，如果第一模块的重量超过内部起重机的提升能力，则可附加地使用外部起重机。这种外部起重机或其他外部吊升装置可以是基于地面的，或者如果风力涡轮机位于海上，则可以是基于船的。

16、在一个优选实施例中，安装装置包括至少一个框架，其限定由每个模块接收装置接收的第一模块的安装位置。例如，还承载用于机舱的壳体的盖元件的机舱框架可被构造成也用作安装装置的一部分，例如通过定位和隔开框架的梁和/或杆，使得产生用于接收第一模块中的一个的空间，特别是为每个模块接收装置产生这些空间中的一个。如果相应地调整机舱壳体框架(主框架)，则不必添加附加的元件，而只需修改承载壳体的机舱的框架。

17、优选地，第一模块通过可分离的附接装置附接到框架，所述附接装置特别是包括螺栓。例如，第一模块可被插入到它们相应的模块接收装置中，并且随后，作为安装装置的一部分附接到框架。在此背景下，特别优选的是，如果框架被构造成在使用附接装置来附接第一模块之前保持该第一模块，特别是使得第一模块的至少一个支承表面抵靠框架的支承表面靠放。也就是说，框架，特别是属于相应的模块接收装置的其相应部分，可适于独自支撑第一模块，而不必使用附接装置。例如并且在下面进一步描述，第一模块可悬置在框架中。以这种方式，在应用附接装置之前，例如起重机的吊升装置可能已经被断开。例如，在第一模块被附接到框架时，吊升装置可能已经被用于另一提升程序。

18、在一个不那么优选的替代方案中，但也是本发明的一部分，第一模块可在从吊升装置、特别是起重机悬置悬挂的同时被固定到框架，直到建立牢固的附接。然而，在这种情况下，当模块被固定到框架时，吊升装置无法在其他地方使用。

19、在优选实施例中，特别是如果第一模块的外表面形成机舱的壳体的一部分，则密封和/或阻尼装置可被定位在支承表面之间。如果第一模块悬置在框架中而具有通向顶部的进入开口，则这是特别有利的。但同样在其他实施例中，可能优选在第一模块和框架之间使用密封和/或阻尼装置。以这种方式，提供了对机舱的内部的更好保护以免受环境条件影响。在优选实施例中，密封装置可具有弹性性质，使得其可附加地当作阻尼装置。通过使用阻尼装置，可吸收震动，特别是也在插入或移除第一模块时吸收震动。

20、在优选实施例中，每个模块接收装置可包括插入引导装置，以用于将待插入的第一模块引导到其安装位置。例如，可设置导轨和/或引导表面作为插入引导装置。以这种方式，提供了容易的定位。虽然插入引导装置可以是安装装置的永久部分，例如作为框架的一部分或固定到框架，但在其他实施例中，可为安装装置提供外部插入引导装置，例如，该外部插入引导装置可被可分离地附接到框架并用于多个模块接收装置。

21、在一个尤其优选的实施例中，框架可具有用于每个模块接收装置的上部框架开口，并且每个第一模块可具有尺寸小于框架开口的主体以及尺寸大于框架开口的上部凸缘，使得第一模块悬置靠放在安装位置，其中该凸缘搁置在框架开口中的一个的边缘上。也就是说，凸缘的下侧是第一模块的支承表面，并且框架开口周围的框架表面，即框架开口的边缘，形成框架的支承表面。该凸缘可使用附接装置、特别是螺栓来附接到框架。特别是在这样的实施例中，密封和/或阻尼装置是尤其优选的。

22、换句话说，第一模块的顶部可包括凸缘，该凸缘与它们所插入到的框架开口相比具有更大的尺寸。特别地，引导系统可确保在框架开口中的容易定位。例如，可设置将第一模块引导到框架开口中的可分离的引导装置。例如，这种可分离的引导装置可被安装到机舱的顶部。在相应的第一模块已被插入并悬置地悬挂在相应的框架开口中之后，其可通过附接装置、例如通过螺栓连接来固定到框架。

23、在该实施例中，在框架将第一模块悬置地支撑在框架开口中的情况下，进入开口处于机舱的顶部上，并且可优选地由相应第一模块的上表面封闭，其中，对机舱的壳体的外部部分的密封可由密封和/或阻尼装置提供。如果一个模块接收装置要留空，则可在框架开口中使用盖板。

24、在该第一尤其优选的实施例中，第一模块可被提升到机舱上方，并且随后，可被下降到相应的框架开口中，直到凸缘搁置在框架开口的边缘上。为了移除第一模块，吊升装置可简单地被耦接到相应的第一模块，特别是经由耦接装置，并且第一模块可容易地被提升出机舱的顶部。该第一尤其优选的实施例具有有利地简单的构造，因为不需要复杂的机械元件，并且模块接收装置可简单地由框架的对应构造提供。

25、在也可与第一尤其优选的实施例组合的第二尤其优选的实施例中，每个模块接收装置可包括伸缩安装臂，该伸缩安装臂能够以伸缩的方式伸长至机舱外的接收位置，并且缩短，以将相应的第一模块移入到机舱中的安装位置。为了移除第一模块，通过延伸伸缩安装臂将该第一模块从机舱内的安装位置移动至机舱外的接收位置(在这种情况下为移除位置)。例如，可使用两个这样的伸缩安装臂，模块接收装置的每一侧上一个。优选地，在伸长位置，伸缩安装臂延伸穿过设置在机舱的一侧处或机舱的与转子轮毂相对的后部处的进入开口。例如，如果框架被构造成是安装装置的一部分，则框架开口可被设置在框架的至少一侧处。换句话说，框架还可配备有伸缩臂系统，使得第一模块可沿这些臂从机舱推动/拉动。例如，伸缩臂可包括多个元件，其各自在延伸方向上滑动并由另一元件引导，如例如从家具中的抽屉已知的。

26、在该第二尤其优选的实施例中，特别是如果第一模块通过向后的进入开口的侧面水平地移入到接收或移除位置，则有利地，第一模块仅需要被提升以用于插入。当它们被移除时，只需将它们降低。因此，在实施例中，机舱的内部吊升装置，例如起重机或绞车，可用于降低第一模块，即使其提升能力不足以实际提升它。为了提升，可采用外部吊升装置，例如外部起重机。特别地，如果使用框架，则该第二尤其优选的实施例可被理解为一种如例如从计算机技术已知的架，其中不同的第一模块可简单地从侧面插入和移除，特别是使用简单的伸缩臂系统。在这种情况下，附接装置可至少部分地用于将第一模块固定到伸缩臂。

27、除了由安装装置的对应的模块接收装置接收的第一模块之外，特别是在框架中，可在机舱中和/或机舱处设置另外的模块，这些模块不由安装装置的模块接收装置接收，而是以其他方式支撑和/或安装在机舱中和/或机舱处。注意，与用于第一模块的连接装置和/或耦接装置相关的所有评述也可适用于这里讨论的第二和/或第三模块。

28、例如，风力涡轮机还可包括安装到机舱的外部的至少一个第二模块，该第二模块包括至少一个部件。特别地，该至少一个第二模块中的至少一个可以是冷却模块，即包括至少一个冷却装置。特别地，当冷却装置、特别是风扇将使用环境空气时，放置在机舱壳体外部的第二模块位置，例如安装到机舱的顶部，提供了与环境空气的理想接近。例如，这样的第二模块可使用对应的附接装置来安装到机舱的顶部，所述附接装置例如包括螺栓。由于第二模块可容易地接近，因此有助于安装、移除和替换。

29、此外，模块接收装置可位于机舱的上部部分中，其中，包括部件中的至少一个、特别是齿轮箱模块和/或发电机模块的至少一个第三模块被放置在第一模块下方，特别是由机舱的底座框架支撑。第三模块的另一个示例可以是包括传动系和/或至少部分的主轴的传动系模块。在这样的实施例中，第一模块尺寸设置成使得它们允许处于优选地悬置的第一模块下方的其他模块，即第三模块，特别是包括更永久地放置的部件/设备。特别地，第一模块可尺寸设置和放置成使得允许人站在第一模块下方。以这种方式，提供了足够的空间，以允许对第三模块的部件的维修。

30、优选地，在这样的实施例中，进入开口可处于机舱的顶部处，使得当第一模块的至少一部分被移除时，第三模块可通过进入开口插入和移除。例如，如果第三模块包括齿轮箱模块和发电机模块，并且第一模块包括变压器模块、转换器模块和控制模块，则发电机可被放置在变压器模块和转换器模块下方，使得如果这些第一模块被移除，则通过进入开口提供对第三模块的接近。

31、进一步优选地，机舱可包括至少一个楼梯和/或平台，特别是在机舱的一侧处，以有助于接近到第一模块。特别地，人们可使用机舱的地板来接近第三模块的部件，并且另外可使用楼梯和/或梯子来接近平台，例如走道，该平台可沿机舱侧壁放置，使得第一模块的部件也可被接近和维修。在另一实施例中，第一模块还可靠近可选地设置有开口的地板放置，该开口允许第一模块部分地穿过，使得有助于容易地接近到第一模块。

32、在一个具体实施例中，包括变压器的第一模块(变压器模块)、包括转换器的第一模块(转换器模块)以及包括控制设备的第一模块(控制模块)可位于传动系/主轴、特别地可以是第三模块的一部分的发电机以及也可优选地是第三模块的一部分的齿轮箱上方。第一模块可优选地悬置在由框架中的相应模块接收装置限定的安装位置。作为第二模块，冷却模块可位于机舱的顶部上，特别是位于机舱的顶部的转子轮毂侧处。优选地，吊升装置，特别是起重机，也可设置在机舱内，特别是在第二模块下方以及在第一模块的转子轮毂侧上。

33、根据本发明，还可想到一种用于维护根据本发明的风力涡轮机的方法，其中，包括缺陷部件的第一模块被从模块接收装置移除，并且由包括相应的工作部件的第一模块替换。特别地，被移除的第一模块可被运输到维护位置，在那里修理部件。其后，第一模块可被存储在维护位置处，以用作包括缺陷部件的另一模块的替换模块，或者可被重新装设在其被替换的风力涡轮机处，临时替换模块被返回到维护位置。

34、如已经关于风力涡轮机讨论的，这允许容易、降低成本的维护，同时最小化风力涡轮机的停机时间。