风力涡轮机塔架，包括前倾旋转塔架，其中塔架在下轴承和上轴承上旋转。上轴承由包围第一旋转塔架的下部的第二固定下塔架保持就位。构造风力涡轮机塔架的方法，包括分段地建造塔架；包含能实现爬升起重机的附接、支撑和移动的塔架段元件。还包括与地面绞盘车连接的提升缆索。将爬升起重机定位在塔架上使爬升起重机能够到达塔架的前方，并将塔架段提升以将塔架建造到全高度，然后提升风力涡轮机的机舱和转子。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用爬升起重机的高风力涡轮机塔架的架设相关申请本申请是2015年5月28日提交的，题为“TallWindTurbineTowerErectionwithClimbingCrane”的No.14/724,040号申请，以及2014年12月23日提交的，同样题为“TallWindTurbineTowerErectionwithClimbingCrane”的No.14/580,471号申请的后续申请。本后续申请要求享有以上两个非临时申请的权益和优先权。这些申请以参考的方式被全部并入本文。本申请还要求2014年7月11日提交的，题为“ModularWing-ShapedTowerSelf-ErectionforIncreasedWindTurbineHubHeight”的No.62/023744号临时申请的权益和优先权。该No.62/023744号临时申请以参考的方式被全部并入本文。专利技术背景1.
：本专利技术涉及使用顺风方向上尺寸大于侧风方向的旋转塔架的发电风力涡轮机。所述塔架可以是模块化的，从而有利于运输和建造。它还可以使用固定的下塔架保持在下塔架顶部的旋转轴承，该旋转轴承支撑被定位在固定下塔架内且在下塔架上方延伸的旋转塔架的旋转。本专利技术的爬升起重机和建造方法也可以配合非旋转的高塔架一起使用。2.现有技术发电风力涡轮机的方案在现有技术中是已知的。大部分都要求建造通常是圆锥形设计的固定的悬臂式塔架，该塔架必须承受来自各个方向的风力负载。其他的塔架包括多支撑腿结构。转子和机舱通常在固定塔架的顶部上进行偏航。在早期技术中已知有限类的旋转塔架。
技术介绍
本专利技术的塔架方案寻求通过在靠近地表的大气边界层区域中实现随高度而增大的风速来提高年发电量(AEP)。在地表附近，摩擦力以及热流与湍流混合效应会导致风速的快速变化。这些效应随高度的增加而减弱。风速通常被假定采用幂次定律和陆上地点的风切变指数α＝1/7竖直地测量。这种简化的计算得出在轮毂高度从常见的80m增加到150m时，风速大约增加了10％的结论。在风流中的风速和风能之间是三次方关系的情况下，10％的速度增加使风力涡轮机输出在额定功率以内增加了大约1/3多，从而允许涡轮机在低10％的风速下达到额定功率。这种效应将产生更多的总能量，且将随时间的推移更均匀地传递能量，这两点对于风力发电设施而言都是有经济价值的。在商用风力涡轮机发展的早期，塔架高度依今天的标准来看很低，相对小的转子被用于指定的涡轮机额定功率，这使得转子盘负载通常在400-500瓦/米2的范围内，容量因数(被达到的额定功率的平均值)在20％-30％的范围内。现在所使用的更高的塔架和更大的转子使得转子盘负载在200-300瓦/米2的范围内，容量因数通常超过40％。高容量因数能更好地利用输电线路，使发电设施更长时间地并网，从电网的角度来看成为一种统计上更加可靠的能源。通过接触距地面更高位置处的更强劲、更稳定、更可靠的风，引入更高的塔架还将强化这种长期趋势。尤其是在低风速的地点，额外的能量收益量很大，依据具体的地理条件通常能增加1/3至2/3。开发空中有利风力的关键问题是传统塔架的重量和费用随高度的增加而按比例快速增加，塔架成本的增加能抵消所述的额外收益。美国专利7,891,939B1和8,061,964B2(它们以参考的方式被并入本文)的翼形旋转塔架降低了额外高度的成本负担。这是通过使其主强度与推力平面对齐的塔架旋转被实现的，因此通过在该平面内提供大尺寸减少材料的消耗，同时也降低了承载其他方向的负载的需求。与150m或更高的特高塔架相关的另一个困难是能够大到足以将涡轮机和转子提升到这种塔架上的起重机非常少，它们非常昂贵，并且它们大到无法到达所有所需的风力现场。为了降低高塔架的成本，旋转翼形塔架通过爬升起重机组件在架设期间成为起重机，所述爬升起重机组件利用局部完工的旋转塔架将自己建造到完全高度、在塔架完成后提升涡轮机舱和转子到顶部。这解决了主要的成本问题，否则高塔架不太可能具备广泛使用的市场意义。本专利技术的目标是以成本有效的方式建造高达甚至超过150m(500ft)的风力涡轮机塔架，同时还减轻物流、运输和安装的制约。所描述的专利技术是基于一种已获专利授权的、轻重量的、可旋转的翼形高塔架，它可以由固定下塔架支撑。本专利技术公开了一种具有平衡吊杆的爬升起重机，它允许局部完工的旋转塔架成为用于完成自身建造以及用于在塔架完工后将风力涡轮机机舱和转子提升到顶部的起重机结构。使用这种爬升起重机来架设塔架的方法也被公开。本专利技术的某些方面也适用于非旋转高塔架。附图说明被并入说明书且构成说明书一部分的附图展示了本专利技术的优选实施例。这些附图与之前所给出的本专利技术的概述以及下面所给出的优选实施例的详述一起阐述了本专利技术的原理。图1展示了固定下塔架以及前倾旋转塔架的一部分在下轴承和上轴承上向上倾斜就位的侧视图。图2展示了被定位在下轴承和上轴承上的旋转塔架以及使爬升起重机朝它在塔架后缘的初始位置向上倾斜的侧视图。图3展示了被定位在旋转塔架后缘上的爬升起重机，爬升起重机利用它的平衡吊杆将另一个旋转塔架部段提升到已完工的旋转塔架部分的顶部就位。图4展示了在塔架顶部附近使用爬升起重机，同时平衡吊杆正在提升涡轮机机舱。图5展示了正在将涡轮机转子提升到轮毂的爬升起重机。图6展示了完工的塔架和涡轮机，同时拆除了爬升起重机。图7是展示了头(前)缘和尾(后)缘的旋转塔架段的剖视图。具体实施方式将明白的是，在本申请中并没有公开本专利技术的全部实施例，在阅读了本文后，本专利技术的其他实施例将对本领域技术人员变得显而易见。所述的其他实施例在本专利技术的保护范围内被声明。参见图7，旋转翼形塔架100被定向与风向一致(由矢量箭头975所示)，相比必须承受涡轮机和来自任意方向的直接风力负载的传统圆形塔架，这允许使用较少的材料承载指定的弯矩，并降低气动阻力。翼形部分由提供主负载路径的结构前缘110和尾缘120以及在前缘和后缘之间的连接板135构成。连接板被机械地紧固137,138到前缘110和后缘120。翼形塔架的内部136是空的。前后缘之间的间距逐渐缩小以适应塔架上的推力弯矩。半圆形的前缘和尾缘被分开而不是形成一个圆形，前-后方向上的强度随质心距大约直线地增大，而刚度增大得更快，接近二次方的增长。这种在截面形状上的基础改进相比传统的圆形塔架结构允许数量一定的材料在气流中达到更高的位置。前缘和尾缘不必须是圆，将根据空气动力和结构优化进行调整—只要提高效率的基本机制保持有效。如在本文中被更详细地描述那样，塔架能够被改良以包含允许爬升起重机附接和移动的部件。本专利技术的塔架和起重机能够配合迎风式或顺风式风力涡轮机一起使用，所以参照起重机功能定义塔架边缘是合适的。在本文中，前是指面向待提升部件的塔架侧，而后是指背朝待提升部件的塔架侧。应该理解的是，在上轴承上方的后缘处在比前缘小的竖直角度，从而有利于爬升起重机的操作。塔架结构的渐缩形状符合主推力力矩分布，从而降低了对渐缩材料厚度的要求，并且通过圆锥形塔基(固定下塔架)有效地给地基传递负载。渐缩的塔架宽度允许在主结构边缘上相对一致的应力，所以有效率地加载了它们的材料，所述侧板只需要承担适当数量的剪切负载和弯曲负载。材料的特性和形状能够根据旋转本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种风力涡轮机塔架，包括第一前倾旋转塔架，其中第一前倾旋转塔架在下轴承和上轴承上旋转，上轴承由包封第一前倾旋转塔架的下部的第二固定下塔架保持在可旋转位置，其中所述固定下塔架能够具有临时狭槽，从而使第一前倾旋转塔架能被向上倾斜到其竖直方位。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.11 US 62/023,744;2014.12.23 US 14/580,471;1.一种风力涡轮机塔架，包括第一前倾旋转塔架，其中第一前倾旋转塔架在下轴承和上轴承上旋转，上轴承由包封第一前倾旋转塔架的下部的第二固定下塔架保持在可旋转位置，其中所述固定下塔架能够具有临时狭槽，从而使第一前倾旋转塔架能被向上倾斜到其竖直方位。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机塔架，其中塔架后缘能够包括允许爬升起重机固定到塔架后缘且沿塔架后缘移动的元件，从而能够提升塔架段和风力涡轮机部件。3.一种爬升起重机，包括：a)基本平行于塔架后缘被可移动地定位的爬升起重机框架；b)附接模块，所述附接模块将爬升起重机框架可移动地固定到塔架后缘，具有将爬升起重机提升到后缘上、保持爬升起重机就位、或沿塔架降低爬升起重机的机构；c)在所述爬升起重机框架的上顶点处的平衡枢转吊杆，所述平衡枢转吊杆提供和控制所述爬升起重机用于提升负载的前方到达范围；d)用于提升负载的地面绞盘车和缆索；以及e)提供枢转吊杆相对于塔架的横向调整的机构。4.根据权利要求3所述的附接模块，还包括附接模块能够包括负载传递和塔架变形限制接触板。5.根据权利要求3所述的枢转吊杆，包括在枢转吊杆的每个端部处的至少一个旋转滑轮，其中滑轮能使来自至少一辆地面绞盘车的至少一根提升缆索跨过吊杆到达塔架前侧的提升区域，其中地面绞盘车被定位在塔架的后侧，提升缆索从地面绞盘车向上延伸并跨过枢转吊杆。6.根据权利要求5所述的地面绞盘车和负载提升缆索系统，其中地面绞盘车被定位成使得在枢转吊杆接近到达范围的顶点的情况下，使提升缆索关于塔架后侧的垂线的角度接近翻倍，并且其中：a)当调整枢转吊杆关于爬升起重机框架的角度时，负载的高度大致保持不变；b...
【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·D·朱泰克，
申请(专利权)人：迈克尔·D·朱泰克，
类型：发明
国别省市：美国,US
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