用于風能設備的基座的制作方法

用于風能設備的基座的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于鞏固風能設備、尤其是風能設備的基座區段與風能設備的基座的連接的方法，所述方法包括以下步驟：執行鞏固措施，包括：制備風能設備的基座的表面的至少一個部段以用于安置鉆孔機構；將多個孔借助于鉆孔機構引入到準備的表面中直至預定的深度、優選地直至基座區段的錨定區段，將可硬化的材料引入到多個孔中，硬化孔中的引入的可硬化的材料，并且再制備設備基座的表面的至少一個部段。本發明尤其涉及一種用于鞏固風能設備的方法，包括在風能設備運行期間借助于測量塔運動來早期識別風能設備的鞏固需求。
【專利說明】用于風能設備的基座
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用于鞏固風能設備的方法。因此，本發明尤其涉及一種用于鞏固風能設備的基座區段與風能設備的基座的連接的方法，包括下述步驟:執行鞏固措施，包括將風能設備的基座的表面的至少一個部段制備用于安置鉆孔機構，將多個孔借助于鉆孔機構引入到制備好的表面中直至預定的深度、優選地直至基座區段的錨定區段，將可硬化的材料引入到多個孔中，硬化孔中的被引入的可硬化的材料，并且再制備設備基座的表面的至少一個部段。
【背景技術】
[0002]在優先權申請方面，由德國專利商標局查明參考文獻WO 2010/084210 AUDE 37 33537 Al 和 DE 10 2008 032 184 Al。
[0003]在上文中已知的類型的方法用在風能設備中。這種鞏固方法的必要性在于，風能設備由于變化的風向和風強而承受動態載荷。風能設備的塔典型地借助能夠實施成基座區段的下部區域裝入到混凝土基座中。在此，基座區段通常由鋼或高強度的材料制成，基座混凝土在所述高強度的材料的周圍硬化。由此形成力配合。由于風能設備的動態載荷，由于有錯的安裝或基座材料的不充分的硬化，在風能設備的使用時間增長的情況下，可能會更大程度地出現圍繞基座區段的基座材料的松動，并且因此出現運動間隙和形成裂紋。由此，最終，在基座區段和基座之間的力配合變小的情況下，損壞穩固性。為了能夠確保風能設備的繼續運行，必需鞏固風能設備，也就是說恢復基座區段和基座之間的足夠的力配合。
[0004]已知一種方法，所述方法能夠實現鞏固風能設備的基座，而不必完全拆卸在基座之上的風能設備。這種方法從DE 10 2009 022 540.4中已知。在其基本特點方面，在那里公開的方法基于借助于一個或多個提升機構、例如液壓機將整個風能設備提升到圍繞風能設備的錨定區段形成的空腔的上部的間隙端部位置。在將風能設備提升并且固定在所述上部位置中之后，在注射法中，在位于上部的間隙端部位置中的錨定區段之下填充空腔，并且在硬化填充材料之后移除提升機構。

【發明內容】

[0005]在上文中描述的方法相對于風能設備的完全停機和拆卸表現出改進的可維護性的同時，關于維護時間和維護成本仍存在明顯的改進潛力，所述維護時間和維護成本在已知的設備中位于幾萬歐元的范圍中或者甚至明顯更高。因此，本發明基于下述目的，提出一種開始提及類型的方法，所述方法在成本耗費小的情況下能夠實現鞏固風能設備，并且同時將風能設備的停機時間保持為盡可能小。
[0006]本發明在開始提及的類型的方法中根據第一方面通過下述步驟實現其所基于的目的:在風能設備運行期間借助于測量塔運動來早期識別風能設備的鞏固需求。
[0007]該方面的特征和優選的實施方式同時是(本發明的在更下文中描述的第二和第三方面的)有利的改進形式。[0008]本發明使用下述知識:在下述時間點使用已知類型的方法:設備基座的損壞已經發展成，使得借助于提升的鞏固是不可避免的。后期識別鞏固需求的原因是多種多樣的并且例如在于回填設備基座的上部區域的類型和方法，使得損壞和裂紋形成根本不會被識別或僅在后期被識別。本發明在此通過下述方式開始:本發明在風能設備運行期間使用測量塔運動以用于早期識別。優選地，早期識別在此包括借助于一個或多個長度變化傳感器(行程檢測器)來測量相對于風能設備的基座的豎直的塔運動，所述長度變化傳感器定位在塔的迎風側和/或背風側或者是定位在塔的迎風側和/或背風側的。塔運動、尤其是豎直的塔運動是用于在風能設備的基座區段和設備基座之間存在運動間隙的重要指示。這種豎直的塔運動也在從外部還不可見任何裂紋或可能存在的裂紋由其他元件覆蓋時就已經出現。以所述方式可能的是，確定風能設備的鞏固需求，然而所述鞏固需求具有使得避免借助于提升機構對風能設備的耗費的固定的程度。由此，由于提供提升設備不是必要的，不僅用于鞏固風能設備的時間需求、而且成本耗費都明顯減少。而執行早期識別能夠以低的成本和時間耗費實現。
[0009]有利的實施方式尤其在從屬權利要求和下面的實施方案中得出。
[0010]一個或多個長度變化傳感器可選地每次安裝以用于執行早期識別并且與塔和基座連接，或者替選地僅一次安裝并且之后永久地處于其測量位置中。
[0011]根據方法的一個有利的改進形式，早期識別包括禁用風能設備、校準一個或多個長度變化傳感器、激活風能設備、開始測量塔運動、以及只要由一個或多個長度變化傳感器給出的值的波動低于預定的值、優選低于為Imm的值、尤其優選具有值0，就存儲測量到的塔運動。
[0012]早期識別還優選地包括當所存儲的塔運動具有為3mm或更小、尤其優選為Imm或更小的數值時，確定缺乏鞏固措施的必要性。在這種確定的塔運動的情況下假定，雖然基座和基座區段之間的力配合的損壞已經出現，然而總體上風能設備的穩固性仍是足夠的，以便能夠在沒有其他的保護措施的情況下繼續運行。
[0013]優選地，根據本發明的方法包括下述步驟:借助于減去多個長度變化傳感器(或一個長度變化傳感器)的彈性引起的偏移來補償所測量到的塔運動，并且存儲經過補償的塔運動。所述彈性引起的偏移的表現成塔壁的延伸的數值分別取決于所研究的設備類型，并且尤其也取決于塔直徑、壁厚和基座區段在基座中的插入深度(Einspanntiefe)，所述插入深度理解成塔錨定在基座中的深度。
[0014]更優選地,借助于一個或多個千分表(Messuhren)來測量塔運動,所述千分表優選借助于磁性支架安裝在風能設備的塔壁上、優選安裝在風能設備的外壁上或者與其從基座起接觸。這是優選的，因為測量人員因此不必承受主要存在于塔內部的安全危險。替選地，當測量能夠在不存在人的情況下實施時，例如在預先永久安裝的測量機構并且借助于遠程操作的情況下，安裝在風能設備的內部區域中是優選的。在該情況下，能夠在減少外部干擾影響的情況下執行早期識別。
[0015]在該方法的另一個優選的實施方式中，所述方法包括下述步驟:測量驅動風能設備的風速，并且當風速為7.5m/s或更大、優選為lOm/s或更大時執行早期識別。已經證明的是，測量結果的可靠性、并且尤其還有基于塔運動給出的信息在風速為7.5m/s或更大、優選為10m/s或更大時是非常好的。[0016]根據本發明的方法更優選地包括在測量塔運動期間監控風能設備的吊艙位置，當確定吊艙位置優選在5°或更大的范圍中改變時中斷對塔運動的測量過程，將一個或多個長度變化傳感器在塔的改變后的迎風側和/或改變后的背風側上根據吊艙位置的改變來重新定位，以及重新開始測量塔運動。為了使通過測量豎直的塔運動得到的信息盡可能最大化，根據所述實施方式要注意的是，在測量過程期間用于固定地與塔和基座連接的長度變化傳感器的條件保持恒定。如果吊艙位置發生改變，那么風來自于另一側并且塔壁的另一區段(即在新的迎風側或背風側上的另一區段)與事先安裝有傳感器的區段相比將更強地運動。現代的風能設備具有用于確定風向的傳感裝置和用于使吊艙位置匹配于可改變的風向的控制系統。優選地，對一個或多個長度變化傳感器的定位通過與控制系統或吊艙位置和/或風向的光學顯示器的通信來進行并且匹配于此。
[0017]優選地，測量塔運動的步驟實施三次并且包括形成對塔運動的已完成的三次測量的平均值的步驟。雖然測量常常也能夠多于三次進行，但是已證明的是，在合理的總的時間耗費的情況下根據三次重復測量提供高水平的信息。
[0018]根據本發明的方法優選地通過下述方式改進:制備的步驟包括制備設備基座的表面的內部部段和外部部段和/或包括例如借助于移除密封層或覆蓋層來露出基座材料，和/或用保護薄膜覆蓋塔壁的鄰接于基座設置的區域。
[0019]本發明通過下述方式在開始提及的類型的方法中根據第二方面實現其所基于的目的:引入多個孔的步驟包括沿著在風能設備的塔外的環周引入10至40個孔、優選20個孔，以及沿著在風能設備的塔內的環周引入10至40個孔、優選20個孔。
[0020]根據本發明的第二方面的特征和實施方式同時是本發明的根據(在更上文中描述的)第一方面的以及(在更下文中描述的)第三方面的有利的改進形式。已經令人驚奇地證實，從基座表面向下引入的用于實施注射法的孔的數量對鞏固的質量具有決定性的影響。如果相鄰的注射孔之間的間距過大，那么在孔之間水平伸展的基座損壞、間隙或裂紋可能不會由注射孔達到并且隨后不會或僅不充分地由填充材料填充。如果相鄰的注射孔之間的間距選擇得過小，就必須承受用于安放孔的過大的工作耗費和時間耗費。因此，尤其優選地，取決于設備直徑來設置孔的在上文中提及的數量。此外，證實為尤其有利的是，不僅從設備塔的外部、而且從設備塔的內部向下鉆孔到基座中，因為由此實現注射入口的均勻的分布，并且同時能夠發現一相對于基座的橫截面一在外部和向內部延伸的基座損壞、間隙或裂紋以用于用注射材料填充。
[0021]優選地，該方法包括下述步驟:
[0022]-用內窺鏡檢查每個引入到基座中的孔；
[0023]-確定:孔是否延伸直至風能設備的錨定區段；并且
[0024]-確定:孔是否不具有污物，尤其是呈水和/或顆粒的形式的污物。
[0025]該方法通過下述方式有利地改進:所述方法包括一個、多個或全部下述步驟:
[0026]-當確定污物時，借助于沖洗和/或吹掃來清潔孔，
[0027]-當孔還沒有延伸直至風能設備的錨定區段時，增大孔深，
[0028]-重復用內窺鏡檢查的步驟。
[0029]在此，用內窺鏡檢查具有雙重功能，所述雙重功能一方面能夠實現評定:風能設備的錨定區段是否由注射孔達到。另一方面，能夠實現評估:注射孔和所發現的空腔是否充分地不具有濕氣和污物，以便能夠引入注射材料，而不會在接下來的過程中危害硬化和可靠地形成力配合。
[0030]本發明通過下述方式根據本發明的第三方面實現其所基于的目的:作為可硬化的材料將低粘性的環氧樹脂、優選將耐高壓的和/或高抗張的和/或抗濕氣的環氧樹脂引入到多個孔中。根據本發明的第三方面的特征和實施方式同時是本發明的根據本發明的(在更上文描述的)第一和第二方面的改進形式。
[0031]將低粘性的性能在當前情況下理解成存在400mPa S、優選為350mPa s和更小、尤其優選在IOOmPa s和更小的范圍中的混合粘度。
[0032]在本文中將混合粘度理解成環氧樹脂在混合的、沒有硬化的狀態中在優選為18-25 °C的溫度下的粘度。
[0033]將耐高壓的性能在本文中理解成在硬化的狀態中、優選在7天之后在至少為4°C時，耐壓強度在35N/mm2或更大的范圍中、優選在45N/mm2或更大的范圍中、尤其優選在70N/mm2或更大的范圍中。耐壓強度的確定例如能夠根據DIN EN196T1或根據ASTM D695來進行。
[0034]將高抗張在本文中理解成在硬化的狀態中、優選在7天之后，拉伸強度為在35N/mm2或更大的范圍中、尤其優選在45N/mm2或更大的范圍中。拉伸強度的確定例如根據DIN53455或根據ASTM D-638來進行。
[0035]將抗濕氣的性能在本文中理解成抵抗吸水的特性。優選地，吸水在7天之后、在24小時的時間段中在持續的水接觸的情況下為2%的吸收或更少、優選為0.3%的吸收或更小。吸水的確定例如根據ASTM D-570來進行。監控吸收性能首先對于硬化期間的觀察時間段來說是重要的。只要環氧樹脂硬化，材料就能夠視作為是水密的。
[0036]優選的，本發明通過下述方式來改進:混合由兩種或多種組分構成的環氧樹脂。
[0037]優選地，在根據本發明的方法中再制備設備基座的表面的至少一個部段包括借助于用塑料改性的、水泥粘結的砂漿填充基座的露出的區域來對基座的表面重新成型。這種砂衆也稱作為PCC砂衆(Polymer Cement Concrete,聚合物水泥混凝土)。這種PCC砂衆的特別的優點在于，所述PCC砂漿也在動態的交變載荷下硬化，而不會喪失其功能。優選地，塑料改性的、水泥粘結的砂漿具有例如根據EN 12190確定的為45N/mm2或更大的耐壓強度和/或例如根據EN 13412確定的在20kN/mm2 (Gpa)或更大的范圍中的彈性模量。這種砂漿能夠選自根據DIN EN1504-3的R4級或根據DafStb保護和修理規則的載荷能力級M3。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]本發明在下文中根據優選的實施例參考本發明的不同的方面并且參考所附的附圖來詳細闡述。附圖示出:
[0039]圖1示出根據本發明的方法的流程圖的第一部分；并且
[0040]圖2示出根據本發明的方法的流程圖的第二部分。
【具體實施方式】
[0041]方法在步驟I中開始。此后首先作為步驟3禁用風能設備。在步驟5中將一個或多個長度變化傳感器可選地安裝在風能設備的塔壁上或安裝在基座上并且分別與其他的部分連接。此外，在步驟5中校準一個或多個長度變化傳感器。在步驟7中，進行風速的確定。可選地(沒有示出地)，在仍激活的風能設備中進行風速的確定，并且當在步驟9中測量到大于或等于7.5m/s、優選大于或等于lOm/s的風速時，那么才根據步驟3禁用風能設備。如果確定出小于7.5m/s或優選小于10m/s的速度,在步驟7中繼續確定風速。
[0042]如果存在足夠高的風速并且禁用風能設備，那么在步驟11中啟動風能設備并且通過長度變化傳感器來測量豎直的塔運動。同時或基本上同時在步驟15中開始對吊艙位置的改變進行監控或測量。在之后所示出的步驟中監控:是否出現吊艙的角度改變或位置改變。如果是這種情況，那么中斷測量并且針對新的吊艙位置重復步驟5至11。為此，必須在必要時將已安裝的長度改變傳感器拆卸并且重新安裝在新的迎風側或背風側。可選地，為此設有引導機械裝置以用于簡單地樞轉和重新定位傳感器。
[0043]對于在步驟13中在測量過程的整個時間期間確定吊艙的基本上恒定的角度或恒定的吊艙位置的情況，測量在步驟17中正常結束。在步驟19中借助于減去設備典型的并且預定的彈性引起的豎直的運動分量來進行對實際的豎直的塔運動的補償計算。
[0044]在步驟21中存儲步驟11至19中的(可選地)經過補償的測量結果，優選地通過存儲在電子數據載體上進行。
[0045]如果在步驟21中存儲的結果表示大于或等于3_、尤其優選大于或等于1_的豎直的塔運動，開始執行根據步驟101的鞏固措施(參見隨后的圖2)。如果在步驟21中存儲的值表示小于3_、優選小于1_的豎直的塔運動,那么在步驟25中輸出通知:不存在鞏固需求，并且該方法在步驟27中結束。
[0046]在圖2中示意地示出鞏固過程。首先，鞏固在步驟101中開始。步驟103示出制備風能設備的基座的表面的至少一個部段以用于安置鉆孔機構。在步驟105中將多個孔借助于鉆孔機構引入到準備好的表面中直至預定的深度、優選直至風能設備的基座區段的錨定區段。最晚至步驟105開始，應當禁用風能設備。可選地，緊接著根據步驟106、108、110、112的引入多個孔的是內窺鏡檢查過程。通過虛線作為步驟105b標識的內窺鏡檢查的步驟在步驟106中包括用內窺鏡檢查每個引入到基座中的孔、優選借助于插入光學內窺鏡來檢查。在此，內窺鏡具有雙重功能；如果在步驟108a中確定:還沒有達到預定的孔深、并且尤其是風能設備的基座區段的錨定區段，那么在步驟110中通過例如以預設的間隔重新安置鉆孔機構來增大孔深。
[0047]隨后,重新根據步驟106用內窺鏡檢查。如果在步驟108b中確定,安置的孔還沒有充分地移除水和/或污物，那么在步驟112中借助于沖洗和/或吹掃來進行對孔的重新清潔。隨后，重復根據步驟106的內窺鏡檢查過程。步驟108、108b能夠同時進行，步驟110、112優選依次進行。
[0048]在將孔引入到基座中并且可選地在根據步驟105b執行內窺鏡檢查過程之后，根據步驟107將注射材料填充到安置的孔中。優選借助于注射封隔器(Injeketionspackern)來開始。作為注射材料優選使用低粘性的、耐高壓的和高抗張的環氧樹脂。為此提供給本領域技術人員的例如是MC-Bauchemie公司的材料MC DUR1264FF或Sika Construction的
SIKADUR?35 H1-MOD-LV 以及 WEBAC Chemie 的 alternativ WEBAC?4170。此
夕卜，對于本領域技術人員容易可行的是，根據之前描述的標準并且必要時根據執行初步測試來選擇合適的環氧樹脂并且分別相應于有利的制造說明來準備。考慮分別規定的混合t匕、溫度和轉速，由兩個或更多的組分攪拌制造這種環氧樹脂并且借助于注射封隔器來注射。
[0049]在步驟109中確定，注射材料是否從其他的安置的注射開口中的一個中或者從露出的間隙中溢出。如果這不是這種情況，那么繼續或者重復步驟107。如果注射材料溢出，那么在步驟111中記錄，a)在哪里注入注射材料，和b)注射材料在哪里溢出。隨后，在步驟113中繼續用注射材料填充下一個、即優選相鄰的注射孔口。可選地，對每個安置的孔口執行類似于步驟107、109、111的方法。以這種方式記錄，填入的材料如何在基座表面之下擴散，這允許一方面得到關于注射材料的填充量的結論，并且另一方面得到關于填充材料的擴散路徑的結論。
[0050]如果在步驟115中確定，已經將注射材料填入到全部安置的孔中，那么在步驟117中控制，全部孔是否已經被完全填充或是否需要再次壓入。如果需要再次壓入，那么重復步驟107至117。由此確保完全壓入。
[0051]在步驟119中進行注射材料的硬化。步驟121包括再加工或再制備設備基座的表面的至少一個部段，尤其是其為了安置孔而露出的部段。這優選在步驟114中包括借助于用塑料改性的、水泥粘結的砂漿以及必要時其他的材料、例如粘附橋填充基座的露出的區域來對基座的表面重新成型。隨后，在步驟116中硬化砂漿或填充的材料并且在步驟118中激活風能設備。通過根據本發明提出的塑料改性的、水泥粘結的砂漿能夠同時執行二者，因為砂衆也能夠在動態載荷下實現功能可罪的硬化。最后，在步驟120中方法結束。
【權利要求】
1.一種用于鞏固風能設備、尤其是所述風能設備的基座區段與所述風能設備的基座的連接的方法，所述方法包括下述步驟: -執行鞏固措施，包括: -制備所述風能設備的基座的表面的至少一個部段以用于安置鉆孔機構； -借助于所述鉆孔機構將多個孔引入到制備好的表面中直至預定的深度、優選直至所述基座區段的錨定區段； -將能硬化的材料引入到多個所述孔中； -硬化在所述孔中引入的、所述能硬化的材料；并且 -再制備設備基座的表面的至少一個部段， 其特征在于， -在所述風能設備運行期間借助于測量塔運動來執行對所述風能設備的鞏固需求的早期識別。
2.根據權利要求1所述的方法， 其中所述早期識別包括: -借助于一個或多個長度變化傳感器測量相對于所述風能設備的所述基座的豎直的塔運動，所述長度變化傳感器定位在塔的迎風側和/或背風側上。
3.根據權利要求1或2所述的方法， 其中所述早期識別包括: -禁用所述風能設備； -校準一個或多個所述長度變化傳感器； -激活所述風能設備； -開始測量塔運動；以及 -只要由一個或多個長度變化傳感器輸出的值的波動小于預定值、優選小于為1mm的值、尤其優選具有值零，就存儲所測量到的塔運動。
4.根據權利要求3所述的方法， 其中所述早期識別包括: -當所存儲的塔運動小于3_、優選1_的數值時，確定缺乏鞏固措施的必要性。
5.根據權利要求3或4所述的方法， 包括下述步驟: -借助于減去所述長度變化傳感器的彈性引起的偏移來補償所測量到的塔運動；并且 -存儲經過補償的塔運動。
6.根據上述權利要求中任一項所述的方法， 其中借助于一個或多個千分表來進行對塔運動的測量，所述千分表優選借助于磁性支架尤其優選在內部安裝在所述風能設備的塔壁上或是借助于磁性支架尤其優選在內部安裝在所述風能設備的塔壁上的。
7.根據上述權利要求中任一項所述的方法， 包括下述步驟: -測量驅動所述風能設備的風速；并且 -當風速為7.5m/s或更大、優選為lOm/s或更大時，執行所述早期識別。
8.根據上述權利要求中任一項所述的方法， 包括下述步驟: -在測量所述塔運動期間監控所述風能設備的吊艙位置； -當確定所述吊艙位置優選在5°或更大的范圍中改變時，中斷對所述塔運動的測量過程； -根據吊艙位置的改變將一個或多個長度變化傳感器重新定位在塔的迎風側和/或背風側上；并且 -重新開始測量所述塔運動。
9.根據上述權利要求中任一項所述的方法， 其中測量所述塔運動的步驟執行三次，并且包括下述步驟: -形成對所述塔運動的三次完成的測量的平均值。
10.根據上述權利要求中任一項所述的方法， 其中制備的步驟 -包括制備所述設備基座的表面的外部部段和內部部段；和/或 -包括露出基座材料，例如借助于移除密封層或覆蓋層；和/或 -用保護薄膜覆蓋塔壁的鄰接于所述基座設置的區域。
11.根據權利要求1的前序部分或根據上述權利要求中任一項所述的方法， 其中引入多個所述孔的步驟包括沿著在所述風能設備的塔外的環周引入10至40個孔、優選20個孔，以及沿著在所述風能設備的塔內的環周引入10至30個孔、優選20個孔。
12.根據上述權利要求中任一項所述的方法， 包括下述步驟: -用內窺鏡檢查每個引入到所述基座中的孔； -確定:所述孔是否延伸直至所述風能設備的錨定區段；以及 -確定:所述孔是否不具有污物，尤其是呈水和/或顆粒的形式的污物。
13.根據權利要求12所述的方法， 包括一個或多個或全部下述步驟: -當確定污物時，借助于沖洗和/或吹掃來清潔所述孔； -當所述孔還沒有延伸直至所述風能設備的所述錨定區段時，增大孔深；和/或 -重復用內窺鏡檢查的步驟。
14.根據權利要求1的前序部分或者根據上述權利要求中任一項所述的方法， 其中作為能硬化的材料將低粘性的環氧樹脂、優選將耐高壓的和/或高抗張的和/或抗濕氣的環氧樹脂引入到多個所述孔中。
15.根據權利要求14所述的方法， 其中所述環氧樹脂由兩種或多種組分混合。
16.根據上述權利要求中任一項所述的方法， 其中再制備所述設備基座的表面的至少一個部段包括: -借助于用塑料改性的、水泥粘結的砂漿填充所述基座的露出的區域來對所述基座的表面重新成形。
【文檔編號】E02D27/42GK104011297SQ201280063991
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月29日 優先權日:2011年12月22日
【發明者】馬庫斯·福格爾 申請人:烏本產權有限公司