CN104595125A - 海上风力发电机组的六维安装装置 - Google Patents

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马春翔
钱超
陈康
陈伟聪
高峰
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Abstract

本发明提供了一种海上风力发电机组的六维安装装置,所述海上风力发电机组的六维安装装置包括定位机构、风机、六维并联机构和塔基平台,其中,所述六维并联机构通过定位机构固定在塔基平台上;所述风机穿过六维并联机构的中心,并通过六维并联机构固定在塔基平台上;所述六维并联机构的构成连接为6USP模式,即六维并联机构一共有六组支链,每组支链的上端为U型副连接,中间为球副连接,下端为移动副连接。本发明采用六维并联机构,实现了海上风力发电机组的迅速定位和安装,横向液压杆组工作时可以提供较大的扭矩,使风机塔筒法兰上的螺栓孔同塔基上的螺栓孔迅速找正。

Description

海上风力发电机组的六维安装装置
技术领域
本发明涉及一种六维安装装置,具体地,涉及一种海上风力发电机组的六维安装装置。
背景技术
海上大功率风力发电装置包括海上基础平台和风力发电机两大部分。海上风力发电机组由起重船整体起吊并运至海中风机基础平台上,然后将风机塔架的下端和海上基础平台平稳地定位和对接,最后将两部分紧固以完成设置。但是在接近基础平台的过程中,由于风机自重达数百吨,在海浪的颠簸和海风的作用下,风机塔筒上的法兰孔与塔基平台上的法兰孔采用常规手段难以对准,不仅影响到风机在基础平台上的快速固定安装,可能还会引起风机和基础平台之间的剧烈冲击和碰撞,从而损坏造价昂贵的风机,影响到整个风电场的建设。
经过对现有技术的检索发现,一种海上风力发电机组整体安装自动定位对中装置(中国专利的申请号为200920157232.2)存在以下不足:一,该自动定位对中装置的缓冲和定位功能是通过两个不同的机构来实现,结构比较复杂,同时缓冲缸的增多大大提高了设备的生产成本。二,风机塔筒与基础平台对中时,在海浪的颠簸和海风的作用下,法兰螺栓孔对中时发生扭转,而该专利的切向定位装置不能实现大角度的扭转,同时存在工作死角。三,上部吊架机构尺寸较大,需要提前套在风机底部,起重船吊起风机塔筒时需要同时吊起上部吊架机构,对运输带来困难。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供了一种新型海上风力发电机组的六维安装装置。
根据本发明的一个方面,提供一种海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述海上风力发电机组的六维安装装置包括定位机构、风机、六维并联机构和塔基平台,其中,所述六维并联机构通过定位机构固定在塔基平台上;所述风机穿过六维并联机构的中心,并通过六维并联机构固定在塔基平台上;所述六维并联机构的构成连接为6USP模式,即六维并联机构一共有六组支链,每组支链的上端为U型副连接,中间为球副连接,下端为移动副连接。
优选地,所述海上风力发电机组的六维安装装置还包括起重船,所述起重船包括起重船平台、升降液压系统、钢丝绳、起重船塔吊滑轨和钢丝绳盘轮,其中,所述起重船塔吊滑轨沿X方向在起重船平台上移动,所述起重船塔吊滑轨的上表面有突起的连接孔,所述升降液压系统与起重船塔吊滑轨上的连接孔形成转动副,所述钢丝绳的一端通过升降液压系统上方的转轮与平衡梁的上端相连接,钢丝绳的另一端缠绕在钢丝绳盘轮上。
优选地,所述定位机构包括定位环和定位圆柱,其中,所述定位环为三个扇形垫块,所述塔基平台的上表面有圆环凸台,所述定位环与圆环凸台同心安装并固定在塔基平台上,所述定位圆柱固定安装在定位机构的中心处。
优选地,所述六维并联机构包括横向液压杆组和纵向液压杆组,所述纵向液压杆组设置在所述上部夹紧装置的轴向上,所述横向液压杆组设置在所述上部夹紧装置的轴向上;所述横向液压杆组包括第一液压杆组、第二液压杆组以及第三液压杆组;所述纵向液压杆组包括第四液压杆组、第五液压杆组以及第六液压杆组;所述液压杆组包括缸体、活塞杆以及连杆,所述连杆的一端与活塞杆形成球铰连接。
优选地,所述上部夹紧装置的侧面沿轴向设置有第一连接孔、第二连接孔以及第三连接孔;所述上部夹紧装置的下表面设置有第四连接孔、第五连接孔以及第六连接孔;所述塔基平台的上表面有三个竖起的圆柱,所述第一液压杆组、第二液压杆组以及第三液压杆组的缸体一端与所述圆柱上端固连,所述第一液压杆组、第二液压杆组以及第三液压杆组的连杆一端与所述上部夹紧装置的侧面连接孔形成U型副连接。
优选地,所述第四液压杆组、第五液压杆组以及第六液压杆组的缸体一端分别与下部圆环固连,所述第四液压杆组、第五液压杆组以及第六液压杆组的连杆一端与所述上部夹紧装置的下表面连接孔形成U型副连接。
优选地,所述下部圆环与定位环同圆心,并且通过销定位到定位环上,并且通过夹紧合页固定安装在定位机构的定位环上,所述风机的风机塔筒穿过上部夹紧装置的中心,并通过上部夹紧装置固定。
优选地,所述风机塔筒的底端设有法兰盘,所述法兰盘与风机塔筒一体形成,所述法兰盘上设有法兰螺栓孔,所述法兰螺栓孔的中心安装视频传感器灯筒,所述法兰盘底面上设有定位孔,所述的定位孔中心处设有定位孔视频传感器灯筒,所述定位圆柱的顶部中心处设有定位孔视频传感器摄像头,所述塔基平台的法兰螺栓孔上安装有法兰螺栓孔视频传感器摄像头。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:一,本发明采用六维并联机构,实现了海上风力发电机组安装时的迅速定位和安装,六维并联机构具有承载能力强、高刚度、精度高、动力性能好、容易控制等优点;二,六维并联机构实现了风机塔筒的定位、缓冲一体化,降低了制造成本;三,横向液压杆组和纵向液压杆组配合工作可以实现风机塔筒扭转偏差的矫正,同时横向液压杆组工作时可以提供较大的扭矩,提高了上部夹紧装置角度的调整效率,节约了时间,使风机塔筒法兰上的螺栓孔同塔基上的螺栓孔迅速找正。纵向液压杆组可以调节风机塔筒安装的角度,还能在风机塔筒下降时起到缓冲的作用,减小风机塔筒同塔基的碰撞冲击;四,本发明采用两组视频传感器,每组视频传感器包括一个视频传感器摄像头和一个视频传感器灯筒,塔基平台的定位柱中心的视频传感器可以是风机塔筒中心定位,而塔基平台上的法兰螺纹孔上的视频传感器可以实现风机塔筒的法兰螺纹孔的对中。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的整体示意图;
图2为本发明的六维并联机构的结构示意图;
图3为本发明的液压杆组机构示意图;
图4为本发明的定位机构的结构示意图。
图5为本发明的上部夹紧装置的局部示意图。
图中:1为塔基平台、2为定位环、3为下部圆环、4为纵向液压杆组、5为横向液压杆组、6为上部夹紧装置、7为风机塔筒、8为平衡梁、9为风机扇叶、10为升降液压系统、11为钢丝绳、12为起重船塔吊滑轨、13钢丝绳盘轮、14为起重船、31为第一液压缸组、32为第二液压缸组、33为第三液压缸组、16为左半夹紧装置、17为右半夹紧装置、21为第四液压缸组、22为第五液压缸组、23为第六液压缸组、18为圆环凸台、19为定位圆柱、24为法兰螺栓孔视频传感器摄像头、25为视频传感器灯筒、26为定位孔、27为定位孔视频传感器灯筒、28为定位孔视频传感器摄像头,41为第一连接孔、42为第二连接孔、43为第三连接孔、45为第五连接孔、46为第六连接孔、47为法兰盘。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图4所示,本实施例包括定位机构、风机、六维并联机构和塔基平台1,其中,所述六维并联机构通过定位机构固定在塔基平台1上;所述风机穿过六维并联机构的中心,并通过六维并联机构固定在塔基平台1上;所述六维并联机构的构成连接为6USP(其中U指U型副,S指球副,P指移动副,U、S、P都是机械领域的通用代号)模式,即六维并联机构一共有六组支链,每组支链的上端为U型副连接,中间为球副连接,下端为移动副连接。
本实施例还包括起重船14,所述起重船14包括起重船平台、升降液压系统10、钢丝绳11、起重船塔吊滑轨12和钢丝绳盘轮13,其中,所述起重船塔吊滑轨12可以沿X方向在起重船平台上移动,所述起重船塔吊滑轨12的上表面有突起的连接孔,所述升降液压系统10与起重船塔吊滑轨12上的连接孔形成转动副,所述钢丝绳11的一端通过升降液压系统上方的转轮与平衡梁8上端相连接,钢丝绳11的另一端缠绕在钢丝绳盘轮13上。塔基平台1的上表面设有圆环凸台18。
所述定位机构包括定位环2和定位圆柱19,其中,所述定位环2为三个扇形垫块,所述塔基平台1的上表面有圆环凸台18,所述定位环2与圆环凸台18同心安装并固定在塔基平台1上,所述定位圆柱19固定安装在定位机构的中心处。
所述风机包括风机扇叶9、风机塔筒7和平衡梁8,所述风机扇叶9安装在风机塔筒7的顶部,并可以绕Y轴转动,所述平衡梁8夹紧在风机塔筒7的上端,且在风机扇叶9的下方,所述风机塔筒7穿过上部夹紧装置6的中心,并通过六维并联机构的调节与定位圆柱19对准固定。
所述六维并联机构包括横向液压杆组5和纵向液压杆组4,所述纵向液压杆组4设置在所述上部夹紧装置6的轴向上,所述横向液压杆组5设置在所述上部夹紧装置6的轴向上。所述横向液压杆组5包括第一液压杆组31、第二液压杆组32以及第三液压杆组33;所述纵向液压杆组4包括第四液压杆组21、第五液压杆组22以及第六液压杆组23;所述横向液压杆组5的结构和纵向液压杆组4的结构相同,都包括缸体36、活塞杆35以及连杆34,所述连杆34的一端与活塞杆35形成球铰连接。
如图3所示,所述上部夹紧装置6的侧面沿轴向设置有第一连接孔41、第二连接孔42以及第三连接孔43;所述上部夹紧装置6的下表面设置有第四连接孔、第五连接孔45以及第六连接孔46;所述塔基平台1的上表面有三个竖起的圆柱,所述第一液压杆组31、第二液压杆组32以及第三液压杆组33的缸体36一端与所述圆柱上端固连,所述第一液压杆组31、第二液压杆组32以及第三液压杆组33的连杆34一端与所述上部夹紧装置6的侧面连接孔形成U型副连接。
所述第四液压杆组21、第五液压杆组22以及第六液压杆组23的缸体36一端分别与下部圆环3固连,所述第四液压杆组21、第五液压杆组22以及第六液压杆组23的连杆34一端与所述上部夹紧装置6的下表面连接孔形成U型副连接。
所述下部圆环3与定位环2同圆心,并且通过销定位到定位环2上,并且通过夹紧合页15固定安装在定位机构的定位环上,所述风机的风机塔筒7穿过上部夹紧装置6的中心,并通过上部夹紧装置6固定。
所述上部夹紧装置6包括左半夹紧装置16和右半夹紧装置17,所述左半夹紧装置16和右半夹紧装置17通过螺栓连接并禁锢在风机塔筒上。
如图4所示,所述风机塔筒7的底端设有法兰盘47,所述法兰盘与风机塔筒7一体形成,所述法兰盘上设有法兰螺栓孔,所述法兰螺栓孔的中心安装视频传感器灯筒25,所述法兰盘底面上设有定位孔26,所述的定位孔26中心处设有定位孔视频传感器灯筒27,所述定位圆柱19的顶部中心处设有定位孔视频传感器摄像头28,所述塔基平台1的法兰螺栓孔上安装有法兰螺栓孔视频传感器摄像头24。
本实施例的工作过程如下:在码头的陆地上将风机组装完毕,然后起重船将风机吊到塔基上方,起重船的液压缸控制风机在Y轴方向的运动,而起重船塔吊滑轨控制风机在X轴方向的运动,钢丝绳则控制风机在Z轴方向的升降运动,由此将风机运载到合适的位置。由其他起重机将六维并联机构运输到塔基上。首先将定位块通过精加工过的小凸台定位安装到塔基上,然后采用两销一面的定位要求,将六维并联机构的下部圆环定位。然后由横向液压杆组和纵向液压杆组完成塔基平台和上部夹紧装置之间的连接。最后将上部夹紧装置夹紧在风机塔筒上。由此完成六维并联机构同风机塔筒和塔基的连接。起重船的液压缸、滑轨和钢丝绳控制风机的前后、左右和升降运动。再通过定位孔和法兰螺栓孔中的传感器来控制六维并联机构的运动,实现风机塔筒安装时偏移角度的矫正和中心位置对正,同时实现风机塔筒下降时的缓冲,从而实现风机塔筒的位置的迅速找正和安装,同时减小了风机下降时,风机底部同塔基的碰撞冲击。综上所述,本发明采用六维并联机构,实现了海上风力发电机组的迅速定位和安装,横向液压杆组工作时可以提供较大的扭矩,使风机塔筒法兰上的螺栓孔同塔基上的螺栓孔迅速找正。纵向液压杆组在风机塔筒下降时能够起到缓冲的作用,减小风机塔筒同塔基的碰撞冲击。此风力发电机组安装装置具有承载能力强、高刚度、精度高、动力性能好、容易控制等优点,能够实现风机塔筒的定位、缓冲一体化,大大降低了制造成本。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述海上风力发电机组的六维安装装置包括定位机构、风机、六维并联机构和塔基平台,其中,所述六维并联机构通过定位机构固定在塔基平台上;所述风机穿过六维并联机构的中心,并通过六维并联机构固定在塔基平台上;所述六维并联机构的构成连接为6USP模式,即六维并联机构一共有六组支链,每组支链的上端为U型副连接,中间为球副连接,下端为移动副连接。
2.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述海上风力发电机组的六维安装装置还包括起重船,所述起重船包括起重船平台、升降液压系统、钢丝绳、起重船塔吊滑轨和钢丝绳盘轮,其中,所述起重船塔吊滑轨沿X方向在起重船平台上移动,所述起重船塔吊滑轨的上表面有突起的连接孔,所述升降液压系统与起重船塔吊滑轨上的连接孔形成转动副,所述钢丝绳的一端通过升降液压系统上方的转轮与平衡梁的上端相连接,钢丝绳的另一端缠绕在钢丝绳盘轮上。
3.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述定位机构包括定位环和定位圆柱,其中,所述定位环为三个扇形垫块,所述塔基平台的上表面有圆环凸台,所述定位环与圆环凸台同心安装并固定在塔基平台上,所述定位圆柱固定安装在定位机构的中心处。
4.根据权利要求1所述的海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述六维并联机构包括横向液压杆组和纵向液压杆组,所述纵向液压杆组设置在所述上部夹紧装置的轴向上,所述横向液压杆组设置在所述上部夹紧装置的轴向上;所述横向液压杆组包括第一液压杆组、第二液压杆组以及第三液压杆组;所述纵向液压杆组包括第四液压杆组、第五液压杆组以及第六液压杆组;所述液压杆组包括缸体、活塞杆以及连杆,所述连杆的一端与活塞杆形成球铰连接。
5.根据权利要求4所述的海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述上部夹紧装置的侧面沿轴向设置有第一连接孔、第二连接孔以及第三连接孔;所述上部夹紧装置的下表面设置有第四连接孔、第五连接孔以及第六连接孔;所述塔基平台的上表面有三个竖起的圆柱,所述第一液压杆组、第二液压杆组以及第三液压杆组的缸体一端与所述圆柱上端固连,所述第一液压杆组、第二液压杆组以及第三液压杆组的连杆一端与所述上部夹紧装置的侧面连接孔形成U型副连接。
6.根据权利要求5所述的海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述第四液压杆组、第五液压杆组以及第六液压杆组的缸体一端分别与下部圆环固连,所述第四液压杆组、第五液压杆组以及第六液压杆组的连杆一端与所述上部夹紧装置的下表面连接孔形成U型副连接。
7.根据权利要求6所述的海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述下部圆环与定位环同圆心,并且通过销定位到定位环上,并且通过夹紧合页固定安装在定位机构的定位环上,所述风机的风机塔筒穿过上部夹紧装置的中心,并通过上部夹紧装置固定。
8.根据权利要求7所述的海上风力发电机组的六维安装装置,其特征在于,所述风机塔筒的底端设有法兰盘,所述法兰盘与风机塔筒一体形成,所述法兰盘上设有法兰螺栓孔,所述法兰螺栓孔的中心安装视频传感器灯筒,所述法兰盘底面上设有定位孔,所述的定位孔中心处设有定位孔视频传感器灯筒,所述定位圆柱的顶部中心处设有定位孔视频传感器摄像头,所述塔基平台的法兰螺栓孔上安装有法兰螺栓孔视频传感器摄像头。
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