CN108374401B - 一种风电安装船桩腿加长装置及其安装方法 - Google Patents

一种风电安装船桩腿加长装置及其安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风电安装船桩腿加长装置，包括原桩腿，原桩腿为空心柱状体，在原桩腿的上端固定连接下法兰，在下法兰的中心孔中穿装纵截面为“T”字形的中法兰，中法兰下端凸肩的上平面与下法兰的下平面相密封贴合；中法兰上端固定连接开有上大下小直径中心孔的阶梯圆柱形加长管，中法兰下端中心孔中径向固定连接有顶部基座，原桩腿空心中径向固定连接有底部基座，顶部基座和底部基座之间设置有提升装置。本发明还提供了风电安装船桩腿加长装置的安装方法，通过法兰连接、提升装置使桩腿能够增长，并保证了桩腿的整体水密性，从而能够让风电安装船适合深海安装作业，具有很好的实用性。

Description

一种风电安装船桩腿加长装置及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种风电安装船桩腿加长装置及其安装方法，属于海上风电安装船技术领域。
背景技术
随着环保问题的日益加剧和能源供应的不足，风能作为一种绿色能源越来越受到重视。由于海上风况远远优于陆地，风力发电正逐渐由陆地延伸到海上，海上风能的开发和利用已经成为世界新能源发展的亮点。
风电安装船作为建设海上风电场的关键装备，其开发利用也引起关注与重视。风电安装船是一种全新的海洋工程船舶，主要用于海上风电设备的运输和吊装，它将运输船、海上作业平台、起重船以及生活供给船的各项功能融为一体，可以独立完成上述运输和安装作业，因此风电安装船在海洋风电安装中得到广泛应用。其工作原理为：船体通过升降系统将桩腿伸入海底，当桩腿到达海底时，能将船身升离水面一定距离以承载船体重量，为海上风电设备的安装提供一个平稳的工作平台。然而，随着风机安装深度越来越深，而现有的风电安装船已经不能满足风机的深海安装。传统的接桩是采用焊接的方式，桩腿材料为超厚的超高强度钢，焊接和安装难度大，容易产生裂纹及变形。
发明内容
本发明的目的是为了方便风机深海安装，将风电安装船的桩腿增长后进行深海安装，同时针对现有技术中焊接变形过大对桩腿建造强度的影响，提供一种风电安装船桩腿加长装置及其安装方法。本发明具有制造工艺简单且成本低、锁紧、解锁操作简便快捷的特点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种风电安装船桩腿加长装置，包括原桩腿，所述原桩腿为空心柱状体，在所述原桩腿的上端固定连接开有直径小于所述原桩腿空心内径的中心孔的下法兰，在所述下法兰的中心孔中穿装开有中心孔且纵截面为“T”字形的中法兰，所述中法兰下端凸肩的上平面与所述下法兰的下平面相密封贴合，并通过各自平面沿圆周设有的若干同轴线同直径的通孔和螺栓相连接；所述中法兰上端固定连接开有上大下小直径中心孔的阶梯圆柱形加长管，所述中法兰下端中心孔中径向固定连接有顶部基座，所述原桩腿空心中径向固定连接有底部基座，所述顶部基座和底部基座之间设置有提升装置。
进一步，所述下法兰为圆环状体，圆环壁的平面上沿圆周均布有若干通孔，或为开有大小直径阶梯中心孔的圆柱体，大直径中心孔与小直径中心孔之间形成的平面上沿周围均布有若干通孔。
进一步，所述加长管依次由大直径的上加长管，上法兰和小直径的下加长管固定连接构成，其中所述上法兰为开有上大下小中心孔的阶梯圆柱体，大小直径中心孔之间形成的平面上沿圆周均布有若干与所述下法兰同轴线同直径的通孔，所述上加长管一端与所述上法兰的大直径端相连接，另一端通过法兰与风电安装船相连接，所述下加长管一端与所述上法兰的小直径端相连接，另一端与所述中法兰相连接。
进一步，所述上法兰的通孔中安置有密封螺栓。
进一步，所述顶部基座由至少两根工字钢成十字形与所述中法兰中心孔壁相连接；所述顶部基座中央还设置有顶部加强部件。
进一步，所述底部基座由至少两根工字钢成十字形与所述原桩腿内壁相连接；所述底部基座中央还设置有底部加强部件。
进一步，所述原桩腿内壁上还竖直设置有至少一条导轨凸块，所述中法兰下端凸肩外圆面上设置有与所述导轨凸块相啮合的导轨凹槽。通过导轨凸块和导轨凹槽的配合起到很好的导向作用，保证桩腿的精度。
进一步，所述提升装置为单作用液压油缸，其中油缸固定安装在所述底部基座上，活塞杆与固定安装在所述顶部基座上的球铰接头铰接。
进一步，所述固定连接为焊接连接。
作为优选，技术方案中的所述上法兰、所述中法兰以及所述下法兰，优选为对焊法兰，其用螺栓连接时采用高强度螺栓并设有防水材料。对焊法兰在法兰与管壁焊接处到法兰盘有一段长而倾斜的高颈，此段高颈的壁厚沿高度方向逐渐过渡到管壁厚度，改变了应力的不延续性，因而增加了法兰强度，对桩腿的深海作业极为有利。
本发明的一种风电安装船桩腿加长装置的安装方法，包括如下步骤：
第一步：将所述底部基座径向固定连接在所述原桩腿内壁上,将所述顶部基座径向固定连接在所述中法兰下端中心孔中；
第二步：将提升装置的一端与所述底部基座连接，另一端与所述顶部基座连接；
第三步：将所述中法兰下端凸肩的上平面与所述下法兰的下平面相密封贴合，并通过各自平面沿圆周设有的若干同轴线同直径的通孔和螺栓相连接；
第四步：将所述下法兰与所述原桩腿固定连接；
第五步：将所述加长管的小直径端与所述中法兰固定连接；
第六步：当不需要加长时，打开所述中法兰与所述下法兰之间的连接螺栓，将所述加长管的小直径端插入所述原桩腿的空心内，使得所述加长管的阶梯下表面与所述下法兰的上表面相密封贴合并通过螺栓固定连接。
当需要加上时，打开所述加长管的阶梯下表面与所述下法兰的上表面的连接，通过所述提升装置使得所述加长管伸出，进而所述中法兰下端凸肩的上平面与所述下法兰的下平面相密封贴合并通过螺栓固定连接。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明提供的风电安装船桩腿加长装置及其安装方法，通过法兰连接、提升装置使桩腿能够增长，并保证了桩腿的整体水密性，从而能够让风电安装船适合深海安装作业，具有很好的现实意义，该装置操作简单，拆卸方便，接合强度高，可重复使用，成本低廉，具有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明实施例加长管剖视图；
图2是本发明实施例加长管俯视图；
图3是本发明实施例原桩腿剖视图；
图4是本发明实施例原桩腿俯视图；
图5是本发明实施例桩腿不加长状态示意图；
图6是本发明实施例桩腿加长状态示意图；
图7是本发明实施例上法兰剖视图；
图8是本发明实施例上法兰俯视图；
图9是本发明实施例下法兰剖视图；
图10是本发明实施例下法兰俯视图；
图11是本发明实施例中法兰剖视图；
图12是本发明实施例中法兰俯视图；
图中：1为加长管，11为上加长管，12为上法兰，13为中法兰，15为下加长管，16为密封螺栓，17为导轨凸块，2为提升装置，22为顶部基座，23为顶部加强部件，24为底部加强部件，25为底部基座，26为球铰接头，3为原桩腿，32为下法兰，33为导轨凹槽。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和方向术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
如图6所示，为本发明的一种风电安装船桩腿加长装置，包括原桩腿3，所述原桩腿3为空心柱状体，在所述原桩腿3的上端固定连接开有直径小于所述原桩腿3空心内径的中心孔的下法兰32，在所述下法兰32的中心孔中穿装开有中心孔且纵截面为“T”字形的中法兰13，所述中法兰13下端凸肩的上平面与所述下法兰32的下平面相密封贴合，并通过各自平面沿圆周设有的若干同轴线同直径的通孔和螺栓相连接；所述中法兰13上端固定连接开有上大下小直径中心孔的阶梯圆柱形加长管1，所述中法兰13下端中心孔中径向固定连接有顶部基座22，所述原桩腿3空心中径向固定连接有底部基座25，所述顶部基座22和底部基座25之间设置有提升装置2。
如图9和图10所示，所述下法兰32为开有大小直径阶梯中心孔的圆柱体，大直径中心孔与小直径中心孔之间形成的平面上沿周围均布有若干通孔。
如图1、图7和图8所示，所述加长管1依次由大直径的上加长管11，上法兰12和小直径的下加长管15固定连接构成，其中所述上法兰12为开有上大下小中心孔的阶梯圆柱体，大小直径中心孔之间形成的平面上沿圆周均布有若干与所述下法兰32同轴线同直径的通孔，所述上加长管11一端与所述上法兰12的大直径端相连接，另一端通过法兰与风电安装船相连接，所述下加长管15一端与所述上法兰12的小直径端相连接，另一端与所述中法兰13相连接。
如图1所示，所述上法兰12的通孔中安置有密封螺栓16。
如图1和图2所示，所述顶部基座22由至少两根工字钢成十字形与所述中法兰13中心孔壁相连接；所述顶部基座22中央还设置有顶部加强部件23。
如图3和图4所示，所述底部基座25由至少两根工字钢成十字形与所述原桩腿3内壁相连接；所述底部基座25中央还设置有底部加强部件24。
如图5、图6和图11、图12所示，所述原桩腿3内壁上还竖直设置有至少一条导轨凸块17，所述中法兰13下端凸肩外圆面上设置有与所述导轨凸块17相啮合的导轨凹槽33。
如图5和图6所示，所述提升装置2为单作用液压油缸，其中油缸固定安装在所述底部基座25上，活塞杆与固定安装在所述顶部基座22上的球铰接头26铰接。
所述固定连接为焊接连接。
本发明的一种风电安装船桩腿加长装置的安装方法，步骤是：
第一步：将所述底部基座25径向固定连接在所述原桩腿3内壁上,将所述顶部基座22径向固定连接在所述中法兰13下端中心孔中；
第二步：将提升装置2的一端与所述底部基座25连接，另一端与所述顶部基座22连接；
第三步：将所述中法兰13下端凸肩的上平面与所述下法兰32的下平面相密封贴合，并通过各自平面沿圆周设有的若干同轴线同直径的通孔和螺栓相连接；
第四步：将所述下法兰32与所述原桩腿3固定连接；
第五步：将所述加长管1的小直径端与所述中法兰13固定连接。
如图5所示，当不需要加长时，打开所述中法兰13与所述下法兰32之间的连接螺栓，将所述加长管1的小直径端插入所述原桩腿3的空心内，使得所述加长管1的阶梯下表面与所述下法兰32的上表面相密封贴合并通过螺栓固定连接；
如图6所示，当需要加上时，打开所述加长管1的阶梯下表面与所述下法兰32的上表面的连接，通过所述提升装置2使得所述加长管1伸出，进而所述中法兰13下端凸肩的上平面与所述下法兰32的下平面相密封贴合并通过螺栓固定连接。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种风电安装船桩腿加长装置，包括原桩腿(3)，其特征在于，所述原桩腿(3)为空心柱状体，在所述原桩腿(3)的上端固定连接开有直径小于所述原桩腿(3)空心内径的中心孔的下法兰(32)，在所述下法兰(32)的中心孔中穿装开有中心孔且纵截面为“T”字形的中法兰(13)，所述中法兰(13)下端凸肩的上平面与所述下法兰(32)的下平面相密封贴合，并通过各自平面沿圆周设有的若干同轴线同直径的通孔和螺栓相连接；所述中法兰(13)上端固定连接开有上大下小直径中心孔的阶梯圆柱形加长管(1)，所述中法兰(13)下端中心孔中径向固定连接有顶部基座(22)，所述原桩腿(3)空心中径向固定连接有底部基座(25)，所述顶部基座(22)和底部基座(25)之间设置有提升装置(2)。
2.根据权利要求1所述风电安装船桩腿加长装置，其特征在于，所述下法兰(32)为圆环状体，圆环壁的平面上沿圆周均布有若干通孔，或为开有大小直径阶梯中心孔的圆柱体，大直径中心孔与小直径中心孔之间形成的平面上沿周围均布有若干通孔。
3.根据权利要求1所述风电安装船桩腿加长装置，其特征在于，所述阶梯圆柱形加长管(1)依次由大直径的上加长管(11)，上法兰(12)和小直径的下加长管(15)固定连接构成，其中所述上法兰(12)为开有上大下小中心孔的阶梯圆柱体，大小直径中心孔之间形成的平面上沿圆周均布有若干与所述下法兰(32)同轴线同直径的通孔，所述上加长管(11)一端与所述上法兰(12)的大直径端相连接，另一端通过法兰与风电安装船相连接，所述下加长管(15)一端与所述上法兰(12)的小直径端相连接，另一端与所述中法兰(13)相连接。
4.根据权利要求3所述风电安装船桩腿加长装置，其特征在于，所述上法兰(12)的通孔中安置有密封螺栓(16)。
5.根据权利要求1所述风电安装船桩腿加长装置，其特征在于，所述顶部基座(22)由至少两根工字钢成十字形与所述中法兰(13)中心孔壁相连接；所述顶部基座(22)中央还设置有顶部加强部件(23)。
6.根据权利要求1所述风电安装船桩腿加长装置，其特征在于，所述底部基座(25)由至少两根工字钢成十字形与所述原桩腿(3)内壁相连接；所述底部基座(25)中央还设置有底部加强部件(24)。
7.根据权利要求1所述风电安装船桩腿加长装置，其特征在于，所述原桩腿(3)内壁上还竖直设置有至少一条导轨凸块(17)，所述中法兰(13)下端凸肩外圆面上设置有与所述导轨凸块(17)相啮合的导轨凹槽(33)。
8.根据权利要求1所述风电安装船桩腿加长装置，其特征在于，所述提升装置(2)为单作用液压油缸，其中油缸固定安装在所述底部基座(25)上，活塞杆与固定安装在所述顶部基座(22)上的球铰接头(26)铰接。
9.根据权利要求1所述风电安装船桩腿加长装置，其特征在于，所述固定连接为焊接连接。
10.一种根据权利要求1至9任意一项所述的风电安装船桩腿加长装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：将所述底部基座(25)径向固定连接在所述原桩腿(3)内壁上,将所述顶部基座(22)径向固定连接在所述中法兰(13)下端中心孔中；
第二步：将提升装置(2)的一端与所述底部基座(25)连接，另一端与所述顶部基座(22)连接；
第三步：将所述中法兰(13)下端凸肩的上平面与所述下法兰(32)的下平面相密封贴合，并通过各自平面沿圆周设有的若干同轴线同直径的通孔和螺栓相连接；
第四步：将所述下法兰(32)与所述原桩腿(3)固定连接；
第五步：将所述阶梯圆柱形加长管(1)的小直径端与所述中法兰(13)固定连接；
第六步：当不需要加长时，打开所述中法兰(13)与所述下法兰(32)之间的连接螺栓，将所述阶梯圆柱形加长管(1)的小直径端插入所述原桩腿(3)的空心内，使得所述阶梯圆柱形加长管(1)的阶梯下表面与所述下法兰(32)的上表面相密封贴合并通过螺栓固定连接；
当需要加长时，打开所述阶梯圆柱形加长管(1)的阶梯下表面与所述下法兰(32)的上表面的连接，通过所述提升装置(2)使得所述阶梯圆柱形加长管(1)伸出，进而所述中法兰(13)下端凸肩的上平面与所述下法兰(32)的下平面相密封贴合并通过螺栓固定连接。
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