CN111977513B - 一种用于风电单桩的多功能重型支承设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风电单桩的多功能重型支承设备，包括底座、置于底座上的驱动组件以及置于驱动组件上方的支撑座，支撑座的上端两侧分别设有调节座，两调节座上均设有圆弧面，两调节座上的圆弧面形成容风电单桩卡入的槽口，支撑座内的中心位置可上下升降的转动组件，调节座上均具有支撑组件，两支撑组件以转动组件为中心呈轴对称设置；当转动组件降至支撑座上端面的下方时，风电单桩卡设在槽口内并通过两侧的支撑组件支撑固定；当转动组件升至支撑座上端面的上方时，风电单桩随着转动组件的转动而与支撑组件形成整体式转动。本发明的优点在于：在保证风电单桩转动稳定性的同时，保证风电单桩表面质量。

Description

一种用于风电单桩的多功能重型支承设备及其控制方法

技术领域：

本发明涉及风电单桩领域，具体地说是一种用于风电单桩的多功能重型支承设备及其控制方法。

背景技术：

海上风电是重要的新能源技术，海上风电机组基础设计和施工是海上风电场建设的关键技术之一，风电单桩是海上风电机组的长悬臂结构，在波浪流荷载的反复作用下，容易产生较大的疲劳累计损伤，随着海上风电机组单机容量的不断增加，为了适应复杂的海洋水文地质及自然他条件，同时又需要满足上部风机设备正常运行对基础变形的严格要求，单桩基础的桩径不断增大，最高可达9m。

目前用于风电单桩的支承设备在风电单桩的下部两侧位置设置两滚轮，两滚轮通过电机运行转动从而使风电单桩在支承设备上实现转动，便于风电单桩的合拢、焊接等工序，这种通用性低，无法满足不同直径大小的风电单桩的承载需求，还存在如下缺陷：

1、如果风电单桩不需要转动的情况下，在支承设备上仅实现支承作用时，风电单桩本身的重力集中在两滚轮上，由于滚轮的受力面积小，则滚轮对风电单桩表面产生的压强较大，从而影响风电单桩的表面质量；

2、当风电单桩转动时，两滚轮转动从而带动风电单桩匀速转动，但是对两滚轮的转动同步性要求极高，一旦两滚轮的转动无法保持同步，速度较慢的滚轮则与风电单桩表面之间发生磨痕，如果两滚轮之间的速度差越大，风电单桩表面的磨损越严重，严重甚至发生风电单桩的倾倒。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种用于风电单桩的多功能重型支承设备及其控制方法，在保证风电单桩转动稳定性的同时，保证风电单桩表面质量。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种用于风电单桩的多功能重型支承设备，包括底座、置于底座上的驱动组件以及置于驱动组件上方的支撑座，支撑座的上端两侧分别设有调节座，两调节座上均设有圆弧面，两调节座上的圆弧面形成容风电单桩卡入的槽口，支撑座内的中心位置设有可上下升降的转动组件，调节座上均具有支撑组件，两支撑组件以转动组件为中心呈轴对称设置；

当转动组件降至支撑座上端面的下方时，风电单桩卡设在槽口内并通过两侧的支撑组件支撑固定；当转动组件升至支撑座上端面的上方时，风电单桩随着转动组件的转动而与支撑组件形成整体式转动。

本发明的进一步改进在于，转动组件包括基座、置于基座上的滚筒以及驱动滚筒转动的减速电机，滚筒由中心轴以及套设在中心轴上的筒体组成，中心轴的两侧端与基座固定连接，且中心轴的任意端与减速电机连接，基座的下方具有推动基座上下升降的第一驱动缸，且支撑座上靠近滚筒的位置具有容滚筒嵌入的通孔。

本发明的进一步改进在于，支撑组件包括设置在调节座内的第二驱动缸与第三驱动缸，第二驱动缸的一端延伸至调节座内且与调节座活动连接，第三驱动缸的一端延伸至调节座内且与调节座固定连接，所述第二驱动缸与第三驱动缸的驱动端分别连接有滚轮组，两滚轮组上套设有不锈钢输送带。

本发明的进一步改进在于，滚轮组包括与对应的第二驱动缸、第三驱动缸的驱动端固定连接的轴杆，轴杆的两侧分别设有滚轮，两轴杆上的滚轮依次对应且相对应的两滚轮之间套设有不锈钢输送带。

本发明的进一步改进在于，滚轮内层设有多个检测其表面压力的第一传感器，不锈钢输送带内层设有多个检测其表面压力的第二传感器，滚筒内层嵌有多个检测其表面压力的第三传感器，圆弧面的顶端嵌有第四传感器。

本发明的进一步改进在于，驱动组件包括置于支撑座与底座之间的多个均匀分布的第四驱动缸，多个第四驱动缸驱动支撑座上下升降。

本发明的进一步改进在于，两调节座通过调节组实现与转动组件的等距离间距调节。

本发明的进一步改进在于，调节组包括置于调节座下端上的凸台以及置于支撑座上的凹槽，凸台与凹槽相互配合，调节座的外侧设有第五驱动缸，第五驱动缸推动调节座做线性位移。

本发明的进一步改进在于，第一驱动缸、第二驱动缸、第三驱动缸、第四驱动缸与第五驱动缸均为液压缸。

一种用于风电单桩的多功能重型支承设备的控制方法，具体步骤包括：

S1、将多个重型支承设备水平方向均匀排列，风电单桩吊装至多个重型支承设备的正上方，控制单元向多个第四驱动缸发出顶升的信号，第四驱动缸向上顶升支撑座，当调节座上的圆弧面顶端上的第四传感器检测到其压力时，第四驱动缸停止顶升，控制单元向第五驱动缸发出收缩的信号，使两调节座之间的间距增大，此时控制单元向第五驱动缸发生停止收缩的信号以及向第四驱动缸发出继续顶升的信号，使风电单桩卡设在两调节座形成的槽口内，此时控制单元向第一驱动缸发出顶升的信号，使滚筒与风电单桩的表面接触，当滚筒上的第三传感器检测到滚筒表面压力增大至预定值时，控制单元向第一驱动缸发出停止顶升的信号；

S2、滚轮上的第一传感器检测到滚轮表面压力，若采集到风电单桩与滚轮无接触的信息时，将采集到的信息传递给重型支承设备的控制单元，控制单元根据反馈的信息驱动第二驱动缸与第三驱动缸向风电单桩的表面运行，直至滚轮与风电单桩接触，进行下一步骤；

S3、第二传感器检测到不锈钢输送带表面压力，若采集到的数据小于预定数值的下阈值时，将采集到的信息传递给重型支承设备的控制单元，控制单元根据反馈的信息向第二驱动缸发出继续顶升的信号，使第二驱动缸与第三驱动缸之间的不锈钢输送带与风电单桩表面接触；若采集到的数据大于预定数值的上阈值时，此时控制单元向第二驱动缸发出收缩的信号，从而实现对风电单桩的支承；

S4、当重型支承设备需要转动风电单桩时，控制单元向减速电机发出转动的信号，使滚筒转动，风电单桩随着滚筒的转动而与支撑组件形成整体式转动。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明通过设置两支撑组件与一转动组件从而实现对风电单桩的转动，在保证风电单桩转动稳定性的同时，保证风电单桩表面质量；当风电单桩不需要进行转动时，两支撑组件支撑风电单桩，通过增加支撑组件与风电单桩之间的接触面积，从而减小风电单桩在与支撑组件接触时的表面压强；当风电单桩需要进行转动时，风电单桩底部的转动组件带动风电单桩转动，此时两侧的支撑组件对风电单桩具有一定的支托作用，避免风电单桩的重力作用直接接触在转动组件上，保证风电单桩转动平稳性。

附图说明：

图1为本发明的一种用于风电单桩的重型支承设备的结构示意图。

图2为本发明的支撑座与调节座的连接示意图。

图3为图2的A-A向剖视图。

图中标号：

1-底座、2-驱动组件、3-支撑座、4-调节座、5-圆弧面、6-槽口、7-转动组件、8-支撑组件、9-调节组、10-第四传感器、11-风电单桩；

71-基座、72-滚筒、73-减速电机、74-第一驱动缸、75-通孔、76-第三传感器、721-中心轴、722-筒体；

81-第二驱动缸、82-第三驱动缸、83-滚轮组、84-不锈钢输送带、85-第二传感器、831-轴杆、832-滚轮、833-第一传感器；

91-凸台、92-凹槽、93-第五驱动缸。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1示出了本发明一种用于风电单桩的多功能重型支承设备的实施方式，包括底座1、置于底座1上的驱动组件2以及置于驱动组件2上方的支撑座3，支撑座3的上端两侧分别设有调节座4，两调节座4上均设有圆弧面5，两调节座4上的圆弧面5形成容风电单桩11卡入的槽口6，支撑座3内的中心位置设有可上下升降的转动组件7，调节座4上均具有支撑组件8，两支撑组件8以转动组件7为中心呈轴对称设置；

当转动组件7降至支撑座3上端面的下方时，风电单桩11卡设在槽口6内并通过两侧的支撑组件8支撑固定；当转动组件7升至支撑座3上端面的上方时，风电单桩11随着转动组件7的转动而与支撑组件8形成整体式转动。

本发明通过设置两支撑组件8与一转动组件7从而实现对风电单桩11的转动，在保证风电单桩11转动稳定性的同时，保证风电单桩11表面质量；当风电单桩11不需要进行转动时，两支撑组件8支撑风电单桩11，通过增加支撑组件8与风电单桩11之间的接触面积，从而减小风电单桩11在与支撑组件8接触时的表面压强；当风电单桩11需要进行转动时，风电单桩11底部的转动组件7带动风电单桩11转动，此时两侧的支撑组件8对风电单桩11具有一定的支托作用，避免风电单桩11的重力作用直接接触在转动组件7上，使转动组件7、风电单桩11以及支撑组件8实现整体式转动，保证风电单桩11转动平稳性。

进一步的，转动组件7包括基座71、置于基座71上的滚筒72以及驱动滚筒72转动的减速电机73，滚筒72由中心轴721以及套设在中心轴721上的筒体722组成，中心轴721的两侧端与基座71固定连接，且中心轴721的任意端与减速电机73连接，基座71的下方具有推动基座71上下升降的第一驱动缸74，且支撑座3上靠近滚筒72的位置具有容滚筒72嵌入的通孔75。

进一步的，如图2、图3所示，支撑组件8包括设置在调节座4内的第二驱动缸81与第三驱动缸82，第二驱动缸81的一端延伸至调节座4内且与调节座4活动连接，所述第三驱动缸82的一端延伸至调节座4内且与调节座4固定连接，第二驱动缸81与第三驱动缸82的驱动端分别连接有滚轮组83，两滚轮组83上套设有不锈钢输送带84。

本申请中，通过不锈钢输送带84与风电单桩11的表面接触，大大增加了支撑组件8与风电单桩11的接触面积，降低风电单桩11表面所承受的压力，不锈钢输送带84耐摩擦，抗拉强度大，不易变形损坏。

需要注意的是，由于风电单桩11与不锈钢输送带84接触的面为弧形面，因此风电单桩11支承在两支撑组件8上时，不锈钢输送带84处于较为松弛的状态，不锈钢输送带84与风电单桩11表面之间具有间隙，为保证不锈钢输送带84与风电单桩11的接触面积，此时，第二驱动缸81驱动滚轮组83继续顶升，此时滚轮组83沿着风电单桩11的表面向上顶升，不锈钢输送带84逐步张紧，使不锈钢输送带84与风电单桩11表面接触；当风电单桩11随着转动组件7转动时，不锈钢输送带84不仅对风电单桩11起到一定的支撑作用，同时又能随着风电单桩11的转动而实现整体式转动，保证风电单桩11转动时的稳定性。

进一步的，滚轮组83包括与对应的第二驱动缸81、第三驱动缸82的驱动端固定连接的轴杆831，轴杆831的两侧分别设有滚轮832，两轴杆831上的滚轮832依次对应且相对应的两滚轮832之间套设有不锈钢输送带84。

进一步的，滚轮832内层设有多个检测其表面压力的第一传感器833，不锈钢输送带84内层设有多个检测其表面压力的第二传感器85，所述滚筒72内层嵌有多个检测其表面压力的第三传感器76，圆弧面5的顶端嵌有第四传感器10。

进一步的，驱动组件2包括置于支撑座3与底座1之间的多个均匀分布的第四驱动缸21，多个第四驱动缸21驱动支撑座3上下升降。

进一步的，两调节座4通过调节组9实现与转动组件7的等距离间距调节。

进一步的，调节组9包括置于调节座4下端上的凸台91以及置于支撑座3上的凹槽92，凸台91与凹槽92相互配合，调节座4的外侧设有第五驱动缸93，第五驱动缸93推动调节座4做线性位移。

进一步的，第一驱动缸74、第二驱动缸81、第三驱动缸82、第四驱动缸21与第五驱动缸93均为液压缸。

本申请中，通过设置调节组9的间距来满足不同直径大小的风电单桩11的承载需求，与两支撑组件8配合使用，加强对风电单桩11的承载稳定度，使用灵活度高，通用性强。

一种用于权利要求7所述重型支承设备的控制方法，具体步骤包括：

S1、将多个重型支承设备水平方向均匀排列，风电单桩11吊装至多个重型支承设备的正上方，控制单元向多个第四驱动缸21发出顶升的信号，第四驱动缸21向上顶升支撑座3，当调节座4上的圆弧面5顶端上的第四传感器10检测到其压力时，第四驱动缸21停止顶升，控制单元向第五驱动缸93发出收缩的信号，使两调节座4之间的间距增大，此时控制单元向第五驱动缸93发生停止收缩的信号以及向第四驱动缸21发出继续顶升的信号，使风电单桩11卡设在两调节座4形成的槽口6内，此时控制单元向第一驱动缸74发出顶升的信号，使滚筒72与风电单桩11的表面接触，当滚筒72上的第三传感器76检测到滚筒72表面压力增大至预定值时，控制单元向第一驱动缸74发出停止顶升的信号；

S2、滚轮832上的第一传感器833检测到滚轮832表面压力，若采集到风电单桩11与滚轮832无接触的信息时，将采集到的信息传递给重型支承设备的控制单元，控制单元根据反馈的信息驱动第二驱动缸81与第三驱动缸82向风电单桩11的表面运行，直至滚轮832与风电单桩11接触，进行下一步骤；

S3、第二传感器85检测到不锈钢输送带84表面压力，若采集到的数据小于预定数值的下阈值时，将采集到的信息传递给重型支承设备的控制单元，控制单元根据反馈的信息向第二驱动缸81发出继续顶升的信号，使第二驱动缸81与第三驱动缸82之间的不锈钢输送带84与风电单桩11表面接触；若采集到的数据大于预定数值的上阈值时，此时控制单元向第二驱动缸81发出收缩的信号，从而实现对风电单桩11的支承；

S4、当重型支承设备需要转动风电单桩11时，控制单元向减速电机73发出转动的信号，使滚筒72转动，风电单桩11随着滚筒72的转动而与支撑组件8形成整体式转动。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种用于风电单桩的多功能重型支承设备，其特征在于，包括底座（1）、置于底座（1）上的驱动组件（2）以及置于驱动组件（2）上方的支撑座（3），所述支撑座（3）的上端两侧分别设有调节座（4），所述两调节座（4）上均设有圆弧面（5），所述两调节座（4）上的圆弧面（5）形成容风电单桩（11）卡入的槽口（6），所述支撑座（3）内的中心位置设有可上下升降的转动组件（7），所述调节座（4）上均具有支撑组件（8），两支撑组件（8）以转动组件（7）为中心呈轴对称设置；

当转动组件（7）降至支撑座（3）上端面的下方时，所述风电单桩（11）卡设在槽口（6）内并通过两侧的支撑组件（8）支撑固定；当转动组件（7）升至支撑座（3）上端面的上方时，风电单桩（11）随着转动组件（7）的转动而与支撑组件（8）形成整体式转动；

所述转动组件（7）包括基座（71）、置于基座（71）上的滚筒（72）以及驱动滚筒（72）转动的减速电机（73），所述滚筒（72）由中心轴（721）以及套设在中心轴（721）上的筒体（722）组成，所述中心轴（721）的两侧端与基座（71）固定连接，且所述中心轴（721）的任意端与减速电机（73）连接，所述基座（71）的下方具有推动基座（71）上下升降的第一驱动缸（74），且所述支撑座（3）上靠近滚筒（72）的位置具有容滚筒（72）嵌入的通孔（75）；

所述支撑组件（8）包括设置在调节座（4）内的第二驱动缸（81）与第三驱动缸（82），所述第二驱动缸（81）的一端延伸至调节座（4）内且与调节座（4）活动连接，所述第三驱动缸（82）的一端延伸至调节座（4）内且与调节座（4）固定连接，所述第二驱动缸（81）与第三驱动缸（82）的驱动端分别连接有滚轮组（83），两所述滚轮组（83）上套设有不锈钢输送带（84）；所述滚轮组（83）包括与对应的第二驱动缸（81）、第三驱动缸（82）的驱动端固定连接的轴杆（831），所述轴杆（831）的两侧分别设有滚轮（832），两轴杆（831）上的滚轮（832）依次对应且相对应的两滚轮（832）之间套设有不锈钢输送带（84）。

2.根据权利要求1所述一种用于风电单桩的多功能重型支承设备，其特征在于，所述滚轮（832）内层设有多个检测其表面压力的第一传感器（833），所述不锈钢输送带（84）内层设有多个检测其表面压力的第二传感器（85），所述滚筒（72）内层嵌有多个检测其表面压力的第三传感器（76），所述圆弧面（5）的顶端嵌有第四传感器（10）。

3.根据权利要求2所述一种用于风电单桩的多功能重型支承设备，其特征在于，所述驱动组件（2）包括置于支撑座（3）与底座（1）之间的多个均匀分布的第四驱动缸（21），所述多个第四驱动缸（21）驱动支撑座（3）上下升降。

4.根据权利要求3所述一种用于风电单桩的多功能重型支承设备，其特征在于，所述两调节座（4）通过调节组（9）实现与转动组件（7）的等距离间距调节。

5.根据权利要求4所述一种用于风电单桩的多功能重型支承设备，其特征在于，所述调节组（9）包括置于调节座（4）下端上的凸台（91）以及置于支撑座（3）上的凹槽（92），所述凸台（91）与凹槽（92）相互配合，所述调节座（4）的外侧设有第五驱动缸（93），所述第五驱动缸（93）推动调节座（4）做线性位移。

6.根据权利要求5所述一种用于风电单桩的多功能重型支承设备，其特征在于，所述第一驱动缸（74）、第二驱动缸（81）、第三驱动缸（82）、第四驱动缸（21）与第五驱动缸（93）均为液压缸。

7.一种利用权利要求5或6所述用于风电单桩的多功能重型支承设备的控制方法，其特征在于，具体步骤包括：

S1、将多个重型支承设备水平方向均匀排列，风电单桩（11）吊装至多个重型支承设备的正上方，控制单元向多个第四驱动缸（21）发出顶升的信号，第四驱动缸（21）向上顶升支撑座（3），当调节座（4）上的圆弧面（5）顶端上的第四传感器（10）检测到其压力时，第四驱动缸（21）停止顶升，控制单元向第五驱动缸（93）发出收缩的信号，使两调节座（4）之间的间距增大，此时控制单元向第五驱动缸（93）发生停止收缩的信号以及向第四驱动缸（21）发出继续顶升的信号，使风电单桩（11）卡设在两调节座（4）形成的槽口（6）内，此时控制单元向第一驱动缸（74）发出顶升的信号，使滚筒（72）与风电单桩（11）的表面接触，当滚筒（72）上的第三传感器（76）检测到滚筒（72）表面压力增大至预定值时，控制单元向第一驱动缸（74）发出停止顶升的信号；

S2、滚轮（832）上的第一传感器（833）检测到滚轮（832）表面压力，若采集到风电单桩（11）与滚轮（832）无接触的信息时，将采集到的信息传递给重型支承设备的控制单元，控制单元根据反馈的信息驱动第二驱动缸（81）与第三驱动缸（82）向风电单桩（11）的表面运行，直至滚轮（832）与风电单桩（11）接触，进行下一步骤；

S3、第二传感器（85）检测到不锈钢输送带（84）表面压力，若采集到的数据小于预定数值的下阈值时，将采集到的信息传递给重型支承设备的控制单元，控制单元根据反馈的信息向第二驱动缸（81）发出继续顶升的信号，使第二驱动缸（81）与第三驱动缸（82）之间的不锈钢输送带（84）与风电单桩（11）表面接触；若采集到的数据大于预定数值的上阈值时，此时控制单元向第二驱动缸（81）发出收缩的信号，从而实现对风电单桩（11）的支承；

S4、当重型支承设备需要转动风电单桩（11）时，控制单元向减速电机（73）发出转动的信号，使滚筒（72）转动，风电单桩（11）随着滚筒（72）的转动而与支撑组件（8）形成整体式转动。

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