CN112537722B - 一种风电塔筒吊装辅助定位装置及吊装定位方法 - Google Patents

一种风电塔筒吊装辅助定位装置及吊装定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明为一种风电塔筒吊装辅助定位装置及吊装定位方法。其技术方案为，一种风电塔筒吊装辅助定位装置，包括上环和下环，上环和下环之间安装有一定数量的检测筒，检测筒的上端与上环活动连接，检测筒的下端与下环活动连接，检测筒沿上环和下环的周向均匀设置；检测筒用于测量上环和下环之间的同心度和高度差。本发明的有益效果为，将上环和下环分别固定在上下两个塔筒上，吊装时根据检测筒所测上环和下环之间的同心度误差来修正上方塔筒的位置，本装置替代了人工观察的定位方式，使塔筒吊装的精度、效率大大提高。

Description

一种风电塔筒吊装辅助定位装置及吊装定位方法
技术领域
本发明涉及风电施工领域，特别是涉及一种风电塔筒吊装辅助定位装置，以及一种吊装定位方法。
背景技术
风能是一种无污染、可再生的能源。风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或污染，是目前国家大力提倡并推广的发电方式。
风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，通过增速机带动发电机进行发电，因此发电机组需要架设在高空，并通过风电塔的塔身支承，风电塔塔身是分段式吊装，即先将多个塔筒预构件运送到施工现场，然后逐次吊装，吊装完成后再进行焊接、刷漆等后续操作。
由于发电机组重量巨大，塔身又是细长结构，塔筒之间的对接需要极高的定位精度，以保证塔身整体力学性能的稳定。目前，塔筒对接是人工地面观测然后给吊车工人反馈调整指令，此种方法效率很低，耗费人力，而且高处的塔筒对接时观测距离大，容易造成很大的误差，此为现有技术的不足。
发明内容
本发明针对目前风电塔筒吊装时人工观测，精度不高且效率低下的问题，提供一种定位精度更高，更方便快捷的风电塔筒吊装辅助定位装置。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案为，一种风电塔筒吊装辅助定位装置，包括上环和下环，上环和下环之间安装有一定数量的检测筒，检测筒的上端与上环活动连接，检测筒的下端与下环活动连接，检测筒沿上环和下环的周向均匀设置；检测筒用于测量上环和下环之间的同心度和高度差。将上环和下环分别固定在上下两个塔筒上，吊装时根据检测筒所测上环和下环之间的同心度误差来修正上方塔筒的位置，本装置替代了人工观察的定位方式，使塔筒吊装的精度、效率大大提高。
优选的，检测筒包括筒体，筒体下端安装有端盖，筒体中设有弹簧和移动块，弹簧的一端与端盖抵接，弹簧的另一端与移动块抵接，筒体内腔底部安装有测距传感器，测距传感器的测量方向指向移动块，移动块与弹簧的接触面的中心连接有缆绳一的一端，缆绳一的另一端穿过端盖中心的通孔并与下环连接，筒体的上部还设有倾角传感器。缆绳自然拉直并由弹簧张紧，直观反映上环和下环的位置关系，结构简单有效，便于传感器测量。
优选的，筒体上端设有缆绳二，缆绳二的上端与上环连接。使检测筒活动更加灵活。
优选的，缆绳一与下环磁吸连接，缆绳一的连接端设有第一磁铁，下环的对应位置设有第二磁铁。可将上环和下环分开安装再对接，便于操作。
优选的，上环的外沿设有上环凸块，上环凸块沿上环径向向上环的外侧凸出，下环的外沿设有下环凸块，下环凸块沿下环径向向下环的外侧凸出，上环凸块和下环凸块的位置上下对应，缆绳二的上端连接在上环凸块底面，第二磁铁设置在下环凸块上面，上环凸块的数量等于检测筒的数量，下环凸块的数量等于检测筒的数量。通过凸块增加检测筒和塔筒外壁之间的距离，避免塔筒对检测筒或缆绳造成干涉，测量范围更大。
优选的，下环采用非磁性材料制成。使第一磁铁和第二磁铁磁吸对接位置更准确。
优选的，上环和下环分别包括两个半环，半环的两端设有连接部，半环通过连接部对接组合并通过螺栓拧紧固定。便于上环和下环的安装。
优选的，还包括处理器和显示终端，测距传感器、倾角传感器和显示终端均与处理器电连接。通过处理器对传感器数据处理，得到塔筒的调整方向和距离，并由显示终端显示，吊装人员可以据此直接调整，提高吊装效率。
基于上述装置，本发明还提供一种吊装定位方法，包括以下步骤：
S1.装置安装
将上环安装在塔筒一的下部；
将下环安装在塔筒二的上部；
S2.初步定位
将塔筒二吊装到安装位上；
将塔筒一吊起并移动到塔筒二的上方；
降下塔筒二，使第一磁铁和第二磁铁吸合；
S3.精确定位
四个检测筒配合获取上环和下环的同心度误差，此误差即为塔筒二和塔筒一之间的位置偏差；
处理器根据位置偏差得到修正数据并发送至显示终端；
根据显示终端所显示的修正数据操作起吊设备，使塔筒一正对塔筒二；
S4.完成吊装
起吊设备将塔筒一降下并放置在塔筒二上。
在S3工序中，处理器的运算方法如下：
设定缆绳一、缆绳二和检测筒在自然伸长状态下的长度之和a；
以检测筒为原点建立三维直角坐标系，设x轴和y轴在水平面内，z轴在竖直方向；
根据倾角传感器的测量数据获得检测筒的轴线与z轴的角度差θ；
根据测距传感器的测量数据测得缆绳一的伸长量Δa；
根据a、θ和Δa计算出上环与下环之间的同心度差ob，ob为水平面内的一个向量；
将向量ob显示在显示终端上，向量ob即为塔筒一需要修正的方向和距离。
通过以上技术方案可知，本发明的优点在于：
1、取代人工观察定位，精度、效率高；
2、结构简单有效，使用方便；
3、安装方便；
4、具有数据处理和显示功能，方便吊装人员直观读取并调整吊装位置；
同时，本发明提供的吊装定位方法便于安装，调整方便，定位精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
图2为本发明具体实施方式中检测部件的结构示意图。
图3为本发明具体实施方式中检测筒的结构示意图。
图4为本发明具体实施方式中检测筒的剖视图。
图5为本发明的安装示意图。
图中：1.上环，2.下环，3.检测筒，31.筒体，32.弹簧，33.移动块，34.端盖，35.测距传感器，36.倾角传感器，4.缆绳一，5.缆绳二，6.第一磁铁，7.第二磁铁，8.螺栓，9-1.上环凸块，9-2.下环凸块，10.连接部，00-1.塔筒一，00-2.塔筒二。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
如图1-5所示，一种风电塔筒吊装辅助定位装置，包括上环1和下环2，上环1的外沿等间隔设有四个上环凸块9-1，上环凸块9-1沿上环1径向向上环1的外侧凸出，下环2的外沿设有四个下环凸块9-2，下环凸块9-2沿下环2径向向下环2的外侧凸出，上环凸块9-1和下环凸块9-2的位置上下对应，上环凸块9-1的底面连接有缆绳二5，缆绳二5的底端连接有检测筒3，检测筒3包括筒体31，筒体31的上部设有倾角传感器36，筒体31下端安装有端盖34，筒体31中设有弹簧32和移动块33，弹簧32的一端与端盖34抵接，弹簧32的另一端与移动块33抵接，移动块33可在筒体31内腔中上下滑动，筒体31内腔底部安装有测距传感器35，测距传感器35的测量方向指向移动块33，移动块33与弹簧32的接触面的中心连接有缆绳一4的一端，缆绳一4的另一端穿过端盖34中心的通孔并与第一磁铁6连接，下环凸块9-2的顶面安装有第二磁铁7，第一磁铁6和第二磁铁7吸合，为确保磁吸位置准确，下环2应采用铝合金或工程塑料等非磁性材料制成。
为了便于安装，上环1和下环2分别由两个半环组成，半环的两端设有连接部10，两半环通过连接部10对接组合并通过螺栓8拧紧固定。
倾角传感器36用于测量检测筒3的轴线与竖直方向的倾角，测距传感器35用于测量测距传感器35与移动块33之间的距离变化量，此变化量即为缆绳1被下环2拉出检测筒3的伸长量。
本装置还包括处理器和显示终端，测距传感器35和倾角传感器36与处理器电联接，处理器将测距传感器35和倾角传感器36测得的数据进行处理运算，得到检测筒3的倾角和缆绳1被下环2拉出检测筒3的伸长量，并进一步得到上环1和下环2的同心度误差，并显示在显示终端上，吊装人员通过显示数据对吊装位置进行调整。
基于上述装置，本发明还提供一种吊装定位方法，包括以下步骤：
S1.装置安装
将上环1安装在塔筒一00-1的下部；
将下环2安装在塔筒二00-2的上部；
S1.初步定位
将塔筒二00-2吊装到安装位上；
将塔筒一00-1吊起并移动到塔筒二00-2的上方；
降下塔筒二00-2，使第一磁铁6和第二磁铁7吸合；
S2.精确定位
四个检测筒3配合获取上环1和下环2的同心度误差，此误差即为塔筒二00-2和塔筒一00-1之间的位置偏差；
处理器根据位置偏差得到修正数据并发送至显示终端；
根据显示终端所显示的修正数据操作起吊设备，使塔筒一00-1正对塔筒二00-2；
S3.完成吊装
起吊设备将塔筒一00-1降下并放置在塔筒二00-2上。
在上述S2工序中，处理器执行以下步骤：
设定缆绳一4、缆绳二5和检测筒3在自然伸长状态（即将上环吊起，使缆绳一、缆绳二、检测筒所组成的检测部件在下环的重力牵拉下自然下垂时的状态）下的长度之和a；
以检测筒3为原点建立三维直角坐标系，设x轴和y轴在水平面内，z轴在竖直方向；
根据倾角传感器36的测量数据获得检测筒3的轴线与z轴的角度差θ；
根据测距传感器35的测量数据测得缆绳一的伸长量Δa；
根据a、θ和Δa计算出上环与下环之间的同心度差ob，运算公式为ob=sinθ(a+Δa)，ob为水平面内的一个向量；
获得ob的反向量bo，反向量bo即为塔筒一00-1需要修正的方向和距离；
将反向量bo显示在显示终端上。
通过以上实施方式可以看出，本发明的有益效果为：取代人工观察定位，精度、效率高；结构简单有效，使用方便；安装方便；具有数据处理和显示功能，方便吊装人员直观读取并调整吊装位置。
同时，本发明提供的吊装定位方法便于安装，调整方便，定位精度高。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改，例如增加或减少检测筒的数量，对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种风电塔筒吊装辅助定位装置，其特征在于，包括上环(1)和下环(2)，所述上环(1)和下环(2)之间安装有一定数量的检测筒(3)，所述检测筒(3)的上端与所述上环(1)活动连接，所述检测筒(3)的下端与所述下环(2)活动连接，所述检测筒(3)沿所述上环(1)和所述下环(2)的周向均匀设置；所述检测筒(3)用于测量所述上环(1)和所述下环(2)之间的同心度和高度差；
所述检测筒(3)包括筒体(31)，所述筒体(31)下端安装有端盖(34)，所述筒体(31)中设有弹簧(32)和移动块(33)，所述弹簧(32)的一端与所述端盖(34)抵接，所述弹簧(32)的另一端与所述移动块(33)抵接，所述筒体(31)内腔底部安装有测距传感器(35)，所述测距传感器(35)的测量方向指向所述移动块(33)，所述移动块(33)与所述弹簧(32)的接触面的中心连接有缆绳一(4)的一端，所述缆绳一(4)的另一端穿过所述端盖(34)中心的通孔并与所述下环(2)连接，所述筒体(31)的上部还设有倾角传感器(36)。
2.根据权利要求1所述的风电塔筒吊装辅助定位装置，其特征在于，所述筒体(31)上端设有缆绳二(5)，所述缆绳二(5)的上端与所述上环(1)连接。
3.根据权利要求2所述的风电塔筒吊装辅助定位装置，其特征在于，所述缆绳一(4)与所述下环(2)磁吸连接，所述缆绳一(4)的连接端设有第一磁铁(6)，所述下环(2)的对应位置设有第二磁铁(7)。
4.根据权利要求3所述的风电塔筒吊装辅助定位装置，其特征在于，所述上环(1)的外沿设有上环凸块(9-1)，所述上环凸块(9-1)沿所述上环(1)径向向所述上环(1)的外侧凸出，所述下环(2)的外沿设有下环凸块(9-2)，所述下环凸块(9-2)沿所述下环(2)径向向所述下环(2)的外侧凸出，所述上环凸块(9-1)和所述下环凸块(9-2)的位置上下对应，所述缆绳二(5)的上端连接在所述上环凸块(9-1)底面，所述第二磁铁(7)设置在所述下环凸块(9-2)上面，所述上环凸块(9-1)的数量等于所述检测筒(3)的数量，所述下环凸块(9-2)的数量等于所述检测筒(3)的数量。
5.根据权利要求1-4任一所述的风电塔筒吊装辅助定位装置，其特征在于，所述下环(2)采用非磁性材料制成。
6.根据权利要求1-4任一所述的风电塔筒吊装辅助定位装置，其特征在于，所述上环(1)和所述下环(2)分别包括两个半环，所述半环的两端设有连接部(10)，所述半环通过所述连接部(10)对接组合并通过螺栓(8)拧紧固定。
7.根据权利要求1-4任一所述的风电塔筒吊装辅助定位装置，其特征在于，还包括处理器和显示终端，所述测距传感器(35)、所述倾角传感器(36)和所述显示终端均与所述处理器电联接。
8.一种吊装定位方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一权利要求所述的风电塔筒吊装辅助定位装置，包括以下步骤：
S1.装置安装
将上环(1)安装在塔筒一(00-1)的下部；
将下环(2)安装在塔筒二(00-2)的上部；
S1.初步定位
将所述塔筒二(00-2)吊装到安装位上；
将所述塔筒一(00-1)吊起并移动到所述塔筒二(00-2)的上方；
降下所述塔筒二(00-2)，使第一磁铁(6)和第二磁铁(7)吸合；
S2.精确定位
四个检测筒(3)配合获取所述上环(1)和所述下环(2)的同心度误差，此误差即为所述塔筒二(00-2)和所述塔筒一(00-1)之间的位置偏差；
处理器根据位置偏差得到修正数据并发送至显示终端；
根据显示终端所显示的修正数据操作起吊设备，使塔筒一(00-1)正对所述塔筒二(00-2)；
S3.完成吊装
起吊设备将所述塔筒一(00-1)降下并放置在所述塔筒二(00-2)上。
9.根据权利要求8所述的吊装定位方法，其特征在于，S2工序中，所述处理器执行以下步骤：
设定缆绳一(4)、缆绳二(5)和所述检测筒(3)在自然伸长状态下的长度之和a；
以所述检测筒(3)为原点建立三维直角坐标系，设x轴和y轴在水平面内，z轴在竖直方向；
根据倾角传感器(36)的测量数据获得所述检测筒(3)的轴线与z轴的角度差θ；
根据测距传感器(35)的测量数据测得缆绳一的伸长量Δa；
根据a、θ和Δa计算出上环与下环之间的同心度差ob，ob为水平面内的一个向量；
将向量ob显示在所述显示终端上，所述向量ob即为所述塔筒一(00-1)需要修正的方向和距离。
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