CN112900434A - 一种海上风电桩安装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海上风电桩安装装置，其包括桩体、支承件和驱动组件；所述桩体的两端开口，所述桩体的内部具有一空腔，所述空腔的内壁设置有一限位件；所述支承件可拆卸的连接于所述限位件，并将所述空腔分隔成上腔体和下腔体；所述驱动组件内置于所述上腔体，并与所述上腔体的内壁间隔设置，所述驱动组件与所述支承件连接，用于产生动力进行打桩作业。本发明提供的一种海上风电桩安装装置，装置结构简单，重量小，运输便捷，并且桩体能够在每一次燃料燃烧爆炸时获得两次贯入度，打桩效率高。
Description
技术领域
本发明涉及海上风电桩的桩体安装技术领域，尤其涉及一种海上风电桩安装装置。
背景技术
目前开发可再生能源风靡世界，其中风电市场具有举足轻重的地位。据知，英国规划到2030前要将用电30％改为风电，其中突出是海上风电。目前，我国高度重视风能的开发和利用，陆上风电已趋向饱和，开发海上风电方兴未艾。我国沿海蕴藏有巨大的风能，据中央气象局统计，近海水深5米至25米范围的风电潜能有5亿千瓦，海上风电开发潜力巨大，但其运行环境相比陆上风电更复杂，技术要求更高，施工难度更大，而整体的施工最难的部分是桩的安装。
国内用到的打桩装置有以下几类：落锤打桩，汽锤打桩，柴油锤打桩，液压锤打桩。目前海上打桩的设备多采用液压锤，液压打桩装置巨大，在运输的过程中不够便捷，增加了物流的能耗并且其最大打击能量也受限于其自身的重量，而不能起到“四两拨千斤”的作用。
因此，对海上风电桩的桩体安装技术提出了更高要求，本领域存在着发展一种海上风电桩安装装置，以实现低成本、高效率、高可靠性的海上风电桩的桩体安装。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种海上风电桩安装装置，用以解决现有技术中海上风电安装装置巨大造成运输不便、对桩体的安装效率低的问题。
本发明提供的一种海上风电桩安装装置，包括桩体、支承件和驱动组件；所述桩体的两端开口，所述桩体的内部具有一空腔，所述空腔的内壁设置有一限位件；所述支承件可拆卸的连接于所述限位件，并将所述空腔分隔成不连通的上腔体和下腔体；所述驱动组件内置于所述上腔体，并与所述上腔体的内壁间隔设置，所述驱动组件与所述支承件连接，用于产生驱动所述支撑件向下运动的动力。
进一步的，本发明提供的海上风电桩安装装置，所述驱动组件包括仓体、燃料板、固体燃料、多个排气口和排气孔，所述燃料板内置于所述仓体且所述仓体内壁与所述燃料板的侧壁密封配合，将所述仓体由上至下分隔成燃烧室和动力释放室，所述固体燃料布置于所述燃料板的上端面，所述动力释放室的下端与所述支承件连接，多个所述排气口开设于所述动力释放室的外侧并沿所述仓体的外周周向间隔分布，所述动力释放室通过多个所述排气口与所述上腔体连通，所述排气孔开设于所述燃烧室的上端。
进一步的，本发明提供的海上风电桩安装装置，还包括排气阀和第一排气管，所述第一排气管的下端通过所述排气阀与所述排气孔连通安装。
进一步的，本发明提供的海上风电桩安装装置，所述限位件一体成型于所述空腔的内壁。
进一步的，本发明提供的海上风电桩安装装置，还包括以下技术特征的其中一个：
所述限位件呈粒状，所述限位件向所述空腔的中心轴凸出，多个所述粒状部沿所述空腔的内壁周向间隔分布而形成第一环形结构。
所述限位件呈条状且沿所述空腔的内壁周向分布而形成第二环形结构。
进一步的，本发明提供的海上风电桩安装装置，所述限位件与所述桩体的下端的距离不小于所述桩体的下端的预定打桩深度。
进一步的，本发明提供的海上风电桩安装装置，还包括降噪装置，所述降噪装置设置于所述桩体的底部，用于降低打桩作业的噪声。
进一步的，本发明提供的海上风电桩安装装置，所述降噪装置包括壳体和多个第二排气管，所述壳体套设于所述桩体的外壁，所述壳体具有一降噪腔，多个所述第二排气管的一端与所述降噪腔导通连接并沿所述壳体的外壁周向间隔均匀的分布，另一端与外部连通。
进一步的，本发明提供的海上风电桩安装装置，所述支撑件上设置有泄压阀和从下至下穿设所述支撑件的气流通道，所述上腔体通过依次连接的泄压阀和气流通道与所述降噪腔连通。
本发明所采用的海上风电桩安装装置，与现有技术相比，装置的上腔体中注入液体形成水柱，燃料在燃烧室内燃烧爆炸产生强压，作用于支撑件的强压对桩体进行一次打压作业，作用于水柱的强压，利用流体的水锤效应，对桩体进行二次打压，能够使桩体在每一次燃料燃烧爆炸时能够获得两次贯入度，打桩效率高；并且装置结构简单，重量小，运输便捷。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
图1为本发明提供的海上风电桩安装装置一实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的海上风电桩安装装置实施例的外观结构示意图；
图3为本发明提供的海上风电桩安装装置实施例的剖面结构示意图；
图4为本发明的一实施例的驱动装置的外观结构示意图；
图5为本发明的一实施例的燃料板及固体燃料布置方式示意图；
图6为本发明的一实施例的驱动装置的底部视图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
如图1和图2所示，本发明提供了一种海上风电桩安装装置，包括桩体1、支承件2和驱动组件3；所述桩体1的两端开口，所述桩体1的内部具有一空腔11，所述空腔11的内壁设置有一限位件111；所述支承件2可拆卸的连接于所述限位件111，并将所述空腔11分隔成不连通的上腔体112和下腔体113；所述驱动组件3内置于所述上腔体112，并与所述上腔体112的内壁间隔设置，所述驱动组件3与所述支承件2连接，用于产生驱动所述支撑件向下运动的动力。
具体的，在本实施例中，所述桩体1为钢管桩或其他非挤土桩，用于插入海床或支撑风轮机等风电设施平台，桩体1的下部下潜到海床进行打桩作业，桩身浸没于海水中。
所述限位件111为沿所述空腔11的内壁设置的环形凸起，用于固定所述支撑件2相对所述桩体1的位置，在其他实施例中，限位件111也可为其他结构，如限位凹槽、销孔等，可以理解，只要能够将支撑件2固定在沿空腔11的内壁的位置即可。
所述支撑件2沿所述腔体11的内壁配合连接，可以理解，支撑件2的形状与所述空腔11的横截面的形状适配，在本实施例中，支撑件2为震动缓冲垫，震动缓冲垫2与环形凸起111连接，一方面，采用震动缓冲垫2将空腔11分隔成上腔体112和下腔体113，起到密封上腔体112和下腔体113的作用，在进行打桩作业时，下腔体113插入海床或是其他打桩设施中，上腔体中设置有驱动组件3以及注入的液体，密封支撑件2保证下腔体113的液体不会渗透至上腔体112，保证上腔体112中的水柱为独立状态，受压上升形成水锤，下降能够产生强压进行打桩；另一方面，采用震动缓冲垫2作为支撑件2，可削弱一部分打桩作业造成的噪声。在其他实施例中，支撑件2可为弹簧板、合金板等其他结构和材质，只要能够满足保证上腔体112和下腔体113之间的密封性，同时能够承载打桩作业的强度及安装驱动组件3即可。
如图3所示，所述驱动组件3包括仓体31、燃料板32、固体燃料33、多个排气口34和排气孔(未在图中示出)，所述燃料板32内置于所述仓体31且所述仓体31的内壁与所述燃料板32的侧壁密封配合，将所述仓体31由上至下分隔成燃烧室311和动力释放室312，所述动力释放室312的下端与所述支承件2连接，多个所述排气口34开设于所述动力释放室312的外侧并沿所述仓体31的外周周向间隔分布，所述动力释放室312通过多个所述排气口34与所述上腔体112连通，所述排气孔开设于所述燃烧室311的上端。
需要说明的是，如图4所示，在本实施例中，仓体31与支撑件2采用的是螺栓连接的方式，并且为了保证上腔体112和下腔体113之间的密封性，支撑件2上端面与螺栓连接的孔为盲孔，可以理解的是，在其他实施例中，仓体31与支撑件2可为焊接或铆接等其他连接方式。
还包括排气阀35和第一排气管36，所述第一排气管36的下端通过所述排气阀35与所述排气孔连通安装。
具体的，在本实施例中，仓体31的上端面还具有一个吊环37，设置吊环37便于完成打桩作业后取出驱动装置3。在其他实施例中，吊环37可为其他结构。
具体的，如图5所示，燃料板32上布置有固体燃料33，在本实施例中，如图6所示，燃料板32将仓体31分隔成燃烧室311和动力释放室312，燃烧室311作为固体燃料33的燃烧空间并且暂存燃烧产物，固体燃料33按照计划配置每次击发所需量和所需击发数，通过控制系统进行逐次击发，击发后系统控制排气阀35的启闭，燃烧后的废气及时通过排气孔和第一排气管36排出，同时动力释放室312通过多个排气口34与上腔体112中的水柱连通，固体燃料33燃烧释放的压力作用于水柱，促使水柱受击发上升，形成水锤，固体燃料33的击发时间间隔根据燃烧废气的排出时间以及卸压的时间进行确定。在本实施例中，排气口34的数目为3个，3个排气口34沿动力释放室312的下部的周向间隔均匀的分布，连通动力释放室312和上腔体112，在其他实施例中，排气口34的数目可以为其他个数，排气口34可分布在动力释放室312的侧壁的任意位置，只要能够保证动力释放室312与上腔体112的连通性即可。
为了保证打桩作业时，驱动组件3不会受到海床面或其他打桩设施的反向作用力，所述限位件111与所述桩体1的下端的距离不小于所述桩体1的下端的预定打桩深度。
还包括降噪装置4，所述降噪装置4设置于所述桩体1的底部，用于降低打桩作业的噪声。所述降噪装置4包括壳体41和多个第二排气管42，所述壳体41套设于所述桩体1的外壁，所述壳体41具有一降噪腔411，多个所述第二排气管42的一端与所述降噪腔411导通连接并沿所述壳体41的外壁周向间隔均匀的分布，另一端与外部连通。
所述支撑件2上设置有泄压阀(未在图中显示)和从下至下穿设所述支撑件2的气流通道，所述上腔体112通过依次连接的泄压阀和气流通道与所述降噪腔411连通。
具体的，在本实施例中，壳体41的形状为凸台形，第二排气管42的数量为6个，6个第二排气管42的一端沿壳体的轴向间隔均匀的布置，在其他实施例中，壳体41可为其他任意形状，排气管42的个数也可为其他数目，排气管42的布置可沿壳体1的侧面任意布置。
具体的，桩体1和壳体41之间密封套接，当水柱上升至一定位置时，由控制系统控制泄压阀的启闭，开启泄压阀，压力通过泄压阀释放至气流通道及降噪腔411，一方面，水柱上升的压力消失，使水柱自由下落产生水锤进行打桩作业，另一方面，压力顺着第二排气管42排出形成气泡，达到降噪的作用。
为了便于对本申请实施例有更好的理解，以下对本申请实施例的使用过程加以详细叙述：
桩体1由打桩船或者打桩平台固定并下潜到海床进行打桩作业，并且通过吊链或其他设备将配置好密封固体燃料33的驱动装置3放入桩体1空腔内的支撑件2上并通过螺栓连接锁紧，通过液压泵或者其他设施将水注入上腔体112，第一排气管36与大气或者抽气设备连接，开始打桩时，由控制系统控制触发装置点燃固体燃料33，固体燃料33燃烧爆炸在仓体31内产生高压气体，高压气体通过排气口34作用于震动缓冲垫2与水柱，作用在震动缓冲垫2上的压力传递到桩体1进行一次打击，作用于水柱的压力直接击发水柱上升，在水柱上升到最高点时，由控制系统打开震动缓冲垫2上的泄压阀释放压力，此时水柱自由下落撞击震动缓冲垫2，再次产生压力冲击桩体1进行二次打击，同时由泄压阀释放的高压气体进入到降噪装置4中通过第二排气管42产生气泡帘进行抑噪，待水柱恢复到初态后，便可通过控制系统控制触发装置点燃剩余的固体燃料33进行下一次打桩，直至完成打桩任务为止。
相对于现有技术，本发明实施例至少具有如下效果：
1.使用固体燃料作为驱动能源，只需要携带爆破装置，具有能量高、排放小和污染小的优点，同时在运输过程中十分便捷；
2.通过控制系统击发固体燃料能够实现连续击发，每一次爆发后无需更换或装填固体燃料，可直接进行下一次爆破，提高了工作效率，并且可以根据实际贯入度的需要，同时击发多发燃料以便获取更大的贯入度，实现快速打桩；
3.固体燃料爆炸产生的气体同时作用于水柱和支承件，水柱上升又下降产生的惯性力同样作用于支承件，因此一次爆发可对桩体实施两次打击，提高了打桩效率；
4.通过水柱的升降产生的惯性力进行打桩，简化了装置的结构，降低了装置的重量；
5.采用了降噪装置进行抑噪，同时也对固体燃料燃烧后的高压废气实现了再利用，省去空气压缩机或其他产生高压气体的装置，实现了对气幕降噪装置的简化。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种海上风电桩安装装置，其特征在于，包括桩体、支承件和驱动组件；
所述桩体的两端开口，所述桩体的内部具有一空腔，所述空腔的内壁设置有一限位件；
所述支承件可拆卸的连接于所述限位件，并将所述空腔分隔成不连通的上腔体和下腔体；
所述驱动组件内置于所述上腔体，并与所述上腔体的内壁间隔设置，所述驱动组件与所述支承件连接，用于产生驱动所述支撑件向下运动的动力。
2.根据权利要求1所述的海上风电桩安装装置，其特征在于，所述驱动组件包括仓体、燃料板、固体燃料、多个排气口和排气孔，所述燃料板内置于所述仓体且所述仓体内壁与所述燃料板的侧壁密封配合，将所述仓体由上至下分隔成燃烧室和动力释放室，所述固体燃料布置于所述燃料板的上端面，所述动力释放室的下端与所述支承件连接，多个所述排气口开设于所述动力释放室的外侧并沿所述仓体的外周周向间隔分布，所述动力释放室通过多个所述排气口与所述上腔体连通，所述排气孔开设于所述燃烧室的上端。
3.根据权利要求2所述的海上风电桩安装装置，其特征在于，还包括排气阀和第一排气管，所述第一排气管的下端通过所述排气阀与所述排气孔连通安装。
4.根据权利要求1所述的海上风电桩安装装置，其特征在于，所述限位件一体成型于所述空腔的内壁。
5.根据权利要求4所述的海上风电桩安装装置，其特征在于，还包括以下技术特征的其中一个：
所述限位件呈粒状，所述限位件向所述空腔的中心轴凸出，多个所述粒状部沿所述空腔的内壁周向间隔分布而形成第一环形结构；
所述限位件呈条状且沿所述空腔的内壁周向分布而形成第二环形结构。
6.根据权利要求1所述的海上风电桩安装装置，其特征在于，所述限位件与所述桩体的下端的距离不小于所述桩体的下端的预定打桩深度。
7.根据权利要求1所述的海上风电桩安装装置，其特征在于，还包括降噪装置，所述降噪装置设置于所述桩体的底部，用于降低打桩作业的噪声。
8.根据权利要求7所述的海上风电桩安装装置，其特征在于，所述降噪装置包括壳体和多个第二排气管，所述壳体套设于所述桩体的外壁，所述壳体具有一降噪腔，多个所述第二排气管的一端与所述降噪腔导通连接并沿所述壳体的外壁周向间隔均匀的分布，另一端与外部连通。
9.根据权利要求7所述的海上风电桩安装装置，其特征在于，所述支撑件上设置有泄压阀和从下至下穿设所述支撑件的气流通道，所述上腔体通过依次连接的泄压阀和气流通道与所述降噪腔连通。
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