CN113250230B - 海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构及其工作方法，包括由上至下依次设置的上部基础结构、吸力桩连接段以及吸力桩本体，所述吸力桩连接段上设有用以与吸力泵连接的吸力泵接口，所述吸力泵接口上方设有用以封闭吸力泵接口的舱盖组件，所述吸力泵接口两侧设有吸力泵接口耳板，其中一侧的吸力泵接口耳板与舱盖组件右侧转动连接，舱盖组件左侧设有自动插销结构，用以贯穿舱盖组件左侧以及另一侧的吸力泵接口耳板来锁定舱盖组件。本发明设计合理，构造简单，通过自动插销结构可以控制舱盖关闭，无需潜水员下潜至海底施工操作，化简了施工工序，减小了施工风险，提高了施工效率与实际效益。

Description

海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构及其工作方法。

背景技术

随着国家提出开创合作共赢的气候治理新局面，形成各尽所能的气候治理新体系，坚持绿色复苏的气候治理新思路，早日实现碳中和的目标和政策后，绿色、清洁能源走上了历史舞台。燃机、光伏、风力发电等迅速发展。其中，海上风力发电近年来在我国的发展速度较快。我国海上风电风资源储备丰富、发电稳定、电网接入便利。水深5-50米海域，100米高度海上风资源可开放量约5亿千瓦，拥有广阔的发展前景。

另一方面，因受复杂海洋环境的影响，海上风电的建设难度也较大。目前常用的海上风电风机基础型式有重力式基础、单桩基础、多柱基础、吸力桩基础等。其中，吸力桩基础相比其他型式的基础，有许多特有的优势和特点：它能适用于海底基岩埋藏浅、传统风电桩基础需海上嵌岩施工的海域；同时可以避免嵌岩桩施工工期长、风险高、造价高的问题；在海底淤泥层深厚、土体承载力低的区域也能适用；避免了大直径单桩基础加工工艺要求高、产能不足、适用性不足的缺点；又因为吸力桩基础适应性较强，对施工窗口期要求低，因此能够有效缩短工程工期。在近期，国内有多个海上风电场都采用该基础型式作为主要的风机基础型式，但是现有的吸力桩基础吸力沉贯完成后，需要关闭吸力泵接口舱盖，这一工序往往需要潜水员下潜至吸力泵接口处手工操作完成，施工工序较为复杂且具有一定危险性。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构及其工作方法，结构简单且操作方便，无需潜水员下潜至海底施工操作，化简了施工工序，减小了施工风险，提高了施工效率与实际效益。

本发明的具体实施方案是这样构成的，它包括由上至下依次设置的上部基础结构、吸力桩连接段以及吸力桩本体，所述吸力桩连接段上设有用以与吸力泵连接的吸力泵接口，所述吸力泵接口上方设有用以封闭吸力泵接口的舱盖组件，所述吸力泵接口两侧设有吸力泵接口耳板，其中一侧的吸力泵接口耳板与舱盖组件右侧转动连接，舱盖组件左侧设有自动插销结构，用以贯穿舱盖组件左侧以及另一侧的吸力泵接口耳板来锁定舱盖组件。

进一步的，所述自动插销结构包括位于舱盖组件左侧前面的套筒，所述套筒内设置有可沿套筒长度方向移动的插销，所述插销与套筒内部之间设置有弹簧装置。

进一步的，所述舱盖组件左侧设有与该侧吸力泵接口耳板相适配的开槽，所述开槽内设置有限位塞结构，插销端部抵顶在限位塞结构上，当舱盖组件向下关闭时吸力泵接口耳板将限位塞结构顶开，插销在弹力作用下穿过吸力泵接口耳板的耳孔和舱盖组件侧边孔位来锁固。

进一步的，所述套筒上端设有直槽，所述插销上方设置有经直槽延伸至套筒外部的销钉。

进一步的，所述舱盖组件包括用以封闭吸力泵接口的吸力泵接口舱盖以及位于其上方的舱盖支臂。

进一步的，所述舱盖支臂上方设置有牵引绳耳板，上部基础结构与牵引绳耳板之间设置有牵引绳，用以通过牵引绳控制吸力泵接口舱盖关闭。

进一步的，海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构的工作方法，包括步骤如下：（1）将吸力桩运输至指定海域位置后，将吸力桩整体吊装沉放在海床表面，在自重作用下完成吸力桩的初步沉贯，然后通过吸力泵经吸力泵接口将吸力桩本体内部的海水抽出，使吸力桩与周围土体产生负压，牢牢吸附于海床土体，完成吸力桩沉贯；（2）当吸力桩沉贯完成后，移除吸力泵并需要将舱盖组件进行关闭；（3）施工人员在上部基础结构顶部的工作平台上拉动牵引绳，解锁舱盖组件，同时舱盖组件在其自重作用下下落关闭；（4）在舱盖组件关闭过程中，舱盖支臂一侧沿铰接点向下转动，舱盖支臂另一侧的开槽位置内的限位塞结构被该侧的吸力泵接口耳板顶开，插销失去了限位塞结构的限位，在弹簧装置的弹力作用下弹出套筒，依次穿过吸力泵接口耳板的耳孔以及舱盖支臂耳孔，从而将吸力泵接口舱盖牢牢锁定，使吸力泵接口舱盖封闭住吸力泵接口。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本装置设计合理，构造简单，吸力桩沉贯过程可大致分为两个阶段，自重下沉阶段和吸力下沉阶段。当吸力沉贯完成后需关闭吸力泵接口舱盖；通过在吸力泵接口舱盖处设置带有直槽的套筒，套筒内设置插销和弹簧装置，插销抵靠在限位塞机构上，只需利用牵引绳控制舱盖关闭，在吸力泵接口舱盖下落过程中，限位塞机构会被吸力泵接口顶部耳板顶开，在弹簧装置的弹力作用下，通过插销穿过吸力泵接口耳板的耳孔和舱盖支臂耳孔来将两者锁固，从而使吸力泵接口舱盖闭合；该结构可通过牵引绳轻松实现关闭舱盖功能，无需潜水员下潜至海底施工操作，简了施工工序，减小了施工风险，提高了施工效率与实际效益。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图；

图2为本发明实施例吸力桩连接段结构示意图；

图3为本发明实施例吸力桩连接段局部俯视图；

图4为图3的剖视图A-A；

图5为图4的剖视图B-B；

图6为本发明实施例舱盖组件结构示意图；

图7为图6的局部放大图；

图8为本发明实施例限位塞结构结构示意图；

图9为本发明实施例插销与销钉结构示意图；

图10为本发明实施例舱盖组件局部正视图；

图11为本发明实施例自动插销结构工作状态示意图一（未锁固）；

图12为本发明实施例自动插销结构工作状态示意图一（已锁固）；

图中：1-吸力桩本体；2-吸力桩连接段；3-上部基础结构；4-吸力泵接口舱盖；5-套筒；51-直槽；6-限位塞结构；7-舱盖支臂；8-插销；9-销钉；10-弹簧装置；11-吸力泵接口；12-吸力泵接口耳板；13-牵引绳耳板；14-牵引绳；15-开槽；16-舱盖支臂耳孔；17-吸力泵接口耳板的耳孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

实施例：参照附图1-12所示，提供一种海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构，包括由上至下依次设置的上部基础结构3、吸力桩连接段2以及吸力桩本体1，所述吸力桩连接段上设有吸力泵接口11，吸力泵接口处可以安装有吸力泵，所述吸力泵接口上方设有用以封闭吸力泵接口的舱盖组件，所述吸力泵接口两侧设有吸力泵接口耳板12，其中一侧的吸力泵接口耳板与舱盖组件右侧转动连接，舱盖组件左侧设有自动插销结构，用以贯穿舱盖组件左侧以及另一侧的吸力泵接口耳板来锁定舱盖组件。

上述的自动插销结构包括位于舱盖组件左侧前面的套筒5，所述套筒内设置有可沿套筒长度方向移动的插销8，所述插销与套筒内部之间设置有弹簧装置10；套筒的后端与舱盖支臂焊接并贯通至开槽内，套筒的前端为封闭。

所述舱盖组件左侧设有与该侧吸力泵接口耳板相适配的开槽15，所述开槽内设置有限位塞结构6，插销端部抵顶在限位塞结构上，当舱盖组件向下关闭时吸力泵接口耳板将限位塞结构顶开，插销在弹力作用下穿过吸力泵接口耳板的耳孔17和舱盖支臂耳孔16来锁固。

在本实施例中，为了限制插销的活动范围，所述套筒5上端设有直槽51，所述插销上方设置有经直槽延伸至套筒外部的销钉9。

上述的插销为一圆柱，其前端通过弹簧装置与套筒相连；插销在装入套筒并用限位塞结构固定后，需沿套筒顶部的直槽将销钉打入插销上预留的开孔内，让销钉和插销组合在一起。销钉卡在套筒的直槽内，以此达到限制插销的活动范围。

在本实施例中，所述舱盖组件包括用以封闭吸力泵接口的吸力泵接口舱盖4以及位于其上方的舱盖支臂7；所述吸力泵接口舱盖4形状为一圆板，并与舱盖支臂7焊接；舱盖下方设有密封装置，用以密封吸力泵接口。

在本实施例中，所述限位塞结构形状为立方体块状，材质可为橡胶或木块。

在本实施例中，所述舱盖支臂上方设置有牵引绳耳板13，上部基础结构与牵引绳耳板之间设置有牵引绳14，用以通过牵引绳控制吸力泵接口舱盖关闭。

牵引绳耳板为一开孔钢板，供与牵引绳固定。所述牵引绳一端固定在基础上部工作平台，另一端锁头固定在舱盖支臂的牵引绳耳板上。牵引绳耳板上具有牵引绳耳板孔，用以供牵引绳固定，需要关闭舱盖时，施工人员在工作平台上拉动牵引绳，舱盖因受牵引绳和自重作用而下落关闭。

吸力桩本体为下端开口上端封闭的圆柱体或多边形柱体，可为单个或多个，多个吸力桩本体之间可设置或不设置连接构件，多个吸力桩本体与基础中心距离可完全一样或不一样，吸力桩连接段位于吸力桩顶部，吸力桩连接段将上部基础结构与吸力桩本体连成整体，所述上部基础结构可为单柱、多柱、导管架等型式。

吸力桩本体可为单舱或多舱吸力桩。

上部基础结构可竖直或倾斜一定角度与吸力桩连接段连接。

上部基础结构3与吸力桩连接段2之间可通过螺栓连接、焊接或铆接的方式固定连接。

上部基础结构3与吸力桩本体1可中心或偏心布置。

吸力桩连接段2为吸力桩本体1顶板和其顶部设置的加强板。上述加强板可以是方形、三角形实心或开孔板，可以是单块板或箱梁结构，布置位置可以是吸力桩本体1顶部外侧或内侧。

舱盖支臂7可以由若干钢板焊接而成，两端均设有舱盖支臂耳孔，其一端耳孔供与吸力泵接口耳板12相连，另一端耳孔供插销贯通；左侧的舱盖支臂耳孔前面焊有套筒5，套筒中心线与耳孔中心线重合。

吸力泵接口位于吸力桩连接段处，形状为空心圆柱体，在舱盖关闭后，吸力泵接口耳板顶开限位塞结构，在弹簧装置的弹力作用下，插销将舱盖锁定在吸力泵接口耳板的耳孔；吸力桩沉贯时，吸力泵连接到吸力泵接口进行作业，作业完成后移走吸力泵并关闭舱盖。

在本实施例中，工作时，将吸力桩本体1、吸力桩连接段2、上部基础结构3通过焊接连接成一整体，并完成其他附属构件加工及防腐涂层工作后，由加工厂码头吊装或模块车运至运输驳船上，运输至指定施工海域位置后，将上述吸力桩整体吊装沉放到海床表面，在自重作用下完成吸力桩本体1初步沉贯，然后通过设置于吸力桩顶部连接段2上的吸力泵通过吸力泵接口将吸力桩本体1内部的海水抽出，形成内外压力差和渗流场，进一步进行中心吸力桩本体1的沉贯，使吸力桩与周围土体产生负压，牢牢吸附于海床土体。吸力沉贯过程需控制好内外压差和排水量，同时注意调整吸力桩基础的平整度，使其满足设计要求。

当吸力沉贯完成后需将吸力泵移除，同时需要关闭吸力泵接口舱盖，保证吸力泵接口处于封闭状态；关闭舱盖时，施工人员在工作平台上拉动牵引绳，吸力泵接口因受牵引绳解锁和在自重作用而下落关闭；舱盖支臂一侧沿铰接点向下转动，舱盖支臂另一侧的开槽位置内的限位塞结构被吸力泵接口耳板顶开，插销失去了限位塞结构的抵靠，在弹簧装置的弹力作用下弹出套筒，依次穿过吸力泵接口耳板的耳孔以及舱盖支臂耳孔，从而将吸力泵接口舱盖牢牢锁定，使吸力泵接口舱盖封闭住吸力泵接口。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构（例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外）。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构，其特征在于，包括由上至下依次设置的上部基础结构、吸力桩连接段以及吸力桩本体，所述吸力桩连接段上设有用以与吸力泵连接的吸力泵接口，所述吸力泵接口上方设有用以封闭吸力泵接口的舱盖组件，所述吸力泵接口两侧设有吸力泵接口耳板，其中一侧的吸力泵接口耳板与舱盖组件右侧转动连接，舱盖组件左侧设有自动插销结构，用以贯穿舱盖组件左侧以及另一侧的吸力泵接口耳板来锁定舱盖组件；

所述舱盖组件左侧设有与该侧吸力泵接口耳板相适配的开槽，所述开槽内设置有限位塞结构，插销端部抵顶在限位塞结构上，当舱盖组件向下关闭时吸力泵接口耳板将限位塞结构顶开，插销在弹力作用下穿过吸力泵接口耳板的耳孔和舱盖组件放入侧边孔位来锁固。

2.根据权利要求1所述的海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构，其特征在于，所述自动插销结构包括位于舱盖组件左侧前面的套筒，所述套筒内设置有可沿套筒长度方向移动的插销，所述插销与套筒内部之间设置有弹簧装置。

3.根据权利要求2所述的海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构，其特征在于，所述套筒上端设有直槽，所述插销上方设置有经直槽延伸至套筒外部的销钉。

4.根据权利要求2所述的海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构，其特征在于，所述舱盖组件包括用以封闭吸力泵接口的吸力泵接口舱盖以及位于其上方的舱盖支臂。

5.根据权利要求4所述的海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构，其特征在于，所述舱盖支臂上方设置有牵引绳耳板，上部基础结构与牵引绳耳板之间设置有牵引绳，用以通过牵引绳控制吸力泵接口舱盖关闭。

6.一种利用如权利要求5所述的海上风电吸力桩吸力泵舱盖自动插销结构的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：（1）将吸力桩运输至指定海域位置后，将吸力桩整体吊装沉放在海床表面，在自重作用下完成吸力桩的初步沉贯，然后通过吸力泵经吸力泵接口将吸力桩本体内部的海水抽出，使吸力桩与周围土体产生负压，牢牢吸附于海床土体，完成吸力桩沉贯；（2）当吸力桩沉贯完成后，移除吸力泵并需要将舱盖组件进行关闭；（3）施工人员在上部基础结构顶部的工作平台上拉动牵引绳，解锁舱盖组件，同时舱盖组件在其自重作用下下落关闭；（4）在舱盖组件关闭过程中，舱盖支臂一侧沿铰接点向下转动，舱盖支臂另一侧的开槽位置内的限位塞结构被该侧的吸力泵接口耳板顶开，插销失去了限位塞结构的限位，在弹簧装置的弹力作用下弹出套筒，依次穿过吸力泵接口耳板的耳孔以及舱盖支臂耳孔，从而将吸力泵接口舱盖牢牢锁定，使吸力泵接口舱盖封闭住吸力泵接口。

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