CN114408764A - 一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置及提升方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，由承重框架、支撑柱、平台主轴、主轴旋转驱动装置、空心吊臂、钢丝绳导向滑轮、卷扬机、悬挂式操作平台构成，将钢绞线提升装置整体在地面拼装好后，由吊机提升并固定到塔筒顶部之后进行钢绞线的提升工作。本发明不仅可以提升任意方向上的钢绞线，而且本装置结构之间没有干涉、通用性强、可拆卸、运输灵活便利，大大减少了钢绞线提升的难度和施工时间，同时保障了施工安全。

Description

一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置及提升方法

技术领域

本发明属于风力发电混凝土塔筒技术领域，具体涉及一种混凝土塔筒用体外钢绞线提升装置。

背景技术

随着技术的进步，为了提高发电量，单机容量越来越大，导致风机变得越来越重，风机叶片直径也越做越大，并且在低风速区，风机需要做的更高才能获得更好的发电效益，这就对风机塔筒的高度和承载能力提出很高的要求，于是预应力混凝土塔筒应运而生，区别于传统钢塔，它采用混凝土作为塔筒材料，通过对分布于混凝土塔筒体外一定数量的钢绞线上施加预应力，使混凝土塔筒预压后储备抗弯承载力。但是在混凝土塔筒超高的高度和塔筒顶部空间有限的情况下，沉重的钢绞线如何快速、安全和稳定的提升成为了制约混凝土塔筒施工效率和质量的一大难题。

发明内容

本发明的目的在于：提供与一种混凝土塔筒体外钢绞线结构体系相匹配的钢绞线提升装置及提升方法，该风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置采用可旋转的悬挂式操作平台，有利于在混凝土塔筒顶部施工空间有限的情况下，便捷地提升分布在混凝土塔筒体外一周任意角度上的钢绞线，且有效避免了卷扬机钢丝绳与内部结构的干涉问题，与此同时可以提供更加安全和宽敞的施工空间。

为此，本发明采用以下技术方案：

一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：包括承重框架、支撑柱、可旋转的平台主轴、主轴旋转驱动装置、吊臂、钢丝绳导向滑轮、卷扬机和悬挂式操作平台；

所述承重框架包括若干根放射状布置的承重框架分支梁，支撑柱与承重框架分支梁位置可调地连接，以能调节支撑柱距离承重框架中心的距离；承重框架的中心和平台主轴转动连接，所述主轴旋转驱动装置固定在所述承重框架上；悬挂式操作平台固定在平台主轴下端，卷扬机固定在悬挂式操作平台上；吊臂固定在平台主轴上，钢丝绳导向滑轮安装在吊臂上。

在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：

所述平台主轴的上端设置中心齿轮，主轴旋转驱动装置设置传动齿轮，所述传动齿轮与中心齿轮啮合。

承重框架由中心框架结构、连接法兰、承重框架分支梁、吊耳、轴套组成；承重框架分支梁通过连接法兰可拆卸地与中心框架结构的各个径向接头连接；吊耳焊接在中心框架结构上，轴套固定在框架中心，所述承重框架的中心设置轴套，平台主轴的顶部插入到所述轴套内并由主轴上端的限位法兰固定。

承重框架包括中心框架结构，承重框架分支梁可拆卸地与中心框架结构的各个径向接头连接；以能够更换为不同长度的分支梁，在保持核心模块不变的情况下，适应不同直径的风机塔筒。

平台主轴由限位法兰、空心圆轴组成，所述限位法兰安装在空心圆轴上端。限位法兰上设有润滑油注油孔。

所述主轴旋转驱动装置由齿轮、电机、减速器及电机安装架组成；

所述主轴旋转驱动装置通过电机安装架固定在承重框架上，通过齿轮与平台主轴中心齿轮啮合，当电机工作时，通过减速传动结构带动与平台主轴中心齿轮啮合的齿轮旋转，从而带动平台主轴旋转。

悬挂式操作平台由平台板、防坠落护栏、操作平台框架组成；所述平台板覆盖并固定在操作平台框架上，防坠落护栏安装在悬挂式操作平台一周；所述操作平台的大小满足其能位于混凝土塔筒内。

所述吊臂为空心吊臂；吊臂由内吊臂、外吊臂组成而可伸缩调节长度；所述内吊臂插入到外吊臂内部，由锁紧螺栓锁紧。所述空心吊臂可以通过调整内吊臂插入外吊臂的长度来调整空心吊臂的长度。

所述吊臂为空心吊臂；钢丝绳导向滑轮安装在空心吊臂前后两端；平台主轴径向设有一个通孔，钢丝绳可以穿过空心吊臂以及通过平台主轴上的径向通孔穿过平台主轴。

所述支撑柱的顶部设置限位框，通过所述限位框和承重框架分支梁位置可调地连接；所述支撑柱的底部设置支撑柱固定结构，所述支撑柱固定结构的底部为支撑板，支撑板上开有槽孔。所述支撑柱可以由所述支撑柱固定结构通过螺栓固定在混凝土塔筒顶部。

本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种风电混凝土塔筒体外钢绞线的提升方法。为此，本发明采用以下技术方案：

一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升方法，其特征在于它采用上述的风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置提升所述钢绞线，包括以下步骤：

（1）准备工序：将所述提升装置在地面装配好后起吊并固定到塔筒顶部；各支撑柱沿塔筒顶部均匀布置，悬挂式操作平台位于塔筒内部；启动卷扬机将卷扬机钢丝绳在塔筒内部放至地面；将已经盘成卷的钢绞线放在塔筒门外准备；

（2）起吊工序：将钢绞线牵引头从塔筒门洞引入塔筒内；将钢绞线牵引头固定在卷扬机钢丝绳挂钩上，启动卷扬机，开始钢绞线起吊工作，在起吊过程中应时刻注意防止钢绞线与塔筒内壁或塔筒内设备、平台等发生剐蹭，损坏钢绞线；

（3）装置工序：将提升到塔筒顶部的钢绞线一端固定好后，启动主轴旋转驱动装置，将吊臂旋转至下一束钢绞线提升角度，下放卷扬机钢丝绳，进行下一束钢绞线提升工作。

本发明的有益效果是：

（1）本发明使用的悬挂式操作平台提供了宽敞的施工空间，有利于在风电混凝土塔筒顶部有限的空间内实现钢绞线提升和安装工作，确保了钢绞线在提升施工过程中的安全性和可操作性。

（2）本发明通过使用旋转装置可以使平台主轴和固定在平台主轴上的空心吊臂、悬挂式操作平台在水平方向上360°自由旋转。由于体外钢绞线均布于混凝土塔筒内壁外一周，所以本发明的钢绞线提升装置完成一次吊装后，不需要二次调整整个钢绞线提升装置的安装角度，仅仅通过所述主轴旋转驱动装置带动悬挂式操作平台和空心吊臂旋转一定角度，就可以实现提升整个混凝土塔筒内的全部钢绞线，极大地减少了施工步骤、提高了施工效率、节省了施工时间。

（3）本发明的操作平台通过平台主轴悬挂安装在承重框架的下方，使其成为一个相对独立的操作平台，操作平台框架没有超出悬挂式操作平台，有效避免了在提升分布于不同角度位置上的钢绞线时，卷扬机钢丝绳与钢绞线提升装置内部结构的干涉，可以不受限制地提升分布于混凝土塔筒外任意角度处的钢绞线。

（4）本发明可通过改变空心吊臂的长度、更换不同长度的承重框架分支梁和调节支撑柱在分支梁上的安装位置，使钢绞线提升装置可以适配不同混凝土塔筒的筒顶直径，具有较强的通用性，节约了为适应不同塔型而制作不同提升装置的成本。

（5）本发明使用了可以固定在混凝土塔筒顶部的支撑柱固定结构并且操作平台上增加了防坠落护栏，保证了钢绞线提升装置的稳定性，保障了工人在钢绞线提升过程中的施工安全。

（6）本发明的支撑柱与承重框架为分体式，并且承重框架上的分支梁均可拆卸，钢绞线提升装置拆卸后的尺寸满足公路运输的尺寸要求，使本发明具有拆装方便，转场运输灵活的优点。

综上所述，本发明不仅提高了在混凝土塔筒顶部比较狭小和危险的地方进行高空作业提升钢绞线时的安全性和可操作性，也解决了钢绞线提升过程中可能与装置内部框架的干涉问题，更具有提升不同分布角度的钢绞线的功能，并且可以适配不同的混凝土塔筒顶部直径，具有极强的通用性，减少了制作成本，且拆装便利、运输灵活。

下面结合附图和实施案例对本发明的技术特征进行更详细的说明。

附图说明

图1是本发明一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置的整体结构示意图。

图2是图1的A部位的局部结构放大图。

图3是本发明一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置的整体结构示意图。

图4是图3的B部位的局部结构放大图。

图5是图3的C部位的局部结构放大图。

图6是钢绞线提升施工示意图。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明进行优选描述，但不构成对本发明的任何限制。

参阅附图，本发明的一种混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，包括承重框架16、多根支撑柱13、可旋转的平台主轴14、主轴旋转驱动装置10、空心吊臂15、钢丝绳导向滑轮29、卷扬机26和悬挂式操作平台11。

承重框架16的中心和平台主轴14转动连接，所述主轴旋转驱动装置10固定在承重框架16上；悬挂式操作平台11固定在平台主轴14下端，卷扬机26固定在悬挂式操作平台11上；空心吊臂15固定在平台主轴14上，钢丝绳导向滑轮29安装在空心吊臂15上。所述悬挂式操作平台11可以与平台主轴14一同旋转；所述空心吊臂15可以与平台主轴14一同旋转。所述卷扬机26可随悬挂式操作平台11一起旋转。

本实施例中，承重框架16由中心框架结构30、连接法兰19、承重框架分支梁20、吊耳27、轴套17组成。

承重框架16包括若干根呈放射状布置的承重框架分支梁20。中心框架结构30设置若干个径向接头，径向接头上安装连接法兰19，承重框架分支梁20的端部也设置连接法兰19，并且与中心框架结构30径向接头上的连接法兰19通过螺栓32连接，承重框架分支梁20与中心框架结构30连接可靠并可拆卸。中心框架结构30的中心处安装轴套17，平台主轴14的顶部插入到所述轴套17内并由主轴上端的限位法兰固定。吊耳27焊接在中心框架结构30上。

支撑柱13的下端设置支撑柱固定结构24，支撑柱固定结构24两侧钢板241与支撑柱13焊接或螺栓连接，所述支撑柱固定结构的底部为支撑板242，支撑板上开有槽孔38，所述支撑板242能够与混凝土塔筒顶部端面通过螺栓32连接，支撑板242能够扩大支撑面而能够减小对混凝土塔筒上端面的局部压力。支撑柱13与承重框架分支梁20为可调式连接，支撑柱13的顶部设置限位框22，所述限位框22能套在承重框架分支梁20外，根据混凝土塔筒顶部直径的大小调整好安装在承重框架分支梁20上的位置，限位框22上设置螺纹通孔36，拧紧螺纹通孔36上的锁紧螺栓9，使支撑柱13与承重框架16相对位置固定。本发明通过采用可拆卸和可更换的承重框架分支梁20和可调节式的支撑柱13和空心吊臂15，可以适用于不同直径的混凝土顶部塔筒，提高通用性，并且可拆装便于运输。

平台主轴14由限位法兰18、空心圆轴35组成。空心圆轴35可采用满足强度要求的钢管，所述限位法兰18有上下两块，焊接安装在空心圆轴上端，分别位于轴套17的上端和下端而将所述空心圆轴悬挂在承重框架16上。限位法兰上设有润滑油注油孔34。平台主轴中心齿轮5固定在平台主轴14上端，紧邻平台主轴14与轴套17相连的部位，主轴旋转驱动装置10设置的齿轮6与平台主轴中心齿轮5啮合。

所述主轴旋转驱动装置10由齿轮6、电机21、减速器7及电机安装架37组成；电机安装架37固定在承重框架16上，电机21通过齿轮6与平台主轴中心齿轮5啮合，当电机21工作时，通过减速器7带动齿轮6旋转，而使平台主轴中心齿轮5转动，从而带动平台主轴14转动。

悬挂式操作平台11由平台板28、防坠落护栏25、操作平台框架12组成；所述平台板28覆盖并固定在操作平台框架12上，防坠落护栏25安装在悬挂式操作平台11一周；所述操作平台11的大小满足其能位于混凝土塔筒内。

空心吊臂15由内吊臂8、外吊臂31组成而可伸缩调节长度；所述内吊臂8插入到外吊臂31内部，由锁紧螺栓9锁紧。所述空心吊臂15可以通过调整内吊臂8插入外吊臂31的长度来调整空心吊臂15的长度。外吊臂31侧壁设有一个螺纹通孔36。可以通过锁紧螺栓9来固定空心吊臂15的长度。所述锁紧螺栓9安装在外吊臂31侧壁上的螺纹通孔36中，当调整好空心吊臂15长度后，拧紧锁紧螺栓9可以将内外吊臂31的相对位置固定从而固定空心吊臂15的长度。

钢丝绳导向滑轮29安装在空心吊臂15前后两端；平台主轴径向设有一个通孔33，卷扬机钢丝绳2可以穿过空心吊臂15以及通过平台主轴14上的径向通孔33穿过平台主轴14。

在提升操作前，调整内吊臂8伸长距离，使空心吊臂15的长度与钢绞线3的分布圆尺寸相匹配，拧紧外吊臂31上的锁紧螺栓9，使内外吊臂相对位置固定；将所述钢绞线提升装置1整体在地面拼装好后，由起重机通过提升装置上的吊耳27将其起吊到混凝土塔筒4的顶部，将混凝土塔筒顶部螺栓孔与支撑柱固定结构24上的槽孔38对齐后，使用螺栓32将钢绞线提升装置固定在塔筒顶部；卷扬机26上的钢丝绳2通过固定在空心吊臂15两端的钢丝绳导向滑轮29穿过空心吊臂15、平台主轴14后，下放到塔筒底部；将准备好的钢绞线3固定到下放至塔筒底部的钢丝绳2上，做好其他准备措施后，启动卷扬机26，进行钢绞线的起吊工作。

提升并固定好一根钢绞线后，主轴旋转驱动装置10通过主轴旋转驱动装置10上的齿轮6带动悬挂式操作平台11、空心吊臂15及平台主轴14旋转过一定角度，使到达下一根钢绞线的提升位置后，将卷扬机钢丝绳2再次下放到混凝土塔筒底部再次提升下一根钢绞线。重复以上步骤，直至混凝土塔筒外的所有钢绞线全部提升完成。

完成一个混凝土塔筒的全部体外钢绞线提升工作后，拆下固定支撑柱13与混凝土塔筒相对位置的螺栓32，使用起重机将钢绞线提升装置下放到地面，拆下安装在承重框架分支梁20上的支撑柱13，再拆下连接在承重框架16上的承重框架分支梁20，缩短空心吊臂15的长度后，将拆分后钢绞线提升装置装车，运输到下一个机位点进行组装并再次进行钢绞线提升工作。

以上所述的仅是本发明的优选的实施方式，应当指出对于本领域来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以做出若干的变形和改进，但这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：包括承重框架、支撑柱、可旋转的平台主轴、主轴旋转驱动装置、吊臂、钢丝绳导向滑轮、卷扬机和悬挂式操作平台；

所述承重框架包括若干根放射状布置的承重框架分支梁，支撑柱与承重框架分支梁位置可调地连接，以能调节支撑柱距离承重框架中心的距离；承重框架的中心和平台主轴转动连接，所述主轴旋转驱动装置固定在所述承重框架上；悬挂式操作平台固定在平台主轴下端，卷扬机固定在悬挂式操作平台上；吊臂固定在平台主轴上，钢丝绳导向滑轮安装在吊臂上。

2.如权利要求1所述的一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：所述平台主轴的上端设置中心齿轮，主轴旋转驱动装置设置传动齿轮，所述传动齿轮与中心齿轮啮合。

3.如权利要求1所述的一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：承重框架由中心框架结构、连接法兰、承重框架分支梁、吊耳、轴套组成；承重框架分支梁通过连接法兰可拆卸地与中心框架结构的各个径向接头连接；吊耳焊接在中心框架结构上，轴套固定在框架中心；平台主轴的顶部插入到所述轴套内并由主轴上端的限位法兰固定。

4.根据权利要求1所述的一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：承重框架包括中心框架结构，承重框架分支梁可拆卸地与中心框架结构的各个径向接头连接；以能够更换为不同长度的分支梁。

5.根据权利要求1所述的一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：所述主轴旋转驱动装置由齿轮、电机、减速器及电机安装架组成；

所述主轴旋转驱动装置通过电机安装架固定在承重框架上，通过齿轮与平台主轴中心齿轮啮合，当电机工作时，通过减速传动结构带动与平台主轴中心齿轮啮合的齿轮旋转，从而带动平台主轴旋转。

6.根据权利要求1所述的一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：悬挂式操作平台由平台板、防坠落护栏、操作平台框架组成；所述平台板覆盖并固定在操作平台框架上，防坠落护栏安装在悬挂式操作平台一周；所述操作平台的大小满足其能位于混凝土塔筒内。

7.根据权利要求1所述的一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：所述吊臂为空心吊臂；吊臂由内吊臂、外吊臂组成而可伸缩调节长度；所述内吊臂插入到外吊臂内部，由锁紧螺栓锁紧；所述空心吊臂可以通过调整内吊臂插入外吊臂的长度来调整空心吊臂的长度。

8.根据权利要求1所述的一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：所述吊臂为空心吊臂；钢丝绳导向滑轮安装在空心吊臂前后两端；平台主轴径向设有一个通孔，钢丝绳可以穿过空心吊臂以及通过平台主轴上的径向通孔穿过平台主轴。

9.根据权利要求4所述的一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置，其特征在于：所述支撑柱的顶部设置限位框，通过所述限位框和承重框架分支梁位置可调地连接；所述支撑柱的底部设置支撑柱固定结构，所述支撑柱固定结构的底部为支撑板，支撑板上开有槽孔，所述支撑柱可以由所述支撑柱固定结构通过螺栓固定在混凝土塔筒顶部。

10.一种风电混凝土塔筒体外钢绞线提升方法，其特征在于它采用权利要求1所述的风电混凝土塔筒体外钢绞线提升装置提升所述钢绞线，包括以下步骤：

（1）准备工序：将所述提升装置在地面装配好后起吊并固定到塔筒顶部；各支撑柱沿塔筒顶部均匀布置，悬挂式操作平台位于塔筒内部；启动卷扬机将卷扬机钢丝绳在塔筒内部放至地面；将已经盘成卷的钢绞线放在塔筒门外准备；

（2）起吊工序：将钢绞线牵引头从塔筒门洞引入塔筒内；将钢绞线牵引头固定在卷扬机钢丝绳挂钩上，启动卷扬机，开始钢绞线起吊工作，在起吊过程中应时刻注意防止钢绞线与塔筒内壁或塔筒内设备、平台等发生剐蹭，损坏钢绞线；

（3）装置工序：将提升到塔筒顶部的钢绞线一端固定好后，启动主轴旋转驱动装置，将吊臂旋转至下一束钢绞线提升角度，下放卷扬机钢丝绳，进行下一束钢绞线提升工作。

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