CN116605361B - 一种海上风机整体运输安装船及运输安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风机整体运输安装船及运输安装方法，属于风电领域，通过夹持翻转装置与锁紧装置间的配合，在风机安装过程中，锁紧装置相对合，导电触点相接触，电磁铁通电，利用磁吸附了或磁排斥力使对合的电磁铁翻转九十度，即可锁紧C型夹爪，同时橡胶垫内的磁流变液受电磁铁的磁场影响，粘连性增大，使橡胶垫形变量减小，夹持杆体，此时配合起重机起吊风机整体，在此过程中，调节电机驱动C型夹爪翻转，为风机整体的翻转动作做功，降低起重机的输出功率，同时由于C型夹爪保持风机整体的翻转点固定，相比于传统技术，能有效提升风机整体与海面基础的对接准确率，有效降低了施工周期，节约了吊装成本，具有市场前景，适合推广。

Description

一种海上风机整体运输安装船及运输安装方法

技术领域

本发明涉及风电领域，更具体地说，涉及一种海上风机整体运输安装船及运输安装方法。

背景技术

随着风力发电行业的快速发展，陆上风场的开发日趋饱和，海上风场以其风速高、湍流度低、风切变小等优点，成为迫切需要开发的风力发电领域。另外，随着风电机组的单机容量逐渐增大，机组各部件的体积和重量也不断增大，例如，一台风电机组整机的质量约为800吨，这造成在海上运输风电机组进而将其安装到海上基础的难度非常大。现有的在海上运输风电机组的技术，是利用运输船将风电机组的各部件，例如塔筒、机舱、叶片等，运输至海上基础附近，用另一艘驶至该海上基础附近的船上的吊架，或用该海上基础附近的海上浮吊，将风电机组的各部件按顺序进行吊装，在将该风电机组整体安装到海上基础上之后，再进行整机的静态测试和并网调试。

由此可见，利用现有技术在海上运输风电机组，由于各部件是相互分离地运输至海上基础附近的，因而需要在条件恶劣且多变的海上环境进行风电机组的安装，在安装完成之后还要在海上环境进行整机的静态测试和并网调试，而且由于现有技术需要运输船与另一艘装有吊架的船，或与海上基础附近的海上浮吊进行紧密配合，才能最终完成风电机组的安装，因此，现有技术造成在海上安装风电机组的效率低下，并且受海况的影响严重，在海况允许的情况下，完成一台风电机组的安装约需2-3天时间，测试和调试的时间更长，为此我们提出一种海上风机整体运输安装船及运输安装方法来解决以上问题。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种海上风机整体运输安装船及运输安装方法，能有效提升风机整体与海面基础的对接准确率，有效降低了施工周期，节约了吊装成本，具有市场前景，适合推广。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种海上风机整体运输安装船，包括安装船体，安装船体上设有升降桩腿，安装船体沿其中轴线位置安装有组装支架，组装支架上设有风机整体，风机整体包括组装完毕的杆体、风叶及主机，安装船体沿杆体底端位置设有吊装豁口，吊装豁口的一侧设有起重机，吊装豁口上设有两个对称设置的夹持翻转装置；

夹持翻转装置包括夹持滑座，安装船体上设有与夹持滑座相匹配的夹持滑轨，夹持滑座上固定有液压伸缩杆，夹持滑轨一侧设有与液压伸缩杆输出端相匹配的挡块，夹持滑座顶部设有轴承座，轴承座内转动连接有转轴，转轴的一端固定有C型夹爪，转轴的另一端固定有从动齿轮，夹持滑座上设有调节电机，调节电机的输出端固定有与从动齿轮相啮合的从动齿轮，两个C型夹爪相对一侧均设有锁紧装置；

锁紧装置包括电磁铁，电磁铁呈半圆弧形结构，电磁铁的圆弧内侧固定有橡胶垫，电磁铁的圆弧外侧设有导电滑条，C型夹爪的内侧设有与导电滑条相匹配的导电滑轨，C型夹爪内设有两个永磁体，C型夹爪为半圆弧形结构，C型夹爪内的两个永磁体磁极相反且均为四份之一圆弧状结构。

本发明通过带有夹持滑轨、挡块、夹持滑座、液压伸缩杆、调节电机、C型夹爪、导电滑轨、永磁体、从动齿轮、轴承座的夹持翻转装置与带有橡胶垫、导电触点、电磁铁、导电滑条的锁紧装置间的相互配合，在风机整体的安装过程中，当杆体、风叶及主机均在组装支架上组装完毕后，此时利用液压伸缩杆驱动两个夹持滑座相靠近，直至两个锁紧装置相对合，当两个锁紧装置上的导电触点相接触导电时，锁紧装置内的电磁铁通电，结合C型夹爪内的两个永磁体的对半设置，利用磁力异性相吸的原理，利用磁吸附了或磁排斥力使对合的电磁铁翻转九十度，即可锁紧C型夹爪，同时橡胶垫内的磁流变液受电磁铁的磁场影响，粘连性增大，使橡胶垫形变量减小，进而能牢固夹持杆体，此时配合起重机起吊风机整体，在此过程中，调节电机驱动C型夹爪翻转，为风机整体的翻转动作做功，降低了起重机的输出功率，同时由于C型夹爪保持风机整体的翻转点固定，相比于传统技术，能有效提升风机整体与海面基础的对接准确率，有效降低了施工周期，节约了吊装成本，具有市场前景，适合推广。

进一步的，橡胶垫为耐磨橡胶结构，橡胶垫内设有空腔，空腔内填充有磁流变液。

进一步的，升降桩腿的数量为三个，三个升降桩腿在水平面上呈等角三角形排布，安装船体上均设有与升降桩腿相匹配的升降系统，升降系统为液压升降系统。

进一步的，两个C型夹爪内的电磁铁通电后磁极相反，两个电磁铁均通过导电触点接触供电。

进一步的，两个C型夹爪相对合形成完整的夹持圆形结构且夹持圆形结构与杆体同轴设置。

通过与海面基础相匹配的吊装豁口以及C型夹爪翻转后与吊装豁口同轴的设计，有效提升了安装船体停泊对点的准确性，进而使风机整体翻转后能与海面基础精准对接，有效提升了施工便捷性。

进一步的，组装完毕的主机上设有三个风叶，三个风叶等角度均分排布，其中一个风叶的长度方向沿安装船体的轴线方向重合排布且靠近吊装豁口设置。

进一步的，吊装豁口为易导入的V型剖口结构，吊装豁口的豁口底部为圆形结构，豁口底部的圆形结构与海面基础半径相等。

进一步的，豁口底部的圆形结构与翻转九十度的C型夹爪同轴设置。

进一步的，调节电机为步进电机结构，安装船体上设有用于存储杆体、风叶及主机的堆放区。

通过风叶的安装方向，有效提升了安装船体的甲板面积，进而能放置较多的容积，可以存储和运输更多的杆体、风叶及主机，有效提升了运输效率。

一种海上风机整体运输安装方法，具体包括以下步骤：

S1、在安装船体漂浮状态下，将安装船体开向海面基础位置，在此过程中，利用起重机在堆放区调运杆体、风叶及主机，并吊运至组装支架上进行风机整体的组装作业；

S2、在安装船体运行至海面基础位置时，将吊装豁口对接进海面基础进行卡接定位作业；

S3、将经过步骤S2卡接定位作业后的安装船体顶升，通过升降系统驱动升降桩腿下沉与海床接触，并顶升安装船体，使安装船体远离海面；

S4、通过夹持翻转装置夹持住组装支架上组装完毕的杆体，利用起重机起吊风机整体，使风机整体竖直并与海面基础对接，此时关闭锁紧装置，配合起重机下降风机整体完成对接安装。

本安装方法相比于传统技术，可以在运输杆体、风叶、起重机的过程中，预先在组装支架装配风机整体，装配完毕后，利用起重机和夹持翻转装置翻转风机整体，使风机整体的杆体与海面基础的上端精准对接，有效降低了施工周期，节约了吊装成本。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过带有夹持滑轨、挡块、夹持滑座、液压伸缩杆、调节电机、C型夹爪、导电滑轨、永磁体、从动齿轮、轴承座的夹持翻转装置与带有橡胶垫、导电触点、电磁铁、导电滑条的锁紧装置间的相互配合，在风机整体的安装过程中，当杆体、风叶及主机均在组装支架上组装完毕后，此时利用液压伸缩杆驱动两个夹持滑座相靠近，直至两个锁紧装置相对合，当两个锁紧装置上的导电触点相接触导电时，锁紧装置内的电磁铁通电，结合C型夹爪内的两个永磁体的对半设置，利用磁力异性相吸的原理，利用磁吸附了或磁排斥力使对合的电磁铁翻转九十度，即可锁紧C型夹爪；

(2)同时橡胶垫内的磁流变液受电磁铁的磁场影响，粘连性增大，使橡胶垫形变量减小，进而能牢固夹持杆体，此时配合起重机起吊风机整体，在此过程中，调节电机驱动C型夹爪翻转，为风机整体的翻转动作做功，降低了起重机的输出功率，同时由于C型夹爪保持风机整体的翻转点固定，相比于传统技术，能有效提升风机整体与海面基础的对接准确率，有效降低了施工周期，节约了吊装成本，具有市场前景，适合推广。

(3)通过与海面基础相匹配的吊装豁口以及C型夹爪翻转后与吊装豁口同轴的设计，有效提升了安装船体停泊对点的准确性，进而使风机整体翻转后能与海面基础精准对接，有效提升了施工便捷性。

(4)通过风叶的安装方向，有效提升了安装船体的甲板面积，进而能放置较多的容积，可以存储和运输更多的杆体、风叶及主机，有效提升了运输效率。

(5)本安装方法相比于传统技术，可以在运输杆体、风叶、起重机的过程中，预先在组装支架装配风机整体，装配完毕后，利用起重机和夹持翻转装置翻转风机整体，使风机整体的杆体与海面基础的上端精准对接，有效降低了施工周期，节约了吊装成本。

附图说明

图1为本发明中提出的安装船体的正面结构示意图；

图2为本发明中提出的安装船体的侧面结构示意图；

图3为本发明中提出的夹持翻转装置夹持杆体时的结构示意图；

图4为本发明中提出的夹持翻转装置分离时的结构示意图；

图5为本发明中提出的夹持翻转装置的爆炸结构示意图；

图6为本发明中提出的夹持翻转装置的结构示意图；

图7为本发明中提出的夹持翻转装置的剖面结构示意图；

图8为本发明中提出的锁紧装置翻转锁紧夹持翻转装置时的剖面结构示意图；

图9为本发明中提出安装船体吊装的风机整体时的结构示意图；

图10为本发明中提出海上风机整体运输安装方法流程示意图。

图中标号说明：

安装船体1、吊装豁口11、升降桩腿2、风机整体3、杆体31、风叶32、起重机4、夹持翻转装置5、夹持滑轨51、挡块511、夹持滑座52、液压伸缩杆53、调节电机54、C型夹爪55、导电滑轨551、永磁体552、从动齿轮56、轴承座57、锁紧装置58、橡胶垫581、导电触点582、电磁铁583、导电滑条584、升降系统6、组装支架7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-9，一种海上风机整体运输安装船，包括安装船体1，安装船体1上设有升降桩腿2，安装船体1沿其中轴线位置安装有组装支架7，组装支架7上设有风机整体3，风机整体3包括组装完毕的杆体31、风叶32及主机，安装船体1沿杆体31底端位置设有吊装豁口11，吊装豁口11的一侧设有起重机4，吊装豁口11上设有两个对称设置的夹持翻转装置5，夹持翻转装置5包括夹持滑座52，安装船体1上设有与夹持滑座52相匹配的夹持滑轨51，夹持滑座52上固定有液压伸缩杆53，夹持滑轨51一侧设有与液压伸缩杆53输出端相匹配的挡块511，夹持滑座52顶部设有轴承座57，轴承座57内转动连接有转轴，转轴的一端固定有C型夹爪55，述转轴的另一端固定有从动齿轮56，夹持滑座52上设有调节电机54，调节电机54的输出端固定有与从动齿轮56相啮合的从动齿轮，两个C型夹爪55相对一侧均设有锁紧装置58，锁紧装置58包括电磁铁583，电磁铁583呈半圆弧形结构，电磁铁583的圆弧内侧固定有橡胶垫581，橡胶垫581为耐磨橡胶结构，橡胶垫581内设有空腔，空腔内填充有磁流变液，电磁铁583的圆弧外侧设有导电滑条584，C型夹爪55的内侧设有与导电滑条584相匹配的导电滑轨551，C型夹爪55内设有两个永磁体552，C型夹爪55为半圆弧形结构，C型夹爪55内的两个永磁体552磁极相反且均为四份之一圆弧状结构。

本发明通过带有夹持滑轨51、挡块511、夹持滑座52、液压伸缩杆53、调节电机54、C型夹爪55、导电滑轨551、永磁体552、从动齿轮56、轴承座57的夹持翻转装置5与带有橡胶垫581、导电触点582、电磁铁583、导电滑条584的锁紧装置58间的相互配合，在风机整体3的安装过程中，当杆体31、风叶32及主机均在组装支架7上组装完毕后，此时利用液压伸缩杆53驱动两个夹持滑座52相靠近，直至两个锁紧装置58相对合，当两个锁紧装置58上的导电触点582相接触导电时，锁紧装置58内的电磁铁583通电，结合C型夹爪55内的两个永磁体552的对半设置，利用磁力异性相吸的原理，利用磁吸附了或磁排斥力使对合的电磁铁583翻转九十度，即可锁紧C型夹爪55，同时橡胶垫581内的磁流变液受电磁铁583的磁场影响，粘连性增大，使橡胶垫581形变量减小，进而能牢固夹持杆体31，此时配合起重机4起吊风机整体3，在此过程中，调节电机54驱动C型夹爪55翻转，为风机整体3的翻转动作做功，降低了起重机4的输出功率，同时由于C型夹爪55保持风机整体3的翻转点固定，相比于传统技术，能有效提升风机整体3与海面基础的对接准确率，有效降低了施工周期，节约了吊装成本，具有市场前景，适合推广。

两个C型夹爪55内的电磁铁583通电后磁极相反，两个电磁铁583均通过导电触点582接触供电。

两个C型夹爪55相对合形成完整的夹持圆形结构且夹持圆形结构与杆体31同轴设置，吊装豁口11为易导入的V型剖口结构，吊装豁口11的豁口底部为圆形结构，豁口底部的圆形结构与海面基础半径相等，豁口底部的圆形结构与翻转九十度的C型夹爪55同轴设置。通过与海面基础相匹配的吊装豁口11以及C型夹爪55翻转后与吊装豁口11同轴的设计，有效提升了安装船体1停泊对点的准确性，进而使风机整体3翻转后能与海面基础精准对接，有效提升了施工便捷性。

升降桩腿2的数量为三个，三个升降桩腿2在水平面上呈等角三角形排布，安装船体1上均设有与升降桩腿2相匹配的升降系统6，升降系统6为液压升降系统，组装完毕的主机上设有三个风叶32，三个风叶32等角度均分排布，其中一个风叶32的长度方向沿安装船体1的轴线方向重合排布且靠近吊装豁口11设置，调节电机54为步进电机结构，安装船体1上设有用于存储杆体31、风叶32及主机的堆放区。

通过风叶32的安装方向，有效提升了安装船体1的甲板面积，进而能放置较多的容积，可以存储和运输更多的杆体31、风叶32及主机，有效提升了运输效率。

请参阅图1-10，一种海上风机整体运输安装方法，具体包括以下步骤：

S1、在安装船体1漂浮状态下，将安装船体1开向海面基础位置，在此过程中，利用起重机4在堆放区调运杆体31、风叶32及主机，并吊运至组装支架7上进行风机整体3的组装作业；

S2、在安装船体1运行至海面基础位置时，将吊装豁口11对接进海面基础进行卡接定位作业；

S3、将经过步骤S2卡接定位作业后的安装船体1顶升，通过升降系统6驱动升降桩腿2下沉与海床接触，并顶升安装船体1，使安装船体1远离海面；

S4、通过夹持翻转装置5夹持住组装支架7上组装完毕的杆体31，利用起重机4起吊风机整体3，使风机整体3竖直并与海面基础对接，此时关闭锁紧装置58，配合起重机4下降风机整体3完成对接安装。

本安装方法相比于传统技术，可以在运输杆体31、风叶32、起重机4的过程中，预先在组装支架7装配风机整体3，装配完毕后，利用起重机4和夹持翻转装置5翻转风机整体3，使风机整体3的杆体31与海面基础的上端精准对接，有效降低了施工周期，节约了吊装成本。

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，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种海上风机整体运输安装船，包括安装船体（1），所述安装船体（1）上设有升降桩腿（2），其特征在于：所述安装船体（1）沿其中轴线位置安装有组装支架（7），所述安装船体（1）的一侧设有吊装豁口（11），所述吊装豁口（11）的一侧设有起重机（4），所述吊装豁口（11）上设有两个对称设置的夹持翻转装置（5）；

所述夹持翻转装置（5）包括夹持滑座（52），所述安装船体（1）上设有与夹持滑座（52）相匹配的夹持滑轨（51），所述夹持滑座（52）上固定有液压伸缩杆（53），所述夹持滑轨（51）一侧设有与液压伸缩杆（53）输出端相匹配的挡块（511），所述夹持滑座（52）顶部设有轴承座（57），所述轴承座（57）内转动连接有转轴，所述转轴的一端固定有C型夹爪（55），所述转轴的另一端固定有从动齿轮（56），两个所述C型夹爪（55）相对一侧均设有用于锁紧装置（58）；

所述锁紧装置（58）包括电磁铁（583），所述电磁铁（583）呈半圆弧形结构，两个所述C型夹爪（55）内的电磁铁（583）通电后磁极相反，两个所述电磁铁（583）均通过导电触点（582）接触供电，所述电磁铁（583）的圆弧内侧固定有橡胶垫（581），所述橡胶垫（581）为耐磨橡胶结构，所述橡胶垫（581）内设有空腔，所述空腔内填充有磁流变液，所述电磁铁（583）的圆弧外侧设有导电滑条（584），所述C型夹爪（55）的内侧设有与导电滑条（584）相匹配的导电滑轨（551），所述C型夹爪（55）内设有两个永磁体（552），所述C型夹爪（55）为半圆弧形结构，所述C型夹爪（55）内的两个永磁体（552）磁极相反且均为四份之一圆弧状结构；

所述组装支架（7）上设有风机整体（3），所述风机整体（3）包括组装完毕的杆体（31）、风叶（32）及主机；

所述夹持滑座（52）上设有调节电机（54），所述调节电机（54）的输出端固定有与从动齿轮（56）相啮合的主动齿轮；

两个所述C型夹爪（55）相对合形成完整的夹持圆形结构且所述夹持圆形结构与杆体（31）同轴设置；

所述吊装豁口（11）为易导入的V型剖口结构，所述吊装豁口（11）的豁口底部为圆形结构，所述豁口底部的圆形结构与海面基础半径相等；

所述豁口底部的圆形结构与翻转九十度的C型夹爪（55）同轴设置。

2.根据权利要求1所述的一种海上风机整体运输安装船，其特征在于：所述升降桩腿（2）的数量为三个，三个所述升降桩腿（2）在水平面上呈等角三角形排布，所述安装船体（1）上均设有与升降桩腿（2）相匹配的升降系统（6），所述升降系统（6）为液压升降系统。

3.根据权利要求2所述的一种海上风机整体运输安装船，其特征在于：组装完毕的所述主机上设有三个所述风叶（32），三个所述风叶（32）等角度均分排布，其中一个所述风叶（32）的长度方向沿安装船体（1）的轴线方向重合排布且靠近吊装豁口（11）设置。

4.根据权利要求3所述的一种海上风机整体运输安装船，其特征在于：所述调节电机（54）为步进电机结构，所述安装船体（1）上设有用于存储杆体（31）、风叶（32）及主机的堆放区。

5.一种应用于权利要求4所述的海上风机整体运输安装船的运输安装方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、在安装船体（1）漂浮状态下，将安装船体（1）开向海面基础位置，在此过程中，利用起重机（4）在堆放区调运杆体（31）、风叶（32）及主机，并吊运至组装支架（7）上进行风机整体（3）的组装作业；

S2、在安装船体（1）运行至海面基础位置时，将吊装豁口（11）对接进海面基础进行卡接定位作业；

S3、将经过步骤S2卡接定位作业后的安装船体（1）顶升，通过升降系统（6）驱动升降桩腿（2）下沉与海床接触，并顶升安装船体（1），使安装船体（1）远离海面；

S4、通过夹持翻转装置（5）夹持住组装支架（7）上组装完毕的杆体（31），利用起重机（4）起吊风机整体（3），使风机整体（3）竖直并与海面基础对接，此时关闭锁紧装置（58），配合起重机（4）下降风机整体（3）完成对接安装。