CN117049397B - 一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，具体涉及风力发电机安装技术领域，包括风电安装船，所述甲板的上端的前部设有塔式起重机，所述塔式起重机的下端设有固定机构，所述安装通道的前部设有固定桩，所述甲板的上端固定桩的一侧设有抱桩机。本发明所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，在安装塔式起重机时，船舱中的工作人员先通过多组螺栓螺柱和定位销，配合甲板上的工作人员安装好固定机构并锁死限位，使本装置便于安装的同时还结构稳定，同时本装置还可快速拆卸，而安装通道大于常规的固定桩的直径，在装置更新换代的同时可以保留船体等贵重部件，以适应未来的发展趋势。

Description

一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置
技术领域
本发明涉及风力发电机安装技术领域，特别涉及一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置。
背景技术
随着时代进步和科技发展，特别是人们环保意识的不断增强以及面临以煤炭、石油等为代表的传统能源日益枯竭的问题，在世界范围内加大了针对各类新能源技术的研究和开发。其中，利用风能的海洋风力发电目前已经成为作为新能源重要组成的风电的重点发展方向，风电机组的安装是通过风电安装船将相关的风电机组运输到安装场地进行吊装的。当前，在海上对于风电机组的安装采用的还是传统的分体式吊装。然而，由于海上作业的工况比较复杂，在设备安装过程中确实难以掌握其受力情况并实施有效控制，所以安装作业费时、费力且成本较高，而且也无法保证安全。值得注意的是，随着风电机组日趋大型化和离陆安装距离的不断远程化，这都将会增大在海上作业的难度，影响到操作安全性。
中国专利文献CN103121627A，公开了用于风电安装船的一步式起重系统及装设其的风电安装船，包括：上部支架、适于固装到风电安装船甲板上的下部支架、设于上部支架上的第一平台，以及设于上部支架和下部支架之间的第二平台；限位部件，其设于第一平台上用于固定风塔；至少3对彼此对应的定滑轮组、动滑轮组和导向滑轮；动力提升装置，其被设置成通过导向滑轮与定滑轮组相关联用于提供提升动力；控制装置，其用于控制动力提升装置的运行。
本发明具有结构设计合理、操控方便、工作性能稳定可靠等优点，使用其能将风电机组整体式吊装运输到作业海域，并能非常方便地将其一步式吊运至指定安装位置，从而可显著降低作业难度、节省施工费用并提高施工安全性。但是由于海上风电行业发展日新月异，风机单机容量不断扩大，现有的风电安装船更新换代速度也在加快，动辄投资超过2亿美元的海上风电工程船，很可能仅仅在5年后就过时了，该风电安装船建成服役数年之后便会淘汰，会极大的提高投资成本，为了适应未来的发展趋势，需提供一种可便于拆卸，以便于更新换代的海上风力发电机安装用起重装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，可以有效解决现有技术中海上风力发电机安装用起重装置运营周期短投资成本大的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，包括风电安装船，所述风电安装船的上部设有甲板，所述风电安装船和甲板的后端中部共同开设有一个安装通道，所述甲板的上端的前部设有塔式起重机，所述塔式起重机的下端设有固定机构，所述固定机构位于甲板的下端风电安装船的船舱内部，所述安装通道的前部设有固定桩，所述甲板的上端固定桩的一侧设有抱桩机，所述甲板的上端固定桩远离抱桩机的一侧设有打桩机，所述塔式起重机的吊绳外侧设有辅助推正机构；
所述固定机构包括方形安装板，所述方形安装板固定安装在塔式起重机的下端，所述方形安装板的下端的中部设有第一固定块，所述方形安装板的下端的四周均设有一个第二安装块，每个所述第二安装块的中部均螺纹连接有一个定位螺纹柱，每个所述第二安装块的两侧方形安装板的下端均设有一个限位块，每个所述第二安装块的下侧均设有一个第三安装块，所述第三安装块位于同一侧的两个限位块之间。
优选的，所述甲板的上端设有四个液压桩腿，所述液压桩腿的下端穿过风电安装船和甲板。
优选的，所述甲板的上端对应固定机构的位置开设有一个方形安装槽，所述方形安装槽内设有四个等腰梯形板，多个所述等腰梯形板与甲板的连接处均设有向上开启的合页，且等腰梯形板与塔式起重机的接触面设有斜角。
优选的，位于同一侧的所述限位块靠近第二安装块的一侧下部开设有一个弧度滑槽。
优选的，所述第三安装块包括转动块，所述转动块的两侧的下部设有定位杆，所述定位杆位于同一侧的弧度滑槽内，所述转动块靠近第一固定块的一侧开设有限位插孔，所述转动块的上端固定连接有扇形限位板，所述扇形限位板位于同一侧的第二安装块与第一固定块之间，所述转动块远离扇形限位板的一端设有矩形安装板。
优选的，所述第一固定块的四周对应四个定位螺纹柱的位置均开设有螺纹孔。
优选的，所述抱桩机包括安装器，所述安装器的底端与甲板的上端固定连接，所述安装器的两侧均转动连接有一个第一液压杆，两个所述第一液压杆远离安装器的一端均设有一个第一抱桩臂，两个所述第一抱桩臂远离第一液压杆的一侧均转动连接有一个第二液压杆，两个所述第一抱桩臂远离第一液压杆的一侧还均转动连接有一个第二抱桩臂，两个所述第二抱桩臂位于两个第二液压杆之间，且两个所述第二液压杆远离第一抱桩臂的一端与第二抱桩臂转动连接。
优选的，所述固定桩的四周设有四个辊轮盒，四个所述辊轮盒分别设置于两个第一抱桩臂和两个第二抱桩臂的上端，每个所述辊轮盒靠近固定桩的一侧均设有第一滚轮。
优选的，所述辅助推正机构包括定位柱，所述定位柱设于塔式起重机的吊钩上侧，所述定位柱的两侧均设有一个L形连接杆，两个所述L形连接杆的下端共同设有一个控制筒，所述控制筒的外壁上部设有三个圆周阵列的转动杆，所述控制筒的外壁下部设有三个圆周阵列的直角折杆，三个所述直角折杆上端均与同一侧的转动杆的下端转动连接，三个所述直角折杆的下端均设有一个抚平板，每个所述抚平板的下端均设有一组第二滚轮。
优选的，每个所述转动杆的上侧均设有一个螺纹杆，所述螺纹杆的上部螺纹连接有一个控制齿轮，三个所述控制齿轮的中部共同设有一个齿轮圈，所述齿轮圈与三个控制齿轮啮合，且所述控制筒的一侧设有控制电机，所述控制电机的输出端设有主动齿轮，所述主动齿轮与齿轮圈啮合。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本起重装置，在安装塔式起重机时，船舱中的工作人员先通过多组螺栓螺柱和定位销，配合甲板上的工作人员安装好固定机构并锁死限位，使本装置便于安装的同时还结构稳定，安全性强，同时本装置还可快速拆卸，而安装通道大于常规的固定桩的直径，可适应未来行业的发展，在装置更新换代的同时可以保留船体等贵重部件，节约了投资成本，以适应未来的发展趋势。
2、本起重装置，工作时，通过主动齿轮带动与其啮合的齿轮圈，通过多组连杆结构使三组第二滚轮同时向中间夹紧，辅助推动固定桩的外壁让固定桩快速稳定不长时间在空中晃动，提高了本装置的安全性。
附图说明
图1为本发明的整体的结构示意图；
图2为本发明的图1中A处放大的结构示意图；
图3为本发明的固定机构安装前的结构示意图；
图4为本发明的固定机构安装完成的结构示意图；
图5为本发明的第三安装块的结构示意图；
图6为本发明的固定机构安装后底部的结构示意图；
图7为本发明的辅助推正机构的结构示意图；
图8为本发明的辅助推正机构的内部结构剖视图结构示意图；
图9为本发明的辅助推正机构的上侧结构示意图；
图10为本发明的抱桩机的结构示意图。
图中：2、塔式起重机；4、抱桩机；5、打桩机；6、辅助推正机构；7、固定桩；11、风电安装船；12、甲板；13、安装通道；14、液压桩腿；15、等腰梯形板；31、方形安装板；32、第一固定块；33、第二安装块；34、定位螺纹柱；35、第三安装块；351、转动块；352、定位杆；353、限位插孔；354、扇形限位板；355、矩形安装板；36、限位块；361、弧度滑槽；41、安装器；42、第一液压杆；43、第一抱桩臂；44、第二液压杆；45、第二抱桩臂；46、辊轮盒；47、第一滚轮；61、控制筒；62、转动杆；63、直角折杆；64、抚平板；65、第二滚轮；66、螺纹杆；67、控制齿轮；68、控制电机；69、主动齿轮；610、齿轮圈；611、定位柱。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例一
如图1所示，本实施例公开了一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，包括风电安装船11，风电安装船11的上部设有甲板12，风电安装船11和甲板12的后端中部共同开设有一个安装通道13，安装通道13的宽度远大于固定桩7的直径，可以适应未来发展的不同规格的固定桩7的直径，与现有技术不同的地方是，本装置在安装固定桩7时是将固定桩7吊装至本装置船体中部的安装通道13中安装，可以在塔式起重机2吊起固定桩7时装置整体重心更加平稳，而船尾与船的中部相同并不会增加船体航行时受到的水的阻力，其他现有技术是将固定桩7吊装至船体的侧边安装，甲板12的上端的前部设有塔式起重机2，塔式起重机2又称吊塔，是动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机，可以使用吊钩吊起固定桩7和风力发电机的扇叶，塔式起重机2的下端设有固定机构，塔式起重机2与固定机构为一体固定机构在稳定安装塔式起重机2的同时还可以简便拆除，固定机构位于甲板12的下端风电安装船11的船舱内部，安装通道13的前部设有固定桩7，本装置工作的主要目的就是将固定桩7插入海床固定，然后再安装风力发电机的扇叶，甲板12的上端固定桩7的一侧设有抱桩机4，用于在塔式起重机2吊起固定桩7时将固定桩7锁定位置并抱紧，防止其晃动，甲板12的上端固定桩7远离抱桩机4的一侧设有打桩机5，在塔式起重机2吊起固定桩7插入抱桩机4之后，需要用打桩机5持续对固定桩7的顶端输出，将固定桩7的底端打入海床中，塔式起重机2的吊绳外侧设有辅助推正机构6，辅助推正机构6用于在塔式起重机2吊起固定桩7的时候抚平固定桩7的位置，防止固定桩7晃动而增加安全隐患。
进一步的，如图1-2所示，甲板12的上端设有四个液压桩腿14，液压桩腿14为现有技术，液压桩腿14中设有液压升降系统，可将液压桩腿14的底端向下推动至海床上，然后在继续施加推力将船体抬出海面，搭建成一个稳定的平台，液压桩腿14的下端穿过风电安装船11和甲板12，甲板12的上端对应固定机构的位置开设有一个方形安装槽，方形安装槽内设有四个等腰梯形板15，多个等腰梯形板15与甲板12的连接处均设有向上开启的合页，安装时可以向上打开等腰梯形板15放入方形安装板31，再用螺栓将等腰梯形板15和方形安装板31之间锁死，且等腰梯形板15与塔式起重机2的接触面设有斜角。
为了让塔式起重机2在使用时安装稳定的情况下，还可以在停滞状态便于拆卸，如图3-6所示，固定机构包括方形安装板31，方形安装板31固定安装在塔式起重机2的下端，方形安装板31的下端的中部设有第一固定块32，方形安装板31的下端四周均设有一个第二安装块33，每个第二安装块33的中部均螺纹连接有一个定位螺纹柱34，第一固定块32的四周对应四个定位螺纹柱34的位置均开设有螺纹孔，拧紧定位螺纹柱34可将定位螺纹柱34打入第一固定块32中，每个第二安装块33的两侧方形安装板31的下端均设有一个限位块36，每个第二安装块33的下侧均设有一个第三安装块35，第三安装块35位于同一侧的两个限位块36之间，位于同一侧的限位块36靠近第二安装块33的一侧下部开设有一个弧度滑槽361，定位杆352与对应的弧度滑槽361滑动连接。
进一步的，如图3-6所示，第三安装块35包括转动块351，转动块351的两侧的下部设有定位杆352，定位杆352位于同一侧的弧度滑槽361内，转动块351靠近第一固定块32的一侧开设有限位插孔353，在限位插孔353打开安装后限位插孔353会对应定位杆352的初始位置，此时工作人员需向对应的限位插孔353内打入一个定位销，因为定位销位于弧度滑槽361的最下侧，所以可以通过定位销限制转动块351的位置，转动块351的上端固定连接有扇形限位板354，扇形限位板354位于同一侧的第二安装块33与第一固定块32之间，当工作人员拧紧定位螺纹柱34时，定位螺纹柱34会向后顺带推开扇形限位板354，并使转动块351整体转动，直至定位螺纹柱34拧入第一固定块32的螺纹孔中，此时因为定位螺纹柱34的位置关系，让限位插孔353无法回到原位置，转动块351远离扇形限位板354的一端设有矩形安装板355，在定位螺纹柱34拧入第一固定块32的螺纹孔中后，工作人员需要从船舱中向上拧矩形安装板355表面的螺栓，将螺栓的末端拧至甲板12表面，需要甲板12上的工作人员配合安装好螺母固定。
因此，本实施例的具体实施方式为：安装本装置的塔式起重机2时，工作人员先打开多个等腰梯形板15，将塔式起重机2底端的方形安装板31放入甲板12下的船舱中，再盖上等腰梯形板15用螺栓将等腰梯形板15与方形安装板31上端锁死，然后工作人员再逐个锁紧定位螺纹柱34，用定位螺纹柱34顶开扇形限位板354并锁入第一固定块32中，并再相对应的限位插孔353内打入一个定位销，锁紧转动块351的位置，最后从船舱中向上拧矩形安装板355表面的螺栓，将螺栓的末端拧至甲板12表面，配合甲板12上的工作人员安装好螺母固定。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上对辅助推正机构6进行进一步的改进，以便于提高本装置塔式起重机2吊起固定桩7时的安全稳定性；
具体的，如图7-9所示，辅助推正机构6包括定位柱611，定位柱611设于塔式起重机2的吊钩上侧，定位柱611的两侧均设有一个L形连接杆，两个L形连接杆的下端共同设有一个控制筒61，控制筒61的外壁上部设有三个圆周阵列的转动杆62，转动杆62与控制筒61之间的连接关系为滑动连接的关系，控制筒61的外壁下部设有三个圆周阵列的直角折杆63，直角折杆63与控制筒61之间的连接关系为转动连接的关系，三个直角折杆63上端均与同一侧的转动杆62的下端转动连接，三个直角折杆63的下端均设有一个抚平板64，向下推动转动杆62时，转动杆62会推动直角折杆63并推动抚平板64，每个抚平板64的下端均设有一组第二滚轮65，向下推动抚平板64会将三组第二滚轮65同时向中间夹住，而当三组第二滚轮65同时向中间夹住的时候，可以辅助推动固定桩7的外壁让固定桩7快速稳定不长时间晃动，提高了塔式起重机2使用时的稳定性。
进一步的，如图7-9所示，每个转动杆62的上侧均设有一个螺纹杆66，螺纹杆66的上部螺纹连接有一个控制齿轮67，三个控制齿轮67的中部共同设有一个齿轮圈610，齿轮圈610与控制筒61之间的连接关系为转动连接的关系，齿轮圈610与三个控制齿轮67啮合，且控制筒61的一侧设有控制电机68，控制电机68的输出端固定安装有主动齿轮69，主动齿轮69与齿轮圈610啮合，控制电机68工作时会带着主动齿轮69转动，从而带动与其啮合的齿轮圈610，使齿轮圈610带动三个控制齿轮67转动，并使三个螺纹杆66向下推动转动杆62使三组第二滚轮65同时向中间夹紧完成上述动作。
为了在塔式起重机2吊装固定桩7时抱紧固定桩7防止其晃动，如图10所示，抱桩机4包括安装器41，安装器41的底端与甲板12的上端固定连接，安装器41的两侧均转动连接有一个第一液压杆42，两个第一液压杆42远离安装器41的一端均转动连接有一个第一抱桩臂43，当第一液压杆42工作时会推动对应的第一抱桩臂43，两个第一抱桩臂43远离第一液压杆42的一侧均转动连接有一个第二液压杆44，两个第一抱桩臂43远离第一液压杆42的一侧还均转动连接有一个第二抱桩臂45，当第二液压杆44工作时会推动对应的第二抱桩臂45，第二抱桩臂45位于两个第二液压杆44之间，且两个第二液压杆44远离第一抱桩臂43的一端与第二抱桩臂45转动连接，此时第一抱桩臂43、第二抱桩臂45会抱住固定桩7。
进一步的，固定桩7的四周设有四个辊轮盒46，四个辊轮盒46分别设置于两个第一抱桩臂43和两个第二抱桩臂45的上端，每个辊轮盒46靠近固定桩7的一侧均设有第一滚轮47，辊轮盒46为现有技术，可以通过系统定位将固定桩7推动至需要安装的正确位置，而第一滚轮47可以使固定桩7顺畅下移。
因此，本实施例的具体实施方式为：工作时，工作人员先操作塔式起重机2将吊绳下放勾出固定桩7吊起，此时启动控制电机68，控制电机68工作时会带着主动齿轮69转动，从而带动与其啮合的齿轮圈610，使齿轮圈610带动三个控制齿轮67转动，并使三个螺纹杆66向下推动转动杆62，通过多组连杆结构使三组第二滚轮65同时向中间夹紧，辅助推动固定桩7的外壁让固定桩7快速稳定不长时间在空中晃动，此时再操作塔式起重机2下放固定桩7至抱桩机4中，同时启动第一液压杆42、第二液压杆44将固定桩7抱住，启动辊轮盒46定位后，即可用打桩机5将固定桩7敲入海床。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，包括风电安装船(11)，其特征在于：所述风电安装船(11)的上部设有甲板(12)，所述风电安装船(11)和甲板(12)的后端中部共同开设有一个安装通道(13)，所述甲板(12)的上端的前部设有塔式起重机(2)，所述塔式起重机(2)的下端设有固定机构，所述固定机构位于甲板(12)的下端风电安装船(11)的船舱内部，所述安装通道(13)的前部设有固定桩(7)，所述甲板(12)的上端固定桩(7)的一侧设有抱桩机(4)，所述甲板(12)的上端固定桩(7)远离抱桩机(4)的一侧设有打桩机(5)，所述塔式起重机(2)的吊绳外侧设有辅助推正机构(6)；
所述固定机构包括方形安装板(31)，所述方形安装板(31)固定安装在塔式起重机(2)的下端，所述方形安装板(31)的下端的中部设有第一固定块(32)，所述方形安装板(31)的下端四周均设有一个第二安装块(33)，每个所述第二安装块(33)的中部均螺纹连接有一个定位螺纹柱(34)，每个所述第二安装块(33)的两侧方形安装板(31)的下端均设有一个限位块(36)，每个所述第二安装块(33)的下侧均设有一个第三安装块(35)，所述第三安装块(35)位于同一侧的两个限位块(36)之间。
2.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：所述甲板(12)的上端设有四个液压桩腿(14)，所述液压桩腿(14)的下端穿过风电安装船(11)和甲板(12)。
3.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：所述甲板(12)的上端对应固定机构的位置开设有一个方形安装槽，所述方形安装槽内设有四个等腰梯形板(15)，多个所述等腰梯形板(15)与甲板(12)的连接处均设有向上开启的合页，且等腰梯形板(15)与塔式起重机(2)的接触面设有斜角。
4.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：位于同一侧的所述限位块(36)靠近第二安装块(33)的一侧下部开设有一个弧度滑槽(361)。
5.根据权利要求4所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：所述第三安装块(35)包括转动块(351)，所述转动块(351)的两侧的下部设有定位杆(352)，所述定位杆(352)位于同一侧的弧度滑槽(361)内，所述转动块(351)靠近第一固定块(32)的一侧开设有限位插孔(353)，所述转动块(351)的上端固定连接有扇形限位板(354)，所述扇形限位板(354)位于同一侧的第二安装块(33)与第一固定块(32)之间，所述转动块(351)远离扇形限位板(354)的一端设有矩形安装板(355)。
6.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：所述第一固定块(32)的四周对应四个定位螺纹柱(34)的位置均开设有螺纹孔。
7.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：所述抱桩机(4)包括安装器(41)，所述安装器(41)的底端与甲板(12)的上端固定连接，所述安装器(41)的两侧均转动连接有一个第一液压杆(42)，两个所述第一液压杆(42)远离安装器(41)的一端均设有一个第一抱桩臂(43)，两个所述第一抱桩臂(43)远离第一液压杆(42)的一侧均转动连接有一个第二液压杆(44)，两个所述第一抱桩臂(43)远离第一液压杆(42)的一侧还均转动连接有一个第二抱桩臂(45)，两个所述第二抱桩臂(45)位于两个第二液压杆(44)之间，且两个所述第二液压杆(44)远离第一抱桩臂(43)的一端与第二抱桩臂(45)转动连接。
8.根据权利要求7所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：所述固定桩(7)的四周设有四个辊轮盒(46)，四个所述辊轮盒(46)分别设置于两个第一抱桩臂(43)和两个第二抱桩臂(45)的上端，每个所述辊轮盒(46)靠近固定桩(7)的一侧均设有第一滚轮(47)。
9.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：所述辅助推正机构(6)包括定位柱(611)，所述定位柱(611)设于塔式起重机(2)的吊钩上侧，所述定位柱(611)的两侧均设有一个L形连接杆，两个所述L形连接杆的下端共同设有一个控制筒(61)，所述控制筒(61)的外壁上部设有三个圆周阵列的转动杆(62)，所述控制筒(61)的外壁下部设有三个圆周阵列的直角折杆(63)，三个所述直角折杆(63)上端均与同一侧的转动杆(62)的下端转动连接，三个所述直角折杆(63)的下端均设有一个抚平板(64)，每个所述抚平板(64)的下端均设有一组第二滚轮(65)。
10.根据权利要求9所述的一种海上风力发电机安装用具有高安全性的起重装置，其特征在于：每个所述转动杆(62)的上侧均设有一个螺纹杆(66)，所述螺纹杆(66)的上部螺纹连接有一个控制齿轮(67)，三个所述控制齿轮(67)的中部共同设有一个齿轮圈(610)，所述齿轮圈(610)与三个控制齿轮(67)啮合，且所述控制筒(61)的一侧设有控制电机(68)，所述控制电机(68)的输出端设有主动齿轮(69)，所述主动齿轮(69)与齿轮圈(610)啮合。
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