CN118008705A - 漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统及方法，叶片安装系统包括机舱抱紧器、叶片抱紧器和起重安装船；机舱抱紧器包括抱紧壳体和多个伸缩顶紧块组件；叶片抱紧器包括设置于抱紧壳体的前外侧面处且可左右滑动的抱紧圆筒，抱紧圆筒内周面上设有多个伸缩驱动轮组件；起重安装船上的起重机用于将机舱抱紧器吊至或吊离机舱，多个伸缩顶紧块组件配合用于抱紧或松开机舱，起重机还用于将叶片根部吊至处于打开状态的抱紧圆筒内，多个伸缩驱动轮组件配合用于抱紧或松开叶片根部，多个伸缩驱动轮组件配合还用于将抱紧的叶片根部从前向后水平驱动至轮毂的安装孔内。在工作海域处能方便地将叶片根部安装于轮毂的安装孔内，安装难度小。

Description

漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统及方法

技术领域

本发明属于海上风力发电技术领域，具体涉及一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统及方法。

背景技术

海上风能属于可再生能源，能用于发电，海上的风力资源更加稳定，原因在于海上的风速更高且更恒定，对生态的影响更小。

目前主流海上风电系统的基础为固定式，相应地形成固定式海上风电系统，而固定式海上风电系统主要设置于海域浅水区域处，但世界上大部分国家与地区的海域浅水区域有限，固定式海上风电系统的发展受到限制，而漂浮式海上风电系统的基础漂浮于海水中，这样漂浮式海上风电系统更适合设置于海域深水区域处，因此漂浮式海上风电系统成为未来利用海上风力资源的主要选择之一，也是各国海上风电行业大力发展的方向。

尽管漂浮式海上风电的发展前景光明，十余年来漂浮式海上风电发展也在稳步推进，但成本及技术难度仍然限制了漂浮式海上风电的大规模商业化应用。近年来行业调研发现，漂浮式海上风电系统大规模商业化推广应用过程中基础建造、系泊系统、施工安装与风机运维占据漂浮式海上风电系统成本的主要部分，其中施工安装与风机运维占据的总成本超过25%。

目前，针对小兆瓦数的漂浮式海上风电系统，由于小兆瓦数漂浮式海上风电系统相对较轻，吃水相对较浅，尺寸相对较小，小兆瓦数漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片主要在码头上进行安装；而大兆瓦数的漂浮式海上风电系统越来越重，吃水越来越深，尺寸越来越大，符合要求的码头数量变少，另外叶片在码头上安装完成后，大兆瓦数漂浮式海上风电系统呈高耸式结构，长距离拖航高耸式的大兆瓦数漂浮式海上风电系统的安全性低。

综上，针对大兆瓦数的漂浮式海上风电系统，更适合在工作海域处进行叶片的安装，而由于大兆瓦数漂浮式海上风电系统的风电机组在海面上方处于漂浮状态，另外用于安装叶片的起重安装船在海面上处于漂浮状态，因此风电机组与起重安装船处于相对运动状态，而通过起重安装船上的起重机直接起吊叶片，并将叶片根部对准风电机组中轮毂安装孔的难度较大，因此通过起重机直接起吊叶片并将叶片根部直接插设安装于风电机组中轮毂安装孔的难度较大。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提供一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统及方法，在工作海域处能方便地将叶片根部安装于轮毂的安装孔内，安装难度小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，所述漂浮式海上风电系统包括基础、塔筒和风电机组，所述风电机组包括机舱、轮毂和根部为圆柱形的叶片，所述轮毂设置于机舱右端处，所述轮毂的安装孔沿前后方向水平布置；

所述叶片安装系统包括机舱抱紧器、叶片抱紧器和起重安装船；所述机舱抱紧器包括左端、右端和下端均开口的抱紧壳体，所述抱紧壳体内表面上设有多个伸缩顶紧块组件；所述叶片抱紧器包括沿前后方向水平布置的抱紧圆筒，所述抱紧圆筒设置于抱紧壳体的前外侧面处且可相对抱紧壳体左右水平滑动，所述抱紧圆筒内周面上设有多个伸缩驱动轮组件；所述起重安装船上的起重机用于将机舱抱紧器吊至或吊离机舱，多个所述伸缩顶紧块组件配合用于抱紧或松开机舱，所述起重机还用于将叶片根部吊至处于打开状态的抱紧圆筒内，所述抱紧圆筒闭合且多个伸缩驱动轮组件配合用于抱紧或松开叶片根部，所述抱紧圆筒向右滑动至与轮毂的安装孔正对，多个所述伸缩驱动轮组件配合用于将抱紧的叶片根部从前向后水平驱动至轮毂的安装孔内。

进一步地，所述抱紧圆筒包括第一节段、第二节段和第三节段，所述第一节段为抱紧圆筒的左半圆筒，所述第二节段和第三节段由抱紧圆筒的右半圆筒一分为二形成，所述第一节段右上端与第二节段左上端之间通过沿前后方向水平布置的上铰接轴铰接，所述第一节段右下端与第三节段左下端之间通过沿前后方向水平布置的下铰接轴铰接，所述第二节段右下端和第三节段右上端之间通过闭合锁锁紧，通过打开所述闭合锁并打开抱紧圆筒。

进一步地，所述闭合锁包括固定于第二节段右下端处的上咬合件和固定于第三阶段右上端处的下咬合件，所述上咬合件与下咬合件相互咬合，且所述上咬合件与下咬合件通过液压伸缩闭锁杆锁紧，所述液压伸缩闭锁杆伸出并同时伸进上咬合件的上贯通孔和下咬合件的下贯通孔内，将相互咬合的所述上咬合件与下咬合件锁紧，并闭合所述抱紧圆筒，或者所述液压伸缩闭锁杆收缩并从上贯通孔和下贯通孔内抽出，所述下咬合件依靠重力与上咬合件分离，并打开所述抱紧圆筒。

进一步地，各所述伸缩驱动轮组件的结构、尺寸均相同，每个所述伸缩驱动轮组件包括轴线与抱紧圆筒的轴线垂直相交的第一液压杆，所述第一液压杆的自由端处设置有可相对第一液压杆转动的驱动轮，所述驱动轮的中心线与相应第一液压杆的轴线垂直，其中所述驱动轮通过固定于相应第一液压杆上的旋转动力源驱动转动；多个所述第一液压杆同步伸出相同长度并通过各驱动轮配合抱紧叶片根部，或多个所述第一液压杆同步收缩相同长度，使各所述驱动轮远离叶片根部并松开叶片根部，且多个所述驱动轮同步相对相应的第一液压杆转动，并将抱紧的叶片根部从前向后水平驱动至轮毂的安装孔内。

进一步地，各所述伸缩顶紧块组件的结构、尺寸均相同，每个所述伸缩顶紧块组件包括第二液压杆，所述第二液压杆的自由端处固定有橡胶顶紧块；所述起重机用于将抱紧壳体从上向下吊至机舱外侧，并使所述抱紧壳体包围机舱，多个所述第二液压杆同步伸出相同长度并通过各橡胶顶紧块抱紧机舱，或多个所述第二液压杆同步收缩相同长度，使各所述橡胶顶紧块远离机舱并松开机舱。

进一步地，所述抱紧壳体呈长方体状且长度方向为左右水平方向，其中一部分所述伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体的前内侧面处并称为前伸缩顶紧块组件，另一部分所述伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体的后内侧面处并称为后伸缩顶紧块组件，剩余各所述伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体的顶内表面处并称为顶伸缩顶紧块组件，所述前伸缩顶紧块组件和后伸缩顶紧块组件的第二液压杆均沿前后方向水平布置，所述顶伸缩顶紧块组件的第二液压杆竖直。

进一步地，所述抱紧壳体的前外侧面处设有均沿左右方向水平布置的上滑轨和下滑轨，所述上滑轨与下滑轨上下对称布置，所述抱紧圆筒的后端上部处设有两个上滑轮且后端下部处设有两个下滑轮，两个所述上滑轮滑动设置于上滑轨内，两个所述下滑轮滑动设置于下滑轨内；所述抱紧圆筒通过固定于抱紧壳体前外侧面上的直线动力源驱动左右水平滑动。

一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装方法，采用上述漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统进行安装，其中漂浮式海上风电系统处于工作海域处，包括以下步骤：

S1、所述起重安装船上的起重机将机舱抱紧器吊至机舱外侧，多个所述伸缩顶紧块组件配合抱紧机舱；

S2、打开所述抱紧圆筒，所述起重机将叶片根部吊至抱紧圆筒内，之后闭合所述抱紧圆筒，多个所述伸缩驱动轮组件配合抱紧叶片根部；

S3、所述抱紧圆筒相对抱紧壳体向右滑动至叶片根部的轴线与轮毂的安装孔轴线重合；

S4、多个所述伸缩驱动轮组件配合将抱紧的叶片根部从前向后水平驱动至轮毂的安装孔内，完成叶片的安装。

进一步地，还包括以下步骤：

S5、多个所述伸缩驱动轮组件配合松开叶片根部，再打开所述抱紧圆筒，所述抱紧圆筒相对抱紧壳体向左滑动至抱紧圆筒处于轮毂的左侧，之后多个所述伸缩顶紧块组件配合松开机舱，所述起重机将机舱抱紧器吊离机舱，完成叶片安装系统的拆除。

进一步地，

步骤S1具体为：控制多个所述伸缩顶紧块组件处于收缩状态，所述起重机将抱紧壳体吊至机舱上方后逐渐下放，使所述抱紧壳体包围机舱，控制多个所述伸缩顶紧块组件同步伸出相同长度并配合抱紧机舱；

步骤S2具体为：控制多个所述伸缩驱动轮组件处于收缩状态并打开抱紧圆筒，所述起重机将叶片吊起并使叶片根部的轴线与抱紧圆筒的轴线处于同一高度，并将叶片根部平移吊至所述抱紧圆筒内，之后闭合所述抱紧圆筒，控制多个所述伸缩驱动轮组件同步伸出相同长度并配合抱紧叶片根部；

步骤S4具体为：控制多个所述伸缩驱动轮组件的驱动轮同步转动，并将抱紧的叶片根部从前向后水平驱动至轮毂的安装孔内，完成叶片的安装。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，漂浮式海上风电系统处于工作海域处，安装叶片时，起重安装船上的起重机将机舱抱紧器吊至机舱外侧，多个伸缩顶紧块组件配合抱紧机舱，打开抱紧圆筒，起重机将叶片根部吊至抱紧圆筒内，之后闭合抱紧圆筒，多个伸缩驱动轮组件配合抱紧叶片根部，抱紧圆筒相对抱紧壳体向右滑动至叶片根部的轴线与轮毂的安装孔轴线重合，多个伸缩驱动轮组件配合将抱紧的叶片根部从前向后水平驱动至轮毂的安装孔内，完成叶片的安装；这样通过机舱抱紧器、叶片抱紧器和起重安装船的配合，在安装叶片时，无需通过起重安装船上的起重机将吊起的叶片根部直接与轮毂的安装孔对准，以克服现有技术中将吊起的叶片根部直接与轮毂安装孔对准所出现的对准难度大的问题，而是通过机舱抱紧器抱紧机舱，以使抱紧圆筒的轴线与轮毂的安装孔轴线平行并处于同一高度，并将吊起的叶片根部吊至处于打开状态的抱紧圆筒内，之后闭合抱紧圆筒并抱紧叶片根部，并通过抱紧圆筒按照设定的路线相对抱紧壳体向右滑动，无需考虑风电机组与起重安装船的相对运动，就能方便快捷地使抱紧圆筒与轮毂的安装孔对准，并使叶片根部的轴线与轮毂的安装孔轴线重合，而当抱紧圆筒处于打开状态时，由于抱紧圆筒的开口较大，这样能方便快捷地将吊起的叶片根部从抱紧圆筒的开口处吊至抱紧圆筒内，能允许叶片的运动范围幅度大，对海上现场安装工况要求少，可工作工况多，可施工天气窗口更大，安装难度小，能提高漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装效率，从而能相应地降低漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装综合成本，能助力海上风电进一步降低施工安装成本，另外本漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统还能用于风电机组运维期间的叶片安装，因此能助力海上风电进一步降低风机运维成本。

附图说明

图1为本发明中起重安装船上的起重机通过起吊索起吊叶片的结构示意图；

图2为本发明中漂浮式海上风电系统的主视结构示意图；

图3为本发明中抱紧圆筒处于闭合状态时叶片抱紧器的主视结构示意图；

图4为本发明中机舱抱紧器的左视结构示意图；

图5为本发明中叶片安装系统的立体结构示意图，其中叶片抱紧器仅显示抱紧圆筒，且抱紧圆筒上未显示上铰接轴、下铰接轴和闭合锁；

图6为图5中抱紧圆筒与抱紧壳体滑动连接的左视局部结构示意图。

图中附图标记说明：101、基础，102、塔筒，103、机舱，104、轮毂，1041、安装孔，105、叶片，2、机舱抱紧器，201、抱紧壳体，2021、第二液压杆，2022、橡胶顶紧块，3、叶片抱紧器，301、抱紧圆筒，3011、第一节段，3012、第二节段，3013、第三节段，3014、上铰接轴，3015、下铰接轴，3021、上咬合件，3022、下咬合件，3023、液压伸缩闭锁杆，3031、第一液压杆，3032、驱动轮，401、起重安装船，402、起重机，403、起吊索，501、上滑轨，502、下滑轨，503、上滑轮，504、下滑轮，6、液压伸缩件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，漂浮式海上风电系统包括基础101、塔筒102和风电机组，风电机组包括机舱103和轮毂104，轮毂104设置于机舱103右端处，见图2，轮毂104的安装孔1041沿前后方向水平布置，见图5，风电机组还包括根部为圆柱形的叶片105，见图1；如图1-图6所示，叶片安装系统包括机舱抱紧器2、叶片抱紧器3和起重安装船401；机舱抱紧器2包括左端、右端和下端均开口的抱紧壳体201，抱紧壳体201内表面上设有多个伸缩顶紧块组件；叶片抱紧器3包括沿前后方向水平布置的抱紧圆筒301，抱紧圆筒301设置于抱紧壳体201的前外侧面处且可相对抱紧壳体201左右水平滑动，抱紧圆筒301内周面上设有多个伸缩驱动轮组件；起重安装船401上的起重机402通过起吊索403用于将机舱抱紧器2吊至或吊离机舱103，多个伸缩顶紧块组件配合用于抱紧或松开机舱103，起重机402通过起吊索403还用于将叶片105根部吊至处于打开状态的抱紧圆筒301内，抱紧圆筒301闭合且多个伸缩驱动轮组件配合用于抱紧或松开叶片105根部，抱紧圆筒301向右滑动至与轮毂104的安装孔1041正对，多个伸缩驱动轮组件配合用于将抱紧的叶片105根部从前向后水平驱动至轮毂104的安装孔1041内。

本发明中漂浮式海上风电系统处于工作海域处，安装叶片105时，起重安装船401上的起重机402通过起吊索403将机舱抱紧器2吊至机舱103外侧，多个伸缩顶紧块组件配合抱紧机舱103，打开抱紧圆筒301，起重机402通过起吊索403将叶片105根部吊至抱紧圆筒301内，之后闭合抱紧圆筒301，多个伸缩驱动轮组件配合抱紧叶片105根部，抱紧圆筒301相对抱紧壳体201向右滑动至叶片105根部的轴线与轮毂104的安装孔1041轴线重合，多个伸缩驱动轮组件配合将抱紧的叶片105根部从前向后水平驱动至轮毂104的安装孔1041内，完成叶片105的安装。

这样通过机舱抱紧器2、叶片抱紧器3和起重安装船401的配合，在安装叶片105时，无需通过起重安装船401上的起重机402通过起吊索403将吊起的叶片105根部直接与轮毂104的安装孔1041对准，以克服现有技术中将吊起的叶片105根部直接与轮毂104安装孔1041对准所出现的对准难度大的问题，而是通过机舱抱紧器2抱紧机舱103，以使抱紧圆筒301的轴线与轮毂104的安装孔1041轴线平行并处于同一高度，并将吊起的叶片105根部吊至处于打开状态的抱紧圆筒301内，之后闭合抱紧圆筒301并抱紧叶片105根部，并通过抱紧圆筒301按照设定的路线相对抱紧壳体201向右滑动，无需考虑风电机组与起重安装船401的相对运动，就能方便快捷地使抱紧圆筒301与轮毂104的安装孔1041对准，并使叶片105根部的轴线与轮毂104的安装孔1041轴线重合，而当抱紧圆筒301处于打开状态时，由于抱紧圆筒301的开口较大，这样能方便快捷地将吊起的叶片105根部从抱紧圆筒301的开口处吊至抱紧圆筒301内，能允许叶片105的运动范围幅度大，对海上现场安装工况要求少，可工作工况多，可施工天气窗口更大，安装难度小，能提高漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片105安装效率，从而能相应地降低漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片105安装综合成本，能助力海上风电进一步降低施工安装成本，另外本漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统还能用于风电机组运维期间的叶片105安装，因此能助力海上风电进一步降低风机运维成本，从而能推进漂浮式海上风电系统进一步大规模商业化应用。

在一个实施例中，

如图3所示，抱紧圆筒301包括第一节段3011、第二节段3012和第三节段3013，第一节段3011为抱紧圆筒301的左半圆筒，第二节段3012和第三节段3013由抱紧圆筒301的右半圆筒一分为二形成，第一节段3011右上端与第二节段3012左上端之间通过沿前后方向水平布置的上铰接轴3014铰接，第一节段3011右下端与第三节段3013左下端之间通过沿前后方向水平布置的下铰接轴3015铰接，第二节段3012右下端和第三节段3013右上端之间通过闭合锁锁紧，通过打开闭合锁并打开抱紧圆筒301。

优选地，闭合锁包括固定于第二节段3012右下端处的上咬合件3021和固定于第三阶段右上端处的下咬合件3022，上咬合件3021与下咬合件3022相互咬合，且上咬合件3021与下咬合件3022通过竖直的液压伸缩闭锁杆3023锁紧，液压伸缩闭锁杆3023伸出并同时伸进上咬合件3021的上贯通孔和下咬合件3022的下贯通孔内，将相互咬合的上咬合件3021与下咬合件3022锁紧，并闭合抱紧圆筒301，或者液压伸缩闭锁杆3023收缩并从上贯通孔和下贯通孔内抽出，下咬合件3022依靠重力与上咬合件3021分离，并打开抱紧圆筒301。

这样当需要闭合抱紧圆筒301时，第三节段3013依靠人力向右上方运动并通过下铰接轴3015相对第一节段3011转动，第二节段3012依靠重力向右下方运动并通过上铰接轴3014相对第一节段3011转动，以使上咬合件3021与下咬合件3022相互咬合，之后液压伸缩闭锁杆3023伸出并同时伸进上贯通孔和下贯通孔内，将相互咬合的上咬合件3021与下咬合件3022锁紧，以闭合抱紧圆筒301；当需要打开抱紧圆筒301时，控制液压伸缩闭锁杆3023收缩并从上贯通孔和下贯通孔内抽出，下咬合件3022依靠重力与上咬合件3021分离，第三节段3013依靠重力向左下方运动并通过下铰接轴3015相对第一节段3011转动，第二节段3012依靠人力向左上方运动并通过上铰接轴3014相对第一节段3011转动，以打开抱紧圆筒301。

在一个实施例中，如图3所示，各伸缩驱动轮组件的结构、尺寸均相同，每个伸缩驱动轮组件包括轴线与抱紧圆筒301的轴线垂直相交的第一液压杆3031，第一液压杆3031的自由端处设置有可相对第一液压杆3031转动的驱动轮3032，驱动轮3032的中心线与相应第一液压杆3031的轴线垂直，其中每个第一液压杆3031的自由端处设置有两个中心线相重合的驱动轮3032，每个驱动轮3032通过固定于相应第一液压杆3031上的旋转动力源驱动转动，优选地，旋转动力源为电机，电机的输出轴通过齿轮减速器与驱动轮3032的中心轴连接。

这样多个第一液压杆3031同步伸出相同长度并通过各驱动轮3032配合抱紧叶片105根部，或多个第一液压杆3031同步收缩相同长度，使各驱动轮3032远离叶片105根部并松开叶片105根部，且当抱紧圆筒301向右滑动至与轮毂104的安装孔1041正对时，多个驱动轮3032同步相对相应的第一液压杆3031转动，并将抱紧的叶片105根部从前向后水平驱动至轮毂104的安装孔1041内。

在一个实施例中，

如图4所示，各伸缩顶紧块组件的结构、尺寸均相同，每个伸缩顶紧块组件包括第二液压杆2021，第二液压杆2021的自由端处固定有橡胶顶紧块2022。其中起重机402通过起吊索403用于将抱紧壳体201从上向下吊至机舱103外侧，并使抱紧壳体201包围机舱103，多个第二液压杆2021同步伸出相同长度并通过各橡胶顶紧块2022抱紧机舱103，或多个第二液压杆2021同步收缩相同长度，使各橡胶顶紧块2022远离机舱103并松开机舱103。

优选地，抱紧壳体201呈长方体状且长度方向为左右水平方向，其中一部分伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体201的前内侧面处并称为前伸缩顶紧块组件，另一部分伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体201的后内侧面处并称为后伸缩顶紧块组件，剩余各伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体201的顶内表面处并称为顶伸缩顶紧块组件，前伸缩顶紧块组件和后伸缩顶紧块组件的第二液压杆2021均沿前后方向水平布置，顶伸缩顶紧块组件的第二液压杆2021竖直。

在一个实施例中，如图5和6所示，抱紧壳体201的前外侧面处设有均沿左右方向水平布置的上滑轨501和下滑轨502，上滑轨501与下滑轨502上下对称布置，抱紧圆筒301的后端上部处设有两个上滑轮503且后端下部处设有两个下滑轮504，两个上滑轮503滑动设置于上滑轨501内，两个下滑轮504滑动设置于下滑轨502内；抱紧圆筒301通过固定于抱紧壳体201前外侧面上的直线动力源驱动左右水平滑动，优选地，直线动力源为液压伸缩件6。

一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装方法，采用上述漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统进行安装，其中漂浮式海上风电系统处于工作海域处，包括以下步骤：

S1、控制多个伸缩顶紧块组件处于收缩状态，起重机402通过起吊索403将抱紧壳体201吊至机舱103上方后逐渐下放，使抱紧壳体201包围机舱103，控制多个伸缩顶紧块组件同步伸出相同长度并配合抱紧机舱103；

S2、控制多个伸缩驱动轮组件处于收缩状态并打开抱紧圆筒301，起重机402通过起吊索403将叶片105吊起并使叶片105根部的轴线与抱紧圆筒301的轴线处于同一高度，并将叶片105根部平移吊至抱紧圆筒301内，之后闭合抱紧圆筒301，控制多个伸缩驱动轮组件同步伸出相同长度并配合抱紧叶片105根部；

S3、控制抱紧圆筒301相对抱紧壳体201向右滑动至叶片105根部的轴线与轮毂104的安装孔1041轴线重合；

S4、控制多个伸缩驱动轮组件的驱动轮3032同步转动，并将抱紧的叶片105根部从前向后水平驱动至轮毂104的安装孔1041内，完成叶片105的安装；

S5、控制多个伸缩驱动轮组件同步收缩相同长度并配合松开叶片105根部，再打开抱紧圆筒301，控制抱紧圆筒301相对抱紧壳体201向左滑动至抱紧圆筒301处于轮毂104的左侧，之后控制多个伸缩顶紧块组件同步收缩相同长度并配合松开机舱103，起重机402通过起吊索403将机舱抱紧器2从下向上吊离机舱103，完成叶片安装系统的拆除。

本发明中的叶片安装系统还能用于固定式海上风电系统中风电机组的叶片105安装，应用范围广。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，所述漂浮式海上风电系统包括基础（101）、塔筒（102）和风电机组，所述风电机组包括机舱（103）、轮毂（104）和根部为圆柱形的叶片（105），所述轮毂（104）设置于机舱（103）右端处，所述轮毂（104）的安装孔（1041）沿前后方向水平布置；其特征在于：

所述叶片安装系统包括机舱抱紧器（2）、叶片抱紧器（3）和起重安装船（401）；所述机舱抱紧器（2）包括左端、右端和下端均开口的抱紧壳体（201），所述抱紧壳体（201）内表面上设有多个伸缩顶紧块组件；所述叶片抱紧器（3）包括沿前后方向水平布置的抱紧圆筒（301），所述抱紧圆筒（301）设置于抱紧壳体（201）的前外侧面处且可相对抱紧壳体（201）左右水平滑动，所述抱紧圆筒（301）内周面上设有多个伸缩驱动轮组件；所述起重安装船（401）上的起重机（402）用于将机舱抱紧器（2）吊至或吊离机舱（103），多个所述伸缩顶紧块组件配合用于抱紧或松开机舱（103），所述起重机（402）还用于将叶片（105）根部吊至处于打开状态的抱紧圆筒（301）内，所述抱紧圆筒（301）闭合且多个伸缩驱动轮组件配合用于抱紧或松开叶片（105）根部，所述抱紧圆筒（301）向右滑动至与轮毂（104）的安装孔（1041）正对，多个所述伸缩驱动轮组件配合用于将抱紧的叶片（105）根部从前向后水平驱动至轮毂（104）的安装孔（1041）内。

2.根据权利要求1所述的一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，其特征在于：所述抱紧圆筒（301）包括第一节段（3011）、第二节段（3012）和第三节段（3013），所述第一节段（3011）为抱紧圆筒（301）的左半圆筒，所述第二节段（3012）和第三节段（3013）由抱紧圆筒（301）的右半圆筒一分为二形成，所述第一节段（3011）右上端与第二节段（3012）左上端之间通过沿前后方向水平布置的上铰接轴（3014）铰接，所述第一节段（3011）右下端与第三节段（3013）左下端之间通过沿前后方向水平布置的下铰接轴（3015）铰接，所述第二节段（3012）右下端和第三节段（3013）右上端之间通过闭合锁锁紧，通过打开所述闭合锁并打开抱紧圆筒（301）。

3.根据权利要求2所述的一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，其特征在于：所述闭合锁包括固定于第二节段（3012）右下端处的上咬合件（3021）和固定于第三阶段右上端处的下咬合件（3022），所述上咬合件（3021）与下咬合件（3022）相互咬合，且所述上咬合件（3021）与下咬合件（3022）通过液压伸缩闭锁杆（3023）锁紧，所述液压伸缩闭锁杆（3023）伸出并同时伸进上咬合件（3021）的上贯通孔和下咬合件（3022）的下贯通孔内，将相互咬合的所述上咬合件（3021）与下咬合件（3022）锁紧，并闭合所述抱紧圆筒（301），或者所述液压伸缩闭锁杆（3023）收缩并从上贯通孔和下贯通孔内抽出，所述下咬合件（3022）依靠重力与上咬合件（3021）分离，并打开所述抱紧圆筒（301）。

4.根据权利要求1所述的一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，其特征在于：各所述伸缩驱动轮组件的结构、尺寸均相同，每个所述伸缩驱动轮组件包括轴线与抱紧圆筒（301）的轴线垂直相交的第一液压杆（3031），所述第一液压杆（3031）的自由端处设置有可相对第一液压杆（3031）转动的驱动轮（3032），所述驱动轮（3032）的中心线与相应第一液压杆（3031）的轴线垂直，其中所述驱动轮（3032）通过固定于相应第一液压杆（3031）上的旋转动力源驱动转动；多个所述第一液压杆（3031）同步伸出相同长度并通过各驱动轮（3032）配合抱紧叶片（105）根部，或多个所述第一液压杆（3031）同步收缩相同长度，使各所述驱动轮（3032）远离叶片（105）根部并松开叶片（105）根部，且多个所述驱动轮（3032）同步相对相应的第一液压杆（3031）转动，并将抱紧的叶片（105）根部从前向后水平驱动至轮毂（104）的安装孔（1041）内。

5.根据权利要求1所述的一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，其特征在于：各所述伸缩顶紧块组件的结构、尺寸均相同，每个所述伸缩顶紧块组件包括第二液压杆（2021），所述第二液压杆（2021）的自由端处固定有橡胶顶紧块（2022）；所述起重机（402）用于将抱紧壳体（201）从上向下吊至机舱（103）外侧，并使所述抱紧壳体（201）包围机舱（103），多个所述第二液压杆（2021）同步伸出相同长度并通过各橡胶顶紧块（2022）抱紧机舱（103），或多个所述第二液压杆（2021）同步收缩相同长度，使各所述橡胶顶紧块（2022）远离机舱（103）并松开机舱（103）。

6.根据权利要求5所述的一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，其特征在于：所述抱紧壳体（201）呈长方体状且长度方向为左右水平方向，其中一部分所述伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体（201）的前内侧面处并称为前伸缩顶紧块组件，另一部分所述伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体（201）的后内侧面处并称为后伸缩顶紧块组件，剩余各所述伸缩顶紧块组件设置于抱紧壳体（201）的顶内表面处并称为顶伸缩顶紧块组件，所述前伸缩顶紧块组件和后伸缩顶紧块组件的第二液压杆（2021）均沿前后方向水平布置，所述顶伸缩顶紧块组件的第二液压杆（2021）竖直。

7.根据权利要求1所述的一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统，其特征在于：所述抱紧壳体（201）的前外侧面处设有均沿左右方向水平布置的上滑轨（501）和下滑轨（502），所述上滑轨（501）与下滑轨（502）上下对称布置，所述抱紧圆筒（301）的后端上部处设有两个上滑轮（503）且后端下部处设有两个下滑轮（504），两个所述上滑轮（503）滑动设置于上滑轨（501）内，两个所述下滑轮（504）滑动设置于下滑轨（502）内；所述抱紧圆筒（301）通过固定于抱紧壳体（201）前外侧面上的直线动力源驱动左右水平滑动。

8.一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装方法，采用如权利要求1-7任一项所述的漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装系统进行安装，其中漂浮式海上风电系统处于工作海域处，其特征在于，包括以下步骤：

S1、所述起重安装船（401）上的起重机（402）将机舱抱紧器（2）吊至机舱（103）外侧，多个所述伸缩顶紧块组件配合抱紧机舱（103）；

S2、打开所述抱紧圆筒（301），所述起重机（402）将叶片（105）根部吊至抱紧圆筒（301）内，之后闭合所述抱紧圆筒（301），多个所述伸缩驱动轮组件配合抱紧叶片（105）根部；

S3、所述抱紧圆筒（301）相对抱紧壳体（201）向右滑动至叶片（105）根部的轴线与轮毂（104）的安装孔（1041）轴线重合；

S4、多个所述伸缩驱动轮组件配合将抱紧的叶片（105）根部从前向后水平驱动至轮毂（104）的安装孔（1041）内，完成叶片（105）的安装。

9.根据权利要求8所述的一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S5、多个所述伸缩驱动轮组件配合松开叶片（105）根部，再打开所述抱紧圆筒（301），所述抱紧圆筒（301）相对抱紧壳体（201）向左滑动至抱紧圆筒（301）处于轮毂（104）的左侧，之后多个所述伸缩顶紧块组件配合松开机舱（103），所述起重机（402）将机舱抱紧器（2）吊离机舱（103），完成叶片安装系统的拆除。

10.根据权利要求8所述的一种漂浮式海上风电系统中风电机组的叶片安装方法，其特征在于，

步骤S1具体为：控制多个所述伸缩顶紧块组件处于收缩状态，所述起重机（402）将抱紧壳体（201）吊至机舱（103）上方后逐渐下放，使所述抱紧壳体（201）包围机舱（103），控制多个所述伸缩顶紧块组件同步伸出相同长度并配合抱紧机舱（103）；

步骤S2具体为：控制多个所述伸缩驱动轮组件处于收缩状态并打开抱紧圆筒（301），所述起重机（402）将叶片（105）吊起并使叶片（105）根部的轴线与抱紧圆筒（301）的轴线处于同一高度，并将叶片（105）根部平移吊至所述抱紧圆筒（301）内，之后闭合所述抱紧圆筒（301），控制多个所述伸缩驱动轮组件同步伸出相同长度并配合抱紧叶片（105）根部；

步骤S4具体为：控制多个所述伸缩驱动轮组件的驱动轮（3032）同步转动，并将抱紧的叶片（105）根部从前向后水平驱动至轮毂（104）的安装孔（1041）内，完成叶片（105）的安装。