CN221167802U - 一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器，包括底盘、升降立柱及平台组件、臂爪组件；所述底盘设于船体甲板上；所述升降立柱及平台组件位于所述船体甲板的外侧，并与所述底盘相连；所述臂爪组件设于所述升降立柱及平台组件上，用以抱桩。本实用新型在不更换桩爪的条件下，实现大抱桩直径、大纠偏力及可升降式更灵活纠偏的功能。

Description

一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器

技术领域

本实用新型涉及海洋风电技术，更具体地说，涉及一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器。

背景技术

随着全球能源结构向低碳化转变、能源消费结构不断优化，风能凭借其资源总量丰富，环保、运行管理自动化程度高、度电成本低等突出的优势，目前已成为开发和应用最为广泛的可再生能源之一，是全球可再生能源开发与利用的重要构成。随着海上风电技术的发展，越来越多新型大功率(10MW)级风机运用于海上风场中。现阶段海上风电的建设过程中，大直径风电桩的沉桩仍是海上风机基础施工的重难点，在一定程度上制约了海上风电的快速发展。

海上风电机组设备施工条件复杂，技术难度大，因此对安装设备性能要求很高，其桩基的施工成本占整个风机安装成本的1/3，对桩基安装的垂直度要求不能大于千分之四。抱桩器是海上风电桩基础施工安装的专业辅助夹具，在打桩过程中对风电桩体进行纠偏和扶正，确保风电桩的垂直度，是安装设备中极其重要的核心装备。

桩柱在安装过程中，环境因素复杂多变，如海浪、强风、洋流、潮汐以及海床土壤的柔软性，使得桩柱在安装过程中容易发生偏移和倾斜，一旦桩柱安装垂直度超过3‰，打桩工程将视为不合格作业。

目前的抱桩器采用的是单层抱臂结构，存在抱臂自由端咬合力度不强，且可以环抱的桩柱直径较小，辅助导向能力弱，纠偏能力不足，无法应用于大直径的桩柱抱桩。

在现有专利申请中，如中国专利公开号CN112663614A公开了一种用于海洋风电单桩基础施工的抱桩器，包括回转平台；电动绞车，固定设于回转平台上的一侧；第一立柱，设于回转平台上的另一侧；水平梁，设于第一立柱上；水平滑移座，与水平梁平行设置，在水平梁内滑移；环状抱臂，与水平滑移座连接，电动绞车与水平梁之间设有钢丝绳。但本实用新型采用通过上、下两层夹臂和顶升油缸组成的可升降式的抱桩结构，既能保证设备自身的刚度，也能较好地保证桩体入泥前的垂直度。同时，上下两层夹臂既可联动控制也可实施独立纠偏操作，增加了操作的灵活性。

又如中国专利公开号CN209508974U公开了一种风电安装平台用抱桩器，包括一底盘，该底盘由一横移机构驱动实现在水平方向上的横向移动，由一纵移机构驱动实现在水平方向上的纵向移动；安装在底盘上的至少一组夹臂组件，所述夹臂组件包括一对相互配合的箱型左臂、箱型右臂，箱型左臂与箱型右臂分别通过一立柱安装在底盘上，且箱型左臂、箱型右臂分别与对应的立柱之间的铰接而成，所述箱型左臂、箱型右臂由摆动机构驱动抱紧或脱离桩。但本实用新型采用升降立柱及横梁组件，使得上层臂爪能够升降，增加抱桩长度，防止出现因为抱桩长度不足出现桩柱失稳和倾斜的情况。在触头油缸上增加位置传感器，按时长定时读取桩体位置，即时纠偏。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器，在不更换桩爪的条件下，实现大抱桩直径、大纠偏力及可升降式更灵活纠偏的功能。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器，包括底盘、升降立柱及平台组件、臂爪组件；

所述底盘设于船体甲板上；

所述升降立柱及平台组件位于所述船体甲板的外侧，并与所述底盘相连；

所述臂爪组件设于所述升降立柱及平台组件上，用以抱桩。

较佳的，所述底盘包括液压站、主推油缸、平台、侧推油缸、陆侧防倾覆油缸、海侧防倾覆油缸、固定轨道、固定轨道水平轮组件、移动轨道、移动轨道水平轮组件和车轮组件；

所述固定轨道设于所述船体甲板上；

所述移动轨道通过所述车轮组件设于所述固定轨道上；

所述平台设于所述移动轨道上，所述液压站设于所述平台上；

所述侧推油缸与所述液压站相连，并作用于所述车轮组件上；

所述主推油缸与所述液压站相连，并作用于所述平台上；

所述陆侧防倾覆油缸、所述海侧防倾覆油缸均设于所述固定轨道上；

所述固定轨道水平轮组件、所述移动轨道水平轮组件均设于所述车轮组件上。

较佳的，所述升降立柱及平台组件包括升降立柱结构组件、平台及导套组件、导套连接结构构件和升降油缸；

所述平台及导套组件套装于所述升降立柱结构组件上；

所述导套连接结构构件设于所述平台及导套组件的平台下部，并与所述平台相连接；

所述升降油缸设于所述平台及导套组件上，所述升降油缸的伸出杆与所述升降立柱结构组件相连接。

较佳的，所述升降立柱结构组件包括两根立柱、连接2根所述立柱的上端的立柱上横梁以及连接2根所述立柱的下端的立柱下横梁；

所述平台及导套组件沿所述立柱上下移动。

较佳的，所述立柱为箱型结构。

较佳的，所述臂爪组件包括上层臂爪和下层臂爪；

所述上层臂爪通过回转组件设于所述平台及导套组件的两外侧；

所述下层臂爪通过回转组件设于所述立柱下横梁的两外侧。

较佳的，所述上层臂爪包括上层左抱臂和上层右抱臂；

所述上层左抱臂、所述上层右抱臂均通过所述回转组件对称设于所述平台及导套组件的两外侧；

所述上层左抱臂上设有第一上层触头油缸、第二上层触头油缸；

所述上层右抱臂上设有第三上层触头油缸、第四上层触头油缸；

所述上层左抱臂与所述上层右抱臂之间设有上层V锁油缸。

较佳的，所述下层臂爪包括下层左抱臂和下层右抱臂；

所述下层左抱臂、所述下层右抱臂均通过所述回转组件对称设于所述立柱下横梁的两外侧；

所述下层左抱臂上设有第一下层触头油缸、第二下层触头油缸；

所述下层右抱臂上设有第三下层触头油缸、第四下层触头油缸；

所述下层左抱臂与所述下层右抱臂之间设有下层V锁油缸。

较佳的，所述回转组件包括液压马达组件、回转齿轮和回转轴；

所述回转轴垂直向设于所述平台及导套组件、所述立柱下横梁的两外侧；

所述回转齿轮设于所述上层左抱臂、所述上层右抱臂、所述下层左抱臂、所述下层右抱臂上，并套装于所述回转轴上；

所述液压马达组件用以驱动所述回转齿轮，由所述回转齿轮带动所述上层左抱臂、所述上层右抱臂、所述下层左抱臂、所述下层右抱臂绕所述回转轴旋转。

本实用新型所提供的一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器，迁徙式抱桩器的各动作由各液压油缸和液压马达组件驱动完成。采用主推油缸和侧推油缸的联合操作,可实现风电桩打桩过程中桩体在XOY平面内位置纠偏；采用液压马达组件代替传统液压油缸控制左右抱臂，增大抱臂开度，该实用新型中抱臂最大开度可达105度，配合触头油缸工作，使得抱桩直径可达7-10米，同时增大装卸角度，使得拆装更加方便。液压站配备主泵和循环应急泵，当主泵出现故障时，启用循环应急泵，使得打桩作业得以继续进行，避免由于主泵故障造成打桩过程中断，降低作业中断的风险。

附图说明

图1是本实用新型迁徙式抱桩器的整体结构示意图；

图2是图1的俯视示意图；

图3是本实用新型迁徙式抱桩器中底盘的结构示意图；

图4是本实用新型迁徙式抱桩器中升降立柱及平台组件的结构示意图；

图5是本实用新型迁徙式抱桩器中上层臂爪或下层臂爪的结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

结合图1所示，本实用新型所提供的一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器，包括底盘2、升降立柱及平台组件3、臂爪组件4。

底盘2安装在船体甲板上，并靠近起重机门洞1放置。

升降立柱及平台组件3安装在底盘2上，并位于船体甲板的外侧。

臂爪组件4安装在升降立柱及平台组件3上，用以抱住桩柱5。

结合图2和图3所示，底盘2包括液压站201、主推油缸202、平台203、侧推油缸204、陆侧防倾覆油缸205、海侧防倾覆油缸206、固定轨道207、固定轨道水平轮组件208、移动轨道209、移动轨道水平轮组件210和车轮组件211。

固定轨道207安装在船体甲板上。

移动轨道209通过车轮组件211(设置4个位置)安装在固定轨道207上。

平台203安装在移动轨道209上，液压站201安装在平台203上。

侧推油缸204与液压站201相连，并作用于车轮组件211上，在侧推油缸204作用下，车轮组件211能在移动轨道209中沿y向(横船向)移动，使得平台203相对于船体甲板有y方向的自由度。

主推油缸202与液压站201相连，并作用于平台203上，在主推油缸202作用下，带动平台203和移动轨道209一起沿着x向(顺船向)的运动，从而实现桩柱5在XOY平面内纠偏。

陆侧防倾覆油缸205、海侧防倾覆油缸206均设于固定轨道207上，当本实用新型迁徙式抱桩器运动到指定位置后，陆侧防倾覆油缸205、海侧防倾覆油缸206伸出处于插销状态，防止由于平台203和平台及导套组件305中的平台位置太高，打桩时候有弯，把平台203掀翻。

固定轨道水平轮组件208、移动轨道水平轮组件210均安装在车轮组件211上。

水平轮作用是防止车轮脱轨，起着车轮运行的导向作用。固定轨道水平轮组件208是防止车轮组件211在固定轨道207上行走时偏离轨道脱轨，移动轨道水平轮组件210是防止车轮组件211在移动轨道209上行走时偏离轨道脱轨。

结合图4所示，升降立柱及平台组件3包括升降立柱结构组件、平台及导套组件305、导套连接结构构件3063和升降油缸304。

平台及导套组件305套装在升降立柱结构组件上。

导套连接结构构件306安装在平台及导套组件305的平台下部位置，并与平台203相连接。

升降油缸304安装在平台及导套组件305上，升降油缸304的伸出杆与升降立柱结构组件相连接。

升降立柱结构组件包括两根立柱301、连接2根立柱301的上端之间的立柱上横梁302以及连接2根立柱301的下端之间的立柱下横梁303。

平台及导套组件305套装在立柱301上，并沿立柱301上下移动。

立柱301为箱型结构，和立柱上横梁302、立柱下横梁303焊接为整体框架结构，以确保升降立柱结构组件的整体稳定性。

通过升降油缸304的运动，带动平台及导套组件305和上层臂爪沿立柱301作往复直线运动。

结合图2和图5所示，臂爪组件4包括上层臂爪和下层臂爪。

上层臂爪通过回转组件安装在平台及导套组件305的两端外侧。

下层臂爪通过回转组件安装在立柱下横梁303的两端外侧。

上层臂爪包括上层左抱臂401和上层右抱臂402。

上层左抱臂401、上层右抱臂402均通过回转组件对称安装在平台及导套组件的两端外侧。

在上层左抱臂401上安装有第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404。

在上层右抱臂402上安装有第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406。

在上层左抱臂401与上层右抱臂402之间安装有上层V锁油缸407。

第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406均自带有位置传感器。

下层臂爪包括下层左抱臂408和下层右抱臂409。

下层左抱臂408、下层右抱臂409均通过回转组件对称安装在立柱下横梁303的两端外侧。

在下层左抱臂408上安装有第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411。

在下层右抱臂409上安装有第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413。

在下层左抱臂408与下层右抱臂409之间安装有下层V锁油缸414。

第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413均自带有位置传感器。

回转组件包括液压马达组件415、回转齿轮416和回转轴417。

回转轴417具有4根，两两对称垂直向安装在平台及导套组件305、立柱下横梁303的两端外侧。

回转齿轮416具有4个，分别安装在上层左抱臂401、上层右抱臂402、下层左抱臂408、下层右抱臂409上，并再套装在回转轴417上。

液压马达组件415自带有减速器。

通过液压马达组件415用以驱动回转齿轮416，由回转齿轮416带动上层左抱臂401、上层右抱臂402、下层左抱臂408、下层右抱臂409作绕回转轴417旋转，以实现上层臂爪、下层臂爪的开合和抱桩功能。

当上层左抱臂401与上层右抱臂402、下层左抱臂408与下层右抱臂409合拢后，上层V锁油缸407、下层V锁油缸414插入对应臂爪端的V形块，进入锁紧抱臂状态。

根据打桩过程，本实用新型迁徙式抱桩器的使用方法执行以下工序：

S1、打桩准备；

根据桩柱5长度，升降油缸304提升平台及导套组件305带动上层臂爪到设定位置。张开上层左抱臂401、上层右抱臂402、下层左抱臂408、下层右抱臂409，各执行机构处于待命状态。

S2、吊入桩柱5；

将桩柱5吊入本实用新型迁徙式抱桩器内，控制第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406、第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413的运动，确保各触头油缸上的触头都触碰到桩柱5，为桩柱5的下行起导向作用。调整主推油缸202和侧推油缸204保证各个触头的伸出长度基本一致，调整平台203以保证桩柱5位于臂爪组件的中心位置。当抱紧桩柱5后，起重机松钩，桩柱5底端依靠自重沉入泥中。

S3、打桩前初纠偏；

当桩柱5入泥后，参照第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406、第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413上位置测量仪的测量数据，由总控制系统计算后，控制第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406、第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413的运动，进行打桩前纠偏，保证桩柱5处于垂直状态，并且全部触头与桩体5处于接触状态，为打桩过程扶桩。

S4、打桩；

起重机吊入桩锤，开始打桩。

S5、纠偏；

打桩过程中，第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406、第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413上位置测量仪按时间步长进行监测桩柱5是否出现倾斜，当倾斜值到达设定阈值，则进行纠偏，由总控制系统计算后，通过控制主推油缸202、侧推油缸204、第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406、第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413的运动，调整桩柱5的角度，直至将桩柱5调整至垂直状态。此外，总控制系统还设置了事件触发报警机制，当第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406、第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413已经达到行程最大值时，触发警报，停止各触头油缸工作，切换成手动模式，手动完成纠偏。

S6、避让；

在打桩过程中，当桩柱5上的障碍物(如吊耳)到达上层臂爪的上部时，需缩回第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406进行避让，待障碍物通过后，控制第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406继续抱紧桩柱5；接着，缩回第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413进行避让，待障碍物通过后，控制第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413继续抱紧桩柱5，恢复至正常打桩状态。

S7、打桩完成；

当桩柱5扎入泥中设定深度时，完成打桩。缩回第一上层触头油缸403、第二上层触头油缸404、第三上层触头油缸405、第四上层触头油缸406、第一下层触头油缸410、第二下层触头油缸411、第三下层触头油缸412、第四下层触头油缸413，依次打开上层臂爪和下层臂爪，使本实用新型迁徙式抱桩器与桩柱5脱离。

并根据本实用新型迁徙式抱桩器此时位置，调整主推油缸202、侧推油缸204和升降油缸304，使得本实用新型迁徙式抱桩器回到初始位置。

本实用新型迁徙式抱桩器的各动作由各液压油缸和液压马达组件驱动完成。采用主推油缸和侧推油缸的联合操作,可实现风电桩打桩过程中桩柱在XOY平面内位置纠偏；采用液压马达组件代替传统液压油缸控制左右抱臂，增大抱臂开度，本实用新型中上层/下层抱臂最大开度可达105度，配合触头油缸工作，使得抱桩直径可达7-10米，同时增大装卸角度，使得拆装更加方便。液压站配备主泵和循环应急泵，当主泵出现故障时，启用循环应急泵，使得打桩作业得以继续进行，避免由于主泵故障造成打桩过程中断，降低作业中断的风险。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器，其特征在于：包括底盘、升降立柱及平台组件、臂爪组件；

所述底盘设于船体甲板上；

所述升降立柱及平台组件位于所述船体甲板的外侧，并与所述底盘相连；

所述臂爪组件设于所述升降立柱及平台组件上，用以抱桩；

所述底盘包括液压站、主推油缸、平台、侧推油缸、陆侧防倾覆油缸、海侧防倾覆油缸、固定轨道、固定轨道水平轮组件、移动轨道、移动轨道水平轮组件和车轮组件；

所述固定轨道设于所述船体甲板上；

所述移动轨道通过所述车轮组件设于所述固定轨道上；

所述平台设于所述移动轨道上，所述液压站设于所述平台上；

所述侧推油缸与所述液压站相连，并作用于所述车轮组件上；

所述主推油缸与所述液压站相连，并作用于所述平台上；

所述陆侧防倾覆油缸、所述海侧防倾覆油缸均设于所述固定轨道上；

所述固定轨道水平轮组件、所述移动轨道水平轮组件均设于所述车轮组件上。

2.根据权利要求1所述的带纠偏功能的迁徙式抱桩器，其特征在于：所述升降立柱及平台组件包括升降立柱结构组件、平台及导套组件、导套连接结构构件和升降油缸；

所述平台及导套组件套装于所述升降立柱结构组件上；

所述导套连接结构构件设于所述平台及导套组件的平台下部，并与所述平台相连接；

所述升降油缸设于所述平台及导套组件上，所述升降油缸的伸出杆与所述升降立柱结构组件相连接。

3.根据权利要求2所述的带纠偏功能的迁徙式抱桩器，其特征在于：所述升降立柱结构组件包括两根立柱、连接2根所述立柱的上端的立柱上横梁以及连接2根所述立柱的下端的立柱下横梁；

所述平台及导套组件沿所述立柱上下移动。

4.根据权利要求3所述的带纠偏功能的迁徙式抱桩器，其特征在于：所述立柱为箱型结构。

5.根据权利要求3所述的带纠偏功能的迁徙式抱桩器，其特征在于：所述臂爪组件包括上层臂爪和下层臂爪；

所述上层臂爪通过回转组件设于所述平台及导套组件的两外侧；

所述下层臂爪通过回转组件设于所述立柱下横梁的两外侧。

6.根据权利要求5所述的带纠偏功能的迁徙式抱桩器，其特征在于：所述上层臂爪包括上层左抱臂和上层右抱臂；

所述上层左抱臂、所述上层右抱臂均通过所述回转组件对称设于所述平台及导套组件的两外侧；

所述上层左抱臂上设有第一上层触头油缸、第二上层触头油缸；

所述上层右抱臂上设有第三上层触头油缸、第四上层触头油缸；

所述上层左抱臂与所述上层右抱臂之间设有上层V锁油缸。

7.根据权利要求6所述的带纠偏功能的迁徙式抱桩器，其特征在于：所述下层臂爪包括下层左抱臂和下层右抱臂；

所述下层左抱臂、所述下层右抱臂均通过所述回转组件对称设于所述立柱下横梁的两外侧；

所述下层左抱臂上设有第一下层触头油缸、第二下层触头油缸；

所述下层右抱臂上设有第三下层触头油缸、第四下层触头油缸；

所述下层左抱臂与所述下层右抱臂之间设有下层V锁油缸。

8.根据权利要求7所述的带纠偏功能的迁徙式抱桩器，其特征在于：所述回转组件包括液压马达组件、回转齿轮和回转轴；

所述回转轴垂直向设于所述平台及导套组件、所述立柱下横梁的两外侧；

所述回转齿轮设于所述上层左抱臂、所述上层右抱臂、所述下层左抱臂、所述下层右抱臂上，并套装于所述回转轴上；

所述液压马达组件用以驱动所述回转齿轮，由所述回转齿轮带动所述上层左抱臂、所述上层右抱臂、所述下层左抱臂、所述下层右抱臂绕所述回转轴旋转。