一种海上风电设备中单桩基础的调平装置及调平方法与流程

本发明涉及海上风电设备领域，尤其涉及其中单桩基础的调平装置的改进。

背景技术：

目前，单桩基础式海上风电设备作为最常见的海上风电设备，具有最为广泛的应用范围，然而，如图1-2所示，其在长时间时候后单桩基础与基础平台的连接位置极易发生开裂、破损等问题，从而在外力作用下产生偏移，给海上风电设备的使用及支撑带来了极大的影响。对此，国家知识产权局于2018年2月9日公告了一份名为“一种风力发电机组基础环调平设备及方法”、申请号为“201510609905.3”的中国发明专利，并于该案中公开了一种利用板材组件进行调平的调平装置。

然而，人们在实际应用后发现，由于海水中受力大、腐蚀大，因此此类设备并不能有效适用于海上风电设备中。具体来说，一、此类调平装置中的紧固件在海底中并不能方便的操作、控制，使用难度大；二、此类调平装置在使用完毕后需留在海水中，使用寿命极短；三、此类调平装置在长期受力后极难保持原状，使用效果极差。

技术实现要素：

本发明针对以上问题，提出了一种结构精巧、稳定性好、操作简单、使用寿命长、使用效果好且可重复使用的海上风电设备中单桩基础的调平装置及调平方法。

本发明的技术方案为：所述海上风电设备包括单桩基础和基础平台，所述单桩基础的底端伸入基础平台中、且与基础平台固定相连；

所述基础平台的顶面上还开设有四个定位槽和位于四个定位槽之外的环形凹槽；

所述调平装置包括四个调平块、四个驱动组件和主驱动环，所述主驱动环的底部可滑动的插入环形凹槽中、且主驱动环的顶面上设有若干锥齿；四个所述驱动组件的底部分别可拆卸的插入四个所述定位槽中，四个所述调平块均呈圆心角小于45°的圆弧状、且其内壁的所处圆弧的直径等于单桩基础的外径；

所述驱动组件包括固定台、固定座一、固定座二、推杆一、推杆二和锥齿轮，所述固定台可拆卸的插入所述定位槽中，所述固定座一、固定座二均固定连接在固定台的顶面上，所述推杆一穿设在固定座一中、且与固定座一螺纹连接，所述调平块可拆卸的连接在推杆一的一端；所述推杆二穿设在固定座二中、且与固定座二可旋转的相连接，所述推杆二的一端插入所述推杆一远离调平块的一侧、且与推杆一通过同步旋转结构相连接；所述锥齿轮固定连接在推杆二远离推杆一的端面上、且与主驱动环顶面上的锥齿相啮合，所述锥齿轮、推杆二、推杆一三者同轴心。

所述主驱动环由若干弧形的驱动块组成，所述驱动块的外壁的两端分别设有驱动板，使得相邻驱动块通过外侧的驱动板进行可拆卸的相连接。

所述调平块背向单桩基础的端面上设有插槽，所述推杆一的一端伸入插槽中。

所述固定座二中开设有环形容置槽，所述推杆二的外壁上固定连接有与环形容置槽适配的转盘。

所述同步旋转结构为：所述推杆一背向调平块的端面上开设有插槽，所述插槽的截面呈多边形，所述推杆二的一端伸入所述插槽中、且该端头呈与插槽适配的多棱柱状。

所述固定台为可升降平台，所述主驱动环的底部设有可升降垫环。

按以下步骤进行调平：

1）、补漏：在单桩基础的开裂、破损位置注入混凝土；

2）、布置调平装置：

2.1）、完成驱动组件中各部件的连接，并在推杆一的一端装上调平块；

2.2）、将主驱动环放入环形凹槽中；

2.3）、在四个定位槽中依次放入装有调平块的驱动组件；

3）、推动主驱动环：通过多个水下推进器推动主驱动环旋转，使得四个调平块同时进给，对单桩基础进行调平；

4）、布置混凝土：在单桩基础、调平块和基础平台之间布置混凝土，从而重新建立单桩基础与基础平台的固定连接；

5）、撤除设备：拆开推杆一与调平块的连接，并拆开固定台与定位槽的连接，最后依次移除若干驱动组件和主驱动环；完毕。

本发明使用时，可在在单桩基础的开裂、破损补漏后，借用多个水下推进器同时驱动主动驱动环，使其绕自身轴心旋转，从而可在锥齿轮的作用下带动推杆二绕自身轴心旋转，进而在同步旋转结构的影响下驱使推杆一边旋转边做轴向进给运动，最终即可带动调平块做直线运动；而多个调平块的同时运动，最终将驱使单桩基础的轴心回到初始位置，实现对单桩基础的调平动作。其在调平完毕后，可再次借助混凝土完成单桩基础、调平块和基础平台之间的固定相连，从而重新建立单桩基础与基础平台的固定连接。最后撤出驱动组件及主驱动环，即可使得单桩基础保持稳定，并不受驱动组件的影响具有较长的寿命。本发明从整体上具有稳定性好、操作简单、使用寿命长、使用效果好以及可重复使用的优点。

附图说明

图1是本案的背景技术示意图一，

图2是本案的背景技术示意图二，

图3是本案中调平装置的使用状态参考图，

图4是本案中调平装置的俯视图，

图5是本案中驱动组件和主驱动环移除后的结构示意图；

图中1是单桩基础，2是基础平台，3是调平块，30是插槽，4是驱动组件，40是固定台，41是固定座一，42是固定座二，43是推杆一，44是推杆二，440是转盘，45是锥齿轮，5是主驱动环，51是驱动块，52是驱动板。

具体实施方式

本发明如图1-5所示，所述海上风电设备包括单桩基础1和基础平台2，所述单桩基础1的底端伸入基础平台2中、且与基础平台2固定相连；

所述基础平台2的顶面上还开设有四个定位槽和位于四个定位槽之外的环形凹槽；

所述调平装置包括四个调平块3、四个驱动组件4和主驱动环5，所述主驱动环5的底部可滑动的插入环形凹槽中、且主驱动环5的顶面上设有若干锥齿；四个所述驱动组件4的底部分别可拆卸的插入四个所述定位槽中，四个所述调平块3均呈圆心角小于45°的圆弧状、且其内壁的所处圆弧的直径等于单桩基础1的外径；

所述驱动组件4包括固定台40、固定座一41、固定座二42、推杆一43、推杆二44和锥齿轮45，所述固定台40可拆卸的插入所述定位槽中，所述固定座一41、固定座二42均固定连接在固定台40的顶面上，所述推杆一43穿设在固定座一41中、且与固定座一41螺纹连接，所述调平块3可拆卸的连接在推杆一43的一端；所述推杆二44穿设在固定座二42中、且与固定座二42可旋转的相连接，所述推杆二44的一端插入所述推杆一43远离调平块3的一侧、且与推杆一43通过同步旋转结构相连接；所述锥齿轮45固定连接在推杆二44远离推杆一43的端面上、且与主驱动环5顶面上的锥齿相啮合，所述锥齿轮45、推杆二44、推杆一43三者同轴心。使用时，可在在单桩基础的开裂、破损补漏后，借用多个水下推进器同时驱动主动驱动环，使其绕自身轴心旋转，从而可在锥齿轮的作用下带动推杆二绕自身轴心旋转，进而在同步旋转结构的影响下驱使推杆一边旋转边做轴向进给运动，最终即可带动调平块做直线运动；而多个调平块的同时运动，最终将驱使单桩基础的轴心回到初始位置，实现对单桩基础的调平动作。其在调平完毕后，可再次借助混凝土完成单桩基础、调平块和基础平台之间的固定相连，从而重新建立单桩基础与基础平台的固定连接。最后撤出驱动组件及主驱动环，即可使得单桩基础保持稳定，并不受驱动组件的影响具有较长的寿命。本发明从整体上具有稳定性好、操作简单、使用寿命长、使用效果好以及可重复使用的优点。

所述主驱动环5由若干弧形的驱动块51组成，所述驱动块51的外壁的两端分别设有驱动板52，使得相邻驱动块51通过外侧的驱动板52进行可拆卸的相连接。一方面，可借助螺栓等部件完成相邻驱动板的可拆卸连接；另一方面，可借助多个水下推进器等动力设备，使其同时推动若干驱动板，从而方便、省力、高效的推动主驱动环旋转。

所述调平块3背向单桩基础的端面上设有插槽30，所述推杆一43的一端伸入插槽30中。从而推杆一在边旋转边做轴向位移时，可推动调平块进行高效的调平动作。

所述固定座二42中开设有环形容置槽，所述推杆二44的外壁上固定连接有与环形容置槽适配的转盘440。从而实现了推杆二和固定座二之间的可旋转连接，使得推杆二可且仅可相对于固定座二进行高效的旋转运动，并可确保锥齿轮在使用过程中与主驱动环上的锥齿保持持续的啮合状态。

所述同步旋转结构为：所述推杆一背向调平块的端面上开设有插槽，所述插槽的截面呈多边形，所述推杆二的一端伸入所述插槽中、且该端头呈与插槽适配的多棱柱状。从而通过端头呈多棱柱状的推杆二使得推杆二和推杆一之间可获得较为良好、稳定的扭力传输。

所述固定台为可升降平台，所述主驱动环的底部设有可升降垫环。从而在多次补漏、调平时，通过改变调平块的高度，使得调平块每次均可直接接触单桩基础，进而实现单桩基础的方便调平。

按以下步骤进行调平：

1）、补漏：在单桩基础的开裂、破损位置注入混凝土；

2）、布置调平装置：

2.1）、完成驱动组件中各部件的连接，并在推杆一的一端装上调平块；

2.2）、将主驱动环放入环形凹槽中；

2.3）、在四个定位槽中依次放入装有调平块的驱动组件；

3）、推动主驱动环：通过多个水下推进器推动主驱动环旋转，使得四个调平块同时进给，对单桩基础进行调平；

4）、布置混凝土：在单桩基础、调平块和基础平台之间布置混凝土，从而重新建立单桩基础与基础平台的固定连接；

5）、撤除设备：拆开推杆一与调平块的连接，并拆开固定台与定位槽的连接，最后依次移除若干驱动组件和主驱动环，如图5所示；完毕。

从而实现了对单桩基础的高效调平，具有逻辑清晰、步骤有序、简单易操作等优点。