塔筒翻转装置及塔筒的吊装方法与流程

本发明涉及风力发电设备技术领域，具体地，涉及对风力发电机组的塔筒进行翻转的塔筒翻转装置及塔筒的吊装方法。

背景技术：

风力发电机的塔筒是发电机组的重要组成部分，通常呈圆柱筒形，其具有直径大、长度长、重量大等特点。在安装发电机组时，塔筒被运送到作业场地时是处于平躺状态，需要首先使用吊装机械将塔筒从水平翻身至竖直状态(也称为塔筒翻身)，然后再就位安装。

目前，传统的塔筒翻身工艺是采用两台吊车配合完成，连接上法兰的吊车为主吊车，连接下法兰的为辅吊车。首先，主、辅吊车同时将塔筒水平抬起，当到达一定高度后，主吊车继续提升，辅吊车缓缓下降直至将塔筒完全竖起，此时再拆掉辅吊车吊具，进而主吊车继续吊装塔筒。

上述的塔筒翻身工艺存在如下不足：

(1)主、辅吊车和塔筒占用场地面积大；

(2)上、下法兰的吊具安装及下法兰吊具拆卸耗时较长且所需人工较多；

(3)主、辅吊车协同作业对两驾驶员之间的配合准确度要求高，如果配合不太良好，会发生很大的安全风险；

(4)在海上项目吊装中，由于一些吊装船自身的局限性，利用此方法并不能从塔筒运输船上直接对塔筒进行翻身，而必须要把塔筒从运输船上倒运至吊装船上才可以对塔筒翻身，这样不利于海上机组吊装，降低了海上作业效率，增加了海上作业风险和成本。

技术实现要素：

根据本发明的实施例提供了一种塔筒翻转装置及塔筒的吊装方法，只需要与一个吊车结合即可实现将塔筒从水平状态翻转到直立状态，从而便于塔筒的后续起吊安装。

根据本发明的一个方面，提供了一种塔筒翻转装置，包括底座、翻转托架和液压支撑装置，所述翻转托架的一端与所述底座枢转连接，并且所述翻转托架能够自直立状态翻转到水平状态，所述翻转托架包括托板支撑部和侧支撑部，所述托板支撑部的上表面用于在轴向对塔筒底部进行支撑，所述侧支撑部用于在径向对塔筒的侧壁进行支撑，所述侧支撑部在垂直于所述托板支撑部方向上的长度小于所述塔筒直立时高度的一半，所述液压支撑装置的一端铰接在所述底座上，另一端支撑在所述托板支撑部的下表面上。

可选择地，所述液压支撑装置的另一端与所述托板支撑部的下表面的铰座铰接。

可选择地，所述液压支撑装置设有两个，支撑在所述托板支撑部的两侧。

可选择地，所述侧支撑部为内凹的圆弧面或者所述侧支撑部构造为筒形。

可选择地，所述翻转托架为一体成型结构，或者所述翻转托架的所述侧支撑部与所述托板支撑部之间采用可拆卸的方式连接。

可选择地，还包括：辅助支撑部件，安装在所述底座上，用于支撑在所述塔筒的底部，并且所述辅助支撑部件远离所述翻转托架的连接位置。

可选择地，所述辅助支撑部件为液压支撑机构。

可选择地，所述辅助支撑部件为支撑托架，所述支撑托架包括：

导轨，直立安装在所述底座上；

滑板，与所述导轨滑动配合，以能够沿着导轨在竖直方向上移动；

托板，固定连接在所述滑板上，并且呈水平布置；

竖直牵引装置，用于牵引所述滑板沿着所述导轨运动。

可选择地，所述竖直牵引装置为卷扬机。

可选择地，所述底座通过轨道轮安装在轨道上。

可选择地，在所述轨道轮上设有刹车装置。

可选择地，还包括水平牵引装置，用于牵引所述底座沿着所述轨道运动。

所述水平牵引装置为卷扬机。

所述翻转托架上，还设有前支撑杆，用于当所述翻转托架处于竖直状态时，支撑在所述底座上。

根据本发明的一个方面，提供了一种塔筒的吊装方法，使用以上所述的塔筒翻转装置，包括：

调整所述塔筒翻转装置的所述翻转托架呈竖直状态；

将呈水平放置的塔筒的底部与所述翻转托架对接，使塔筒的底部与所述翻转托架的托板支撑部对接，同时使塔筒上靠近底部的侧面与所述翻转托架的侧支撑部对接；

利用吊车将对塔筒的顶部施加向上的提升力，将塔筒的顶部吊起；

操作吊车控制塔筒的顶部向上起升的同时，围绕所述塔筒翻转装置翻转；

控制所述液压支撑装置对所述翻转托架提供支撑；

由吊车和液压支撑装置配合，将塔筒直立于所述底座上。

根据本发明提供的塔筒翻转装置，托板支撑部支撑在塔筒的底部，侧支撑部支撑在塔筒的侧壁上，所述塔筒翻转装置与塔筒的底部对接之后，借助吊车的作用，可以将塔筒由水平状态吊装至直立状态，进而由吊车将塔筒吊起安装。

根据本发明提供的塔筒的吊装方法，取消了传统方法中的辅吊车，省去了塔筒下法兰吊具的安装及拆卸作业，节省了现场作业时间，同时又节省了工人数量，降低了工人劳动强度，适合在多种场地应用，特别适用于吊装场地狭小和船上作业。

本发明适用于对风力发电机组进行安装，特别适用于吊装场地狭小和船上作业。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是表示本发明一个实施例中的塔筒翻转装置的结构示意图；

图2是表示本发明一个实施例中的对风力发电机组塔筒进行翻转时，塔筒及塔筒翻转装置的运动状态示意图；

图3是表示本发明一个实施例中的对风力发电机组塔筒进行翻转时，塔筒及塔筒翻转装置的另一运动状态示意图。

其中：

10、底座；11、轨道轮；12、刹车装置；

20、翻转托架；21、托板支撑部；22、侧支撑部；23、铰座；24、前支撑杆；

30、液压支撑装置；

40、支撑托架；41、导轨；42、滑板；43、托板；44、竖直牵引装置；

50、轨道；51、水平牵引装置；

80、塔筒；

100、塔筒翻转装置。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。并且，下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。

在本发明的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

传统的塔筒翻身工艺中，使用两台吊车分别吊住塔筒的两端。其中，塔筒的顶端(安装完毕后处于上部的那端)通过上法兰与一台吊车相连，塔筒的底端(安装完毕后处于底部的那端)通过下法兰与另外一台吊车相连。连接上法兰的吊车为主吊车，连接下法兰的为辅吊车。首先，主吊车和辅吊车同时将塔筒水平抬起，当到达一定高度后，主吊车继续提升，辅吊车缓缓下降，直至将塔筒完全竖起。在塔筒处于竖起的状态下，拆掉辅吊车吊具。然后，主吊车继续吊装塔筒。

由于使用了两台吊车协同完成此项作业，因此对两台吊车的操作员的配合熟练度与默契有较高的要求。此外，塔筒竖直吊起后，拆除下法兰的工作需要花费大量人工和时间。除此之外，同时使用两台吊车对场地空间的要求也较高，有些空间不足的场所无法适用。

本申请的发明人经过仔细研究发现，可以通过撤除辅吊车来解决上述问题。在传统的塔筒翻身工艺中，主吊车和辅吊车所起的功能不同。主吊车吊起塔筒顶端，是主要的起吊机械，在塔筒的吊运、转移、安装等环节起主导作用。辅吊车的功能主要是配合主吊车，辅助完成塔筒竖起过程中的翻身动作。辅吊车在塔筒最初的吊运过程中并非不可缺少，且在最后的安装环节不需要辅吊车。因此，只要能够填补辅吊车在塔筒翻身过程中的辅助功能，即可完全省略辅吊车而仅仅使用一台吊车(主吊车)。

基于该发明思路，发明人对辅吊车的辅助功能进行分析和拆解，发现辅吊车的辅助功能主要包括：承接功能，在翻身过程中托住塔筒底端，承受塔筒的部分重量；运动跟随功能，随着主吊车将塔筒顶端向上吊起，与塔筒向上的运动相呼应，使得塔筒底端能够进行水平方向上的移动和竖直平面内的转动。

也就是说，只要实现了辅吊车的上述辅助功能，即可撤除辅吊车。

由此，本申请的发明人开发了一种塔筒翻转装置，该塔筒翻转装置具有上述辅助功能，能够替代辅吊车的作用，与主吊车协同完成塔筒的翻身动作。

下面，结合图1-3来简要说明本发明的发明原理。

本发明实施例提供一种塔筒翻转装置100，包括底座10、翻转托架20和液压支撑装置30，翻转托架20的一端与底座10枢转连接，并且翻转托架20能够自直立状态翻转到水平状态，翻转托架20包括托板支撑部21和侧支撑部22，托板支撑部21的上表面用于在轴向对塔筒80底部进行支撑，侧支撑部22用于在径向对塔筒80的侧壁进行支撑，侧支撑部22在垂直于托板支撑部21方向上的长度小于塔筒80直立时高度的一半，液压支撑装置30的一端铰接在底座10上，另一端支撑在托板支撑部21的下表面上。

由于侧支撑部22在垂直于托板支撑部21方向上的长度小于塔筒80高度的一半，可以便于塔筒翻转装置100与塔筒80底部对接，并且在对接的过程中可以保证塔筒80处于水平状态，使塔筒80可以从塔筒支架上更方便地翻转到塔筒翻转装置100上，当塔筒80的顶部被吊车起吊时，塔筒80的底部支撑在塔筒翻转装置100的翻转托架20上，此时塔筒80可以整体与塔筒支架分离，并在吊车的带动下逐渐由水平状态翻转到直立状态。

根据本发明实施例提供的塔筒翻转装置，托板支撑部21支撑在塔筒80的底部，侧支撑部22支撑在塔筒80的侧壁上，塔筒翻转装置100与塔筒80的底部对接之后，借助吊车的作用，可以将塔筒80由水平状态吊装至直立状态，进而由吊车将塔筒吊起安装。

与现有技术需要一个主吊车与一个辅吊车配合才能完成塔筒80的吊装，本发明实施例提供的塔筒翻转装置100，只利用一台吊车就能够完成吊装塔筒，在风机吊装面积小的场地，本发明实施例提供的塔筒翻转装置100优势更为明显。

与现有技术采用两辆吊车的吊装方式相比，本发明实施例提供的塔筒翻转装置100只需要一台吊车，从而减少塔筒吊装所用人工数量和工时，提高了劳动效率，并且降低了作业人员的劳动强度；而只利用一台吊车作业，易于控制风险，降低事故发生率；

本发明也可用在海上项目吊装中，提高现场效率，提高海上作业窗口期的利用率，缩短工期，降低海上作业成本，降低作业人员的劳动强度。

在使用本发明实施例提供的塔筒翻转装置100对塔筒80进行吊装时，通过以下步骤实现，具体地：

调整塔筒翻转装置100的翻转托架20呈竖直状态，以便于与水平放置的塔筒80进行对接；

将呈水平放置的塔筒80的底部与翻转托架20对接，使塔筒80的底部与翻转托架20的托板支撑部21对接，同时使塔筒80上靠近底部的侧面与翻转托架20的侧支撑部22对接，从而实现了塔筒80与塔筒翻转装置100的翻转托架20的对位连接；

利用吊车将对塔筒80的顶部施加向上的提升力，将塔筒80的顶部吊起；

操作吊车控制塔筒80的顶部向上起升的同时，塔筒80围绕塔筒翻转装置100翻转；

控制液压支撑装置30对翻转托架20提供支撑；

由吊车和液压支撑装置30配合，将塔筒80直立于底座10上。

在利用吊车将塔筒80的顶部吊起的过程中，同时会控制塔筒80围绕翻转托架20与底座10的枢转连接位置进行转动，并在吊车的作用下，塔筒80从水平状态逐渐翻转为直立状态，并坐落于底座10上；在这一过程中，通过液压支撑装置30对翻转托架20的托板支撑部21的下表面提供支撑作用，以配合吊车在对塔筒起吊、翻转的过程中，控制塔筒80平稳的趋向直立状态；在这一翻转过程中，液压支撑装置30一直处于支撑的状态。

在本发明塔筒翻转装置100的一实施例中，液压支撑装置30的另一端与托板支撑部21的下表面的铰座23铰接；具体地，液压支撑装置30位通过液压缸驱动缸杆做伸缩运动，通过伸缩的方式可以对托板支撑部21的下表面提供稳定持续的支撑力；当采用铰座23铰接的方式与缸杆连接时，可以使液压支撑装置30与托板支撑部21的连接更稳定，并且在塔筒80翻转的过程中，液压支撑装置30可以灵活地偏转。

在本发明塔筒翻转装置100的一实施例中，液压支撑装置30设有两个，支撑在托板支撑部21的两侧。采用两个液压支撑装置30在托板支撑部21的两侧同时对托板支撑部21的下表面提供支撑，可以使塔筒30在翻转的过程中，托板支撑部21对塔筒30底部的支撑更稳定，减少塔筒在托板支撑部21上的晃动。

在本发明塔筒翻转装置100的一实施例中，侧支撑部22为内凹的圆弧面或者构造为筒形。侧支撑部22采用圆弧面时，该圆弧面与塔筒80底部的侧面相适配，使塔筒80底部的圆弧面能够被侧支撑部22支撑，形成面与面的配合，从而使侧支撑部22能够为塔筒80提供稳定的支撑，防止塔筒80晃动；侧支撑部22构造为筒形结构时，筒形结构的直径与塔筒80底部直径相适配，通常地，筒形结构的直径略大于塔筒80的直径，从而使塔筒80更容易被装入通行结构中，在塔筒被起吊时，通行结构的侧支撑部22能够起到更好的支撑和防止塔筒80晃动的效果。

在本发明塔筒翻转装置100的一实施例中，翻转托架20为一体成型结构，即将侧支撑部22和托板支撑部21一起成型在板状或者块状材料上，从而使翻转托架20能够同时起到底部和侧部支撑的作用，本领域技术人员也可以理解为，将一个具有内凹的圆弧面的部件(成型为侧支撑部22)和一个平板的部件(成行为托板支撑部21)焊接起来进行成型，应属于本发明实施例所述一体成型的构思。

或者，本发明塔筒翻转装置100的另一实施例中，翻转托架20的侧支撑部22与托板支撑部21之间采用可拆卸的方式连接，可拆卸的连接方式包括但不限于通过螺栓螺母连接、通过卡扣连接、通过滑动配合等方式；基于本领域技术人员的理解，将侧支撑部22成型为具有内凹的弧形面的部件，或者成型为开有圆孔的方形板状部件，采用搭接的方式或者通过螺栓连接的方式与托板支撑部21进行连接，也应属于发明人的构思。

在本发明塔筒翻转装置100的一实施例中，还包括：辅助支撑部件，安装在底座10上，用于支撑在塔筒80的底部，并且辅助支撑部件远离翻转托架20的连接位置。

在本发明塔筒翻转装置100的一实施例中，辅助支撑部件为液压支撑机构，例如采用可伸缩的液压缸结构。

在本发明塔筒翻转装置100的一实施例中，辅助支撑部件为支撑托架40，支撑托架40包括：

导轨41，直立安装在底座10上；

滑板42，与导轨41滑动配合，以能够沿着导轨41在竖直方向上移动；

托板43，固定连接在滑板42上，并且呈水平布置；

竖直牵引装置44，用于牵引滑板42沿着导轨41运动。

本实施例中，竖直牵引装置44为卷扬机，或者其他可以控制滑板42沿着导轨41滑动配合的装置。

当塔筒80自水平状态翻转超过45°时，塔筒80的中心逐渐向翻转托架20一侧移动，此时翻转托架20自身会承受较大的压力作用，通过在远离翻转托架20一侧的底座10上设置支撑托架40，能够托住塔筒80(或者托板支撑部21)的底部，从而分担一部分塔筒80的重力，确保塔筒80的受力均匀，避免塔筒80翻转过度而失去平衡。

以上实施例提供的塔筒翻转装置100，可以是固定在地面上、固定在拖车的车架上，也可以采用滑动或者滚动连接的方式实现塔筒翻转装置100在水平方向上的移动，基于此，本发明实施例中提供了采用轨道轮11在轨道50上滚动连接的实施方式，具体地：

底座10通过轨道轮11安装在轨道50上，通过轨道50的导向作用，使底座10能够沿着轨道50做直线运动，从而便于对吊装位置进行控制；例如在通过吊车对塔筒80翻转到位以后，通过底座10在轨道50上的移动来控制吊装位置。

在轨道轮11上设有刹车装置12，由于轨道轮11在轨道50上的连接为滚动连接，其并不稳定，所以在需要将底座10进行固定以便于塔筒80的翻转、或者吊装时，可以操作刹车装置12强轨道轮11锁定，避免底座10沿着轨道50移动。

在本发明提供的塔筒翻转装置100，还包括水平牵引装置51，用于牵引底座10沿着轨道50运动，水平牵引装置51为卷扬机。

在本发明塔筒翻转装置100的一实施例中，翻转托架20上还设有前支撑杆24，用于当翻转托架20处于竖直状态时，支撑在底座10上，避免翻转托架20翻转过度，使翻转托架20能够呈直立状态，以便于与塔筒80的底部对接。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。并且，在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。