一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器及其使用方法与流程

本发明涉及海洋风电技术，更具体地说，涉及一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器及其使用方法。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。但本发明采用通过上、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。

6、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。但本发明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。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器及其使用方法，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。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明第一方面提供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；

4、所述底盘设于船体甲板上；

5、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；

6、所述臂爪组件设于所述升降立柱及平台组件上，用以抱桩。

7、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；

8、所述固定轨道设于所述船体甲板上；

9、所述移动轨道通过所述车轮组件设于所述固定轨道上；

10、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；

11、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；

12、所述主推油缸与所述液压站相连，并作用于所述平台上；

13、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；

14、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。

15、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；

16、所述平台及导套组件套装于所述升降立柱结构组件上；

17、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；

18、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。

19、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；

20、所述平台及导套组件沿所述立柱上下移动。

21、较佳的，所述立柱为箱型结构。

22、较佳的，所述臂爪组件包括上层臂爪和下层臂爪；

23、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；

24、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。

25、较佳的，所述上层臂爪包括上层左抱臂和上层右抱臂；

26、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；

27、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；

28、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；

29、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。

30、较佳的，所述下层臂爪包括下层左抱臂和下层右抱臂；

31、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；

32、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；

33、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；

34、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。

35、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；

36、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；

37、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；

38、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。

39、本发明第二方面提供了一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器的使用方法，采用本发明第一方面提供所述的带纠偏功能的迁徙式抱桩器，根据打桩过程，执行以下工序：

40、s1、打桩准备；

41、s2、吊入桩柱；

42、s3、打桩前初纠偏；

43、s4、打桩；

44、s5、纠偏；

45、s6、避让；

46、s7、打桩完成。

47、较佳的，所述步骤s1打桩准备具体包括：

48、根据桩柱长度，所述升降油缸提升所述平台及导套组件带动所述上层臂爪到设定位置；

49、张开所述上层左抱臂、所述上层右抱臂、所述下层左抱臂、所述下层右抱臂，处于待命状态。

50、较佳的，所述步骤s2吊入桩柱具体包括：

51、将所述桩柱吊入所述迁徙式抱桩器内，控制所述第一上层触头油缸、所述第二上层触头油缸、所述第三上层触头油缸、所述第四上层触头油缸、所述第一下层触头油缸、所述第二下层触头油缸、所述第三下层触头油缸、所述第四下层触头油缸都触碰到所述桩柱；

52、此时控制所述主推油缸和侧推油缸，调整所述平台以保证所述桩柱位于所述臂爪组件的中心位置。

53、较佳的，所述步骤s3打桩前初纠偏具体包括：

54、当所述桩柱入泥后，参照所述第一上层触头油缸、所述第二上层触头油缸、所述第三上层触头油缸、所述第四上层触头油缸、所述第一下层触头油缸、所述第二下层触头油缸、所述第三下层触头油缸、所述第四下层触头油缸上位置测量仪的测量数据，由总控制系统计算后，控制所述第一上层触头油缸、所述第二上层触头油缸、所述第一下层触头油缸、所述第二下层触头油缸、所述第三下层触头油缸、所述第四下层触头油缸的运动，进行打桩前纠偏。

55、较佳的，所述步骤s5纠偏具体包括：

56、打桩过程中，所述第一上层触头油缸、所述第二上层触头油缸、所述第三上层触头油缸、所述第四上层触头油缸、所述第一下层触头油缸、所述第二下层触头油缸、所述第三下层触头油缸、所述第四下层触头油缸上所述位置测量仪按时间步长进行监测所述桩柱是否出现倾斜，当倾斜值到达设定阈值，则进行纠偏，由所述总控制系统计算后，通过控制所述主推油缸、所述侧推油缸、所述第一上层触头油缸、所述第二上层触头油缸、所述第一下层触头油缸、所述第二下层触头油缸、所述第三下层触头油缸、所述第四下层触头油缸的运动，调整所述桩柱的角度，直至将所述桩柱调整至垂直状态。

57、较佳的，所述步骤s6避让具体包括：

58、在打桩过程中，当所述桩柱上的障碍物到达所述上层臂爪的上部时，需缩回所述第一上层触头油缸、所述第二上层触头油缸、所述第三上层触头油缸、所述第四上层触头油缸进行避让，待所述障碍物通过后，控制所述第一上层触头油缸、所述第二上层触头油缸、所述第三上层触头油缸、所述第四上层触头油缸抱紧所述桩柱；接着，缩回所述第一下层触头油缸、所述第二下层触头油缸、所述第三下层触头油缸、所述第四下层触头油缸进行避让，待所述障碍物通过后，控制所述第一下层触头油缸、所述第二下层触头油缸、所述第三下层触头油缸、所述第四下层触头油缸抱紧所述桩柱，恢复至正常打桩状态。

59、较佳的，所述步骤s7打桩完成具体包括：

60、当所述桩柱扎入泥中设定深度时，完成打桩；

61、缩回所述第一上层触头油缸、所述第二上层触头油缸、所述第三上层触头油缸、所述第四上层触头油缸、所述第一下层触头油缸、所述第二下层触头油缸、所述第三下层触头油缸、所述第四下层触头油缸，依次打开所述上层臂爪和所述下层臂爪，使所述迁徙式抱桩器与所述桩柱脱离；

62、根据所述迁徙式抱桩器此时位置，调整所述主推油缸、所述侧推油缸和所述升降油缸，使得所述迁徙式抱桩器回到初始位置。

63、本发明所提供的一种带纠偏功能的迁徙式抱桩器及其使用方法，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，该发明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。