专利名称：海上风力发电机组的安装装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种依靠液压系统进行海上风机整体安装的自动安装和定位一体化的设备，具体是ー种海上风カ发电机组的安装装置。
背景技术：
海上大功率风カ发电装置包括风カ发电机和海上基础平台两大部分。海上风カ发电机组由起重船整体起吊并运至海中风机基础平台上，然后将风机塔架的下端和海上基础平台平稳地定位和对接，最后将两部分紧固以完成设置。但是在接近基础平台的过程中，由于风机自重达数百吨，在海浪的颠簸和海风的作用下，风机塔筒与基础平台下塔筒直接的法兰螺栓孔采用常规手段难以对准以及定位孔的对准，不仅影响到风机在基础平台上的快速固定安装，可能还会引起风机和基础平台之间的剧烈冲击和碰撞，从而损坏造价昂贵的风机，影响到整个风电场的建设。经过对现有技术的检索发现，ー种海上风カ发电机组整体安装自动定位对中装置(中国申请号200920157232. 2)存在以下不足1.该自动定位对中装置的缓冲和定位功能是通过两个不同的机构来实现，结构比较复杂，同时缓冲缸的增多大大提高了设备的生产成本。2.风机塔筒与基础平台对中时，在海浪的颠簸和海风的作用下，法兰螺栓孔对中时发生扭转，而该专利的切向定位装置不能实现大角度的扭转，同时存在工作死角。3.上部吊架机构尺寸较大，需要提前套在风机底部，起重船吊起风机塔筒时需要同时吊起上部吊架机构，对运输带来困难。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了ー种海上风カ发电机组的安装装置。本发明是通过以下技术方案实现的。ー种海上风カ发电机组的安装装置，包括定位机构、风机、六维并联机构和塔基平台，其中，所述六维并联机构通过定位机构固定在塔基平台上，所述风机穿过六维并联机构并通过六维并联机构固定。所述海上风カ发电机组的安装设备还包括起重船，所述起重船与固定机构相连接。所述起重船包括起重船平台、升降液压系统、钢丝绳及固定在起重船平台上的起重船塔吊滑轨和钢丝绳盘轮，其中，所述升降液压系统通过销钉与起重船塔吊滑轨相连接，所述钢丝绳的一端缠绕在钢丝绳盘轮上，其另一端通过升降液压系统上方的转轮与定位机构相连接。所述塔基平台的上表面设有圆环凸台。
所述定位机构包括定位环和定位圆柱、其中，所述定位环与塔基平台上表面的圆环凸台同心安装并固定在塔基平台上，所述定位圆柱固定安装在定位机构的中心处。
所述定位环为3个扇形垫块。所述风机包括风机塔筒、风机扇叶和平衡梁，所述风机扇叶转动安装在风机塔筒的顶部，所述平衡梁夹紧在风机塔筒上风机扇叶的下方，所述风机塔筒穿过六维并联机构并通过六维并联机构固定。所述风机塔筒底端设有法兰盘，所述法兰盘与风机塔筒一体形成，所述法兰盘底面上设有有定位孔，所述定位孔与定位机构中心处的定位圆柱相适配，所述法兰盘上有六个螺栓孔，其中，两个相隔180°的法兰螺栓孔上装有传感器，所述定位孔中心处设有定位孔视频传感器灯筒，所述定位圆柱顶部中心处设有定位孔视频传感器摄像头，所述塔基平台的法兰螺栓孔上安装有法兰螺栓孔视频传感器摄像头，相对应的法兰螺栓孔视频传感器灯筒安装在相对应的风机塔筒的法兰螺栓孔上。所述六维并联机构包括第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸、第六液压缸、下部圆环、夹紧合页及上部夹紧装置，其中，所述所述第一液压缸、第ニ液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸和第六液压缸的底端分别铰接在下部圆环上，所述下部圆环通过夹紧合页固定安装在定位机构的定位环上，所述第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸和第六液压缸的顶端分别铰接在上部夹紧装置·上，所述风机的风机塔筒穿过上部夹紧装置并通过上部夹紧装置固定；所述上部夹紧装置包括左半夹紧装置和右半夹紧装置，所述左半夹紧装置和右半夹紧装置通过螺栓连接并禁锢在风机塔筒上；所述定位环与下部圆环上的直径上分别设有两个位置相应的通孔，所述两组通孔内分别设置有用于固定下部圆环和定位环的菱形销和圆柱销，所述圆柱销和菱形销的下部与定位环过盈配合，所述圆柱销和菱形销的上半部分与下部圆环配合。所述六维并联机构分为3个工作组，其中，同一个工作组的两个液压缸在塔基平面上的投影的夹角小于60°。本发明采用六维并联机构，实现了海上风カ发电机组安装时的迅速定位和安装，本发明具有以下技术特点I、六维并联机构具有高刚度、高速度、承载能力强、误差小、精度高、动カ性能好、控制容易等一系列优点；2、能够实现风机塔筒的定位、缓冲一体化，大大降低了制造成本；3、六维并联机构有3个工作组，3个工作単元配合工作可以实现风机塔筒扭转偏差的矫正，每个工作単元中的液压缸分别可以实现风机塔筒正偏差和负偏差的矫正，同时每个液压缸工作时可以提供较大的扭矩，使风机塔筒法兰上的螺栓孔筒塔基上的螺栓孔迅速找正。在矫正角度偏差时，六维并联机构的三个工作単元没有工作的死角。六维并联机构在风机塔筒下降时能够起到缓冲的作用，减小风机塔筒同塔基的碰撞冲击；4、六维并联机构下部圆环的定位采用两销一面，ー个圆柱销和ー个菱形销，这样的定位能够充分给圆环定位，限制圆环的平移和转动；5、采用两个视频传感器，塔基平台的定位柱中心的视频传感器可以是风机塔筒中心定位，而塔基平台上的法兰螺纹孔上的视频传感器可以实现风机塔筒的法兰螺纹孔的对中。·
图I为本发明的整体示意图；图2为本发明的六维并联机构的结构示意图；图3为本发明的六维并联机构下部圆环工作组及定位机构示意图；图4为本发明的定位机构的结构示意图；图中1为塔基平台、2为定位环、3为下部圆环、4为夹紧合页、5为六个并联液压缸、6为上部夹紧装置、7为风机塔筒、8为平衡梁、9为风机扇叶、10为升降液压系统、11为钢丝绳、12为起重船塔吊滑轨、13钢丝绳盘轮、14为起重船、15为第一液压缸、16为第二液压缸、17为第三液压缸、18为左半夹紧装置、19右半夹紧装置、20为第四液压缸、21为第五液压缸、22为第六液压缸、23为圆环凸台、24为定位圆柱、25为菱形销、26为圆柱销、27为 法兰螺栓孔视频传感器摄像头、28为法兰螺栓孔视频传感器灯筒、29为定位孔视频传感器灯筒、30为定位孔视频传感器摄像头、31为定位孔。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。如图I所示，本实施例包括定位机构、风机、六维并联机构和塔基平台1，其中，六维并联机构通过定位机构固定在塔基平台I上，风机穿过六维并联机构并通过六维并联机构固定。本实施例还包括起重船14,起重船14与固定机构相连接。起重船14包括起重船平台、升降液压系统10、钢丝绳11及固定在起重船平台上的起重船塔吊滑轨12和钢丝绳盘轮13，其中，升降液压系统10通过销钉与起重船塔吊滑轨12相连接，钢丝绳11的一端缠绕在钢丝绳盘轮13上，其另一端通过升降液压系统10上方的转轮与定位机构相连接。塔基平台I的上表面设有圆环凸台23。定位机构包括定位环2和定位圆柱24、其中，定位环2与塔基平台I上表面的圆环凸台23同心安装并固定在塔基平台I上，定位圆柱24固定安装在定位机构的中心处。风机包括风机塔筒7、风机扇叶9和平衡梁8，风机扇叶9转动安装在风机塔筒7的顶部，平衡梁8夹紧在风机塔筒9上风机扇叶8的下方，风机塔筒7穿过六维并联机构并通过六维并联机构固定。风机塔筒7底端设有法兰盘，法兰盘与风机塔筒7 —体形成，法兰盘底面上设有有定位孔31,定位孔31与定位机构中心处的定位圆柱24相适配,法兰盘上有六个螺栓孔,其中，两个相隔180°的法兰螺栓孔上装有传感器，定位孔31中心处设有定位孔视频传感器灯筒29，定位圆柱24顶部中心处设有定位孔视频传感器摄像头30，塔基平台I的法兰螺栓孔上安装有法兰螺栓孔视频传感器摄像头27，相对应的法兰螺栓孔视频传感器灯筒28安装在相对应的风机塔筒的法兰螺栓孔上。六维并联机构包括第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸、第六液压缸、下部圆环3、夹紧合页4及上部夹紧装置6，其中，第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸和第六液压缸的底端分别铰接在下部圆环3上，下部圆环3通过夹紧合页4固定安装在定位机构的定位环2上，第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸和第六液压缸的顶端分别铰接在上部夹紧装置6上，风机的风机塔筒7穿过上部夹紧装置6并通过上部夹紧装置6固定；上部夹紧装置6包括左半夹紧装置18和右半夹紧装置19，左半夹紧装置18和右半夹紧装置19通过螺栓连接并禁锢在风机塔筒7上；定位环2与下部圆环3上的直径上分别设有两个位置相应的通孔，两组通孔内分别设置有用于固定下部圆环3和定位环2的菱形销25和圆柱销26，所述圆柱销26和菱形销25的下部与定位环2过盈配合，所述圆柱销26和菱形销25的上半部分与下部圆环3配合。。六维并联机构分为3个工作组，其中，同一个工作组的两个液压缸在塔基平面I上的投影的夹角小于60°。六维并联机构的三个工作単元同时工作没有工作的死角。六维并联机构在风机塔筒下降时能够起到缓冲的作用，减小风机塔筒同塔基的碰撞冲击。
具体地，起重船漂浮在海面上，起重船塔吊滑轨与起重船14的平面滑动连接，起重船的液压机构10与塔吊滑轨12转动连接，钢丝绳盘轮13与起重船14上的支架销钉连接，钢丝绳11缠绕在钢丝绳盘轮13上，逃过起重船液压机构10上方的转轮固结到平衡梁7上。风机上的风机扇叶9与风机塔筒7转动连接，平衡梁8与风机塔筒7固定连接。上部夹紧装置
6、六个并联液压缸5，下部圆环3以及夹紧合页4共同组成六维并联机构.。六个并联液压缸5的每个液压缸上端与上部夹紧装置6铰接，下端与下部圆环3铰接，夹紧合页则通过螺钉连接固定在塔基平台上。下部圆环3与定位环2接触，定位环2与塔基平台I的圆环凸台23接触并且同心。定位环2包括三个定位环在圆环周边均匀分布。如图2、图3和图4所示，定位环2通过塔基平台I上的圆环凸台23定位，定位环2与塔基平台I接触，与圆环凸台的曲面相切并且同心。第一液压缸15和第二液压缸16为第一工作単元，第四液压缸20与第六液压缸22为第二工作単元，第三液压缸17和第五液压缸21为第三工作単元，其中第一液压缸15和第二液压缸16铰接在左半夹紧装置18上，第三液压缸17、第四液压缸20、第五液压缸21和第六液压缸22铰接在右半夹紧装置19上。并且每个单元的两个上端铰接点距离较近。左半夹紧装置18有2个铰链，右半夹紧装置19有4个铰链。左半夹紧装置18和右半夹紧装置19通过螺栓连接禁锢在风机塔筒7上如图3和图4所示，六维并联机构的下部圆环3通过两销一面定位在定位环上。圆柱销26和菱形销27的下部与定位环2过盈配合，并且分布在定位环2的直径上。圆柱销26和菱形销27的上半部分与下部圆环配合。如图4所示，法兰螺栓孔视频传感器摄像头27安装在塔基平台的法兰螺栓孔上，相对应的法兰螺栓孔视频传感器灯筒28安装在相对应的风机塔筒的法兰螺栓孔上。定位孔视频传感器灯筒29安装在风机塔筒的定位孔31中，定位孔视频传感器摄像头30安装在塔基平台I上的定位圆柱24上。本实施例包括包括以下三个安装步骤第一歩，风机装载和运输将风机在码头前沿陆上组装完毕，然后起重船将风机吊到塔基上方，起重船的液压缸控制风机的前后运动，而起重船下方的滑轨控制风机的左右运动，钢丝绳则控制风机的升降运动。液压缸、滑轨和钢丝绳控制风机的位置，起重船将风机运载到合适的位置。
第二步，风机安装定位微调装置的安装风机在起重船的作用下，运动到合适的位置，然后其他起重机将六维并联机构运输到塔基上。首先将定位块通过精加工过的小凸台定位安装到塔基上，然后采用两销一面的定位要求，将六维并联机构的下部圆环定位。最后将六维并联机构的另一端即上部夹具夹紧在风机塔筒上。完成风机安装定位微调装置即六维并联机构同风机塔筒和塔基的连接。第三步，风机安装起重船的液压缸、滑轨和钢丝绳控制风机的前后、左右和升降运动。同时塔基平台的定位柱和ー个螺栓孔安装有视频传感器，而视频传感器的等同安装在风机塔筒底部定位孔中心和法兰ー个螺纹孔上，通过传感器来控制六维并联机构的运动，实现风机塔筒安装时偏移角度的矫正和中心位置对正，同时实现风机塔筒下降时的缓沖。从而实现风机塔筒的位置的迅速找正和安装，同时减小了风机下降时，风机底部同塔基的碰撞冲击。本实施例的工作原理如下起重船14通过钢丝绳11连接在固定在风机塔筒5的平衡梁上8上，起重船14通过滑轨12、起重船液压缸10和钢丝绳11控制风机塔筒7的前后、左右、升降运动。起重船14把风机塔筒7运载到塔基平台I上方合适的位置，则将六维 并联机构的左半夹紧装置18和夹紧装置19夹紧固定在风机塔筒7上，六维并联机构的下部圆环3通过圆柱销26和菱形销25定位在定位环2上，并通过加紧合页4压紧在塔基平台I上，而定位环2通过塔基平台的圆环凸台23定位在塔基平台I上。六维并联机构的六个并联液压缸5上端均铰接在对应的夹紧装置18和19上，下端铰接在下部圆环3上。风机塔筒7在第一液压缸15、第二液压缸16、第三液压缸17、第四液压缸20、-第五液压缸21和第六液压缸22控制下实现风机塔筒7的小幅度的上升下降、左右和前后的偏移，以及小角度的扭转，从而实现风机塔筒7的定位孔31位置的找正和风机塔筒7下部法兰螺栓孔的对正，同时实现风机塔筒下降时的缓沖。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.ー种海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，包括定位机构、风机、六维并联机构和塔基平台，其中，所述六维并联机构通过定位机构固定在塔基平台上，所述风机穿过六维并联机构并通过六维并联机构固定。
2.根据权利要求I所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述海上风カ发电机组的安装设备还包括起重船，所述起重船与固定机构相连接。
3.根据权利要求2所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述起重船包括起重船平台、升降液压系统、钢丝绳及固定在起重船平台上的起重船塔吊滑轨和钢丝绳盘轮，其中，所述升降液压系统通过销钉与起重船塔吊滑轨相连接，所述钢丝绳的一端缠绕在钢丝绳盘轮上，其另一端通过升降液压系统上方的转轮与定位机构相连接。
4.根据权利要求I所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述塔基平台的上表面设有圆环凸台。
5.根据权利要求I所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述定位机构包括定位环和定位圆柱、其中，所述定位环与塔基平台上表面的圆环凸台同心安装并固定在塔基平台上，所述定位圆柱固定安装在定位机构的中心处。
6.根据权利要求5所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述定位环为3个扇形垫块。
7.根据权利要求I所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述风机包括风机塔筒、风机扇叶和平衡梁，所述风机扇叶转动安装在风机塔筒的顶部，所述平衡梁夹紧在风机塔筒上风机扇叶的下方，所述风机塔筒穿过六维并联机构并通过六维并联机构固定。
8.根据权利要求7所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述风机塔筒底端设有法兰盘，所述法兰盘与风机塔筒一体形成，所述法兰盘底面上设有有定位孔，所述定位孔与定位机构中心处的定位圆柱相适配，所述法兰盘上有六个螺栓孔，其中，两个相隔180°的法兰螺栓孔上装有传感器，所述定位孔中心处设有定位孔视频传感器灯筒，所述定位圆柱顶部中心处设有定位孔视频传感器摄像头，所述塔基平台的法兰螺栓孔上安装有法兰螺栓孔视频传感器摄像头，相对应的法兰螺栓孔视频传感器灯筒安装在相对应的风机塔筒的法兰螺栓孔上。
9.根据权利要求I所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述六维并联机构包括第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸、第六液压缸、下部圆环、夹紧合页及上部夹紧装置，其中，所述所述第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸和第六液压缸的底端分别铰接在下部圆环上，所述下部圆环通过夹紧合页固定安装在定位机构的定位环上，所述第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第四液压缸、第五液压缸和第六液压缸的顶端分别铰接在上部夹紧装置上，所述风机的风机塔筒穿过上部夹紧装置并通过上部夹紧装置固定； 所述上部夹紧装置包括左半夹紧装置和右半夹紧装置，所述左半夹紧装置和右半夹紧装置通过螺栓连接并禁锢在风机塔筒上； 所述定位环与下部圆环上的直径上分别设有两个位置相应的通孔，所述两组通孔内分别设置有用于固定下部圆环和定位环的菱形销和圆柱销，所述圆柱销和菱形销的下部与定位环过盈配合，所述圆柱销和菱形销的上半部分与下部圆环配合。
10.根据权利要求9所述的海上风カ发电机组的安装装置，其特征在于，所述六维并联机构分为3个工作组，其中，同一个工作组的两个液压缸在塔基平面上的投影的夹角小于60。。
全文摘要
本发明公开了一种海上风力发电机组的安装装置，包括定位机构、风机、六维并联机构和塔基平台，六维并联机构通过定位机构固定在塔基平台上，风机穿过六维并联机构并通过六维并联机构固定，还包括起重船，起重船与固定机构相连接。本发明采用成三个工作单元的六维并联机构，这种机构没有工作的死角，可以实现风机塔筒正偏差和负偏差的偏转，使风机塔筒法兰上的螺栓孔筒塔基上的螺栓孔迅速找正。六维并联机构在风机塔筒下降时能够起到缓冲的作用，减小风机塔筒同塔基的碰撞冲击。六维并联机构具有高刚度、高速度、承载能力强、误差小、精度高、动力性能好、控制容易等一系列优点,，能够实现风机塔筒的定位、缓冲一体化，大大降低了制造成本。
文档编号B23P21/00GK102705178SQ201210187130
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者王志波, 郑茂琦, 马春翔, 高峰 申请人:上海交通大学