一种用于吊装风电塔筒的快速就位装置及方法与流程

本发明涉及一种用于吊装风电塔筒的快速就位装置及方法。

背景技术：

目前，随着国内海上风电场的逐渐增加，海上风电的安装需求越来越大，风电塔筒的吊装需求也在逐渐增加。而随着近岸海上风电场的开发，风场离岸距离和水深不断增加，海况也越来越恶劣复杂，且现有的支腿式风电安装船的数量有限，难以满足越来越恶劣的海况和逐渐增加的风电塔筒的吊装需求。因此只能采用传统的浮吊船来进行风电塔筒的安装。但是浮吊船在进行施工时由于海上环境恶劣，风电塔筒摇摆情况严重，很难准确地就位于风电基础(承台)，因此，要解决风电塔筒的摇摆和快速就位问题尤为重要。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种用于吊装风电塔筒的快速就位装置及方法，它能有效阻止风电塔筒在吊装时的摇摆现象，实现风电塔筒快速就位。

实现本发明的目的的一种技术方案是：一种用于吊装风电塔筒的快速就位装置，安装在高桩承台的顶面上并包括桁架、第一缓冲机构、第一导向板、第二缓冲机构和第二导向板；其中，

所述桁架包括直立的第一桁架、第二桁架和过渡桁架；所述第一桁架设在第二桁架的一侧后方并与第二桁架的夹角为90°；所述过渡桁架呈四分之一圆弧形并连接在第一桁架的靠近第二桁架的一端和第二桁架的后端之间；所述桁架的底面上均布地安装若干块安装板；

所述第一缓冲机构包括第一减震机构、至少两对第一缓冲滑槽和第一缓冲板；

所述第一减震机构包括数个以矩阵排列的方式安装在第一桁架的内表面上的第一钢板弹簧；

两对所述第一缓冲滑槽以与所述第一桁架的内表面垂直的方式一一对应地安装在所述第一桁架的顶面和下部；

所述第一缓冲板的顶面和底面上各自安装一对间距与每对第一缓冲滑槽的间距相同的第一缓冲滑块，位于第一缓冲板顶面上的一对第一缓冲滑块安装在位于第一桁架顶面上的一对第一缓冲滑槽上，位于第一缓冲板底面上的一对第一缓冲滑块安装在位于第一桁架下部的一对第一缓冲滑槽上；所述第一缓冲板的背面与数个第一钢板弹簧的中心螺钉连接；

所述第一导向板的长度与第一缓冲板的长度相同，该第一导向板通过第一托架安装在所述第一桁架的内表面的下部并位于第一缓冲板的下方，该第一导向板与原始状态的第一缓冲板处于同一个立面；

所述第二缓冲机构包括第二减震机构、至少两对第二缓冲滑槽和第二缓冲板；

所述第二减震机构包括数个以矩阵排列的方式安装在第二桁架的内表面上的第二钢板弹簧；

两对所述第二缓冲滑槽以与所述第二桁架的内表面垂直的方式一一对应地安装在所述第二桁架的顶面和下部；

所述第二缓冲板的顶面和底面上各自安装一对间距与每对第二缓冲滑槽的间距相同的第二缓冲滑块，位于第二缓冲板顶面上的一对第二缓冲滑块安装在位于第二桁架顶面上的一对第二缓冲滑槽上，位于第二缓冲板底面上的一对第二缓冲滑块安装在位于第二桁架下部的一对第二缓冲滑槽上；所述第二缓冲板的背面与数个第二钢板弹簧的中心螺钉连接；

所述第二导向板通过第二托架安装在所述第二桁架的内表面的下部并位于第二缓冲板的下方，该第二导向板与原始状态的第二缓冲板处于同一个立面。

上述的用于吊装风电塔筒的快速就位装置，其中，所述第一缓冲滑块的前端和后端以及第二缓冲滑块的前端和后端各自安装限位块。

上述的用于吊装风电塔筒的快速就位装置，其中，所述第一缓冲板和第二缓冲板各自包括钢背板、安装在钢背板上的钢框架和安装在钢框架的前表面上的橡胶板。

上述的用于吊装风电塔筒的快速就位装置，其中，所述第一钢板弹簧的数量和第二钢板弹簧的数量均为六个并均以三行两列的方式布置；每个第一钢板弹簧和第二钢板弹簧均包括一块主弹簧片、若干叠加在主弹簧片上并与主弹簧片等宽但不等长的弹簧片、用于连接各弹簧片的中心螺栓和若干用于加持各弹簧片的弹簧夹；所述主片弹簧片的两端通过各自弹簧销安装具有腰形铰接孔的铰座上，铰座通过钢板安装在第一桁架的内表面和第二桁架的内表面上。

上述的用于吊装风电塔筒的快速就位装置，其中，所述第一导向板的顶部还连接一块向外倾斜的第一斜面导向板；所述第二导向板的顶部还连接一块向外倾斜的第二斜面导向板。

实现本发明的目的的另一种技术方案是：一种用于吊装风电塔筒的快速就位方法，基于权利要求1所述的用于吊装风电塔筒的快速就位装置，其特征在于，所述快速就位方法包括以下步骤：

步骤一，根据固定在高桩承台的顶面上的风电塔筒的基础法兰的安装位置将用于吊装风电塔筒的快速就位装置安装在高桩承台的顶面上；

步骤二，浮吊船将风电塔筒吊起，并将风电塔筒靠近第二缓冲板并慢慢下降，当风电塔筒的底部法兰的底面低于第一缓冲板的顶面和第二缓冲板的顶面一定距离时靠上第二缓冲板，风电塔筒靠上第二缓冲板后，应控制风电塔筒的倾斜角度小于5°，所述第二缓冲板通过第二减震机构和第二缓冲滑槽慢慢向外移动，使风电塔筒得到缓冲而停止一个方向的摇摆；

步骤三，将风电塔筒靠在第二缓冲板的内表面上缓缓向第一缓冲板的内表面靠近并靠上，第一缓冲板通过第一减震机构和第一缓冲滑槽慢慢向外移动，使相互垂直的第一缓冲板和第二缓冲板各自与浮吊船的吊臂形成相同的夹角，形成三个方向的力平衡，有效阻止了风电塔筒的摇摆；

步骤四，风电塔筒靠在第一缓冲板的内表面和第二缓冲板的内表面并稳定后，此时第一缓冲板和第二缓冲板均被风电塔筒靠压到极限位置，逐步下降风电塔筒，使风电塔筒从第一缓冲板下方的第一斜面导向板过渡到第一导向板的内表面上，并从第二缓冲板下方的第二斜面导向板过渡到第二导向板的内表面上，继续下降风电塔筒，使风电塔筒精确地定位于高桩承台顶面上的基础法兰上。

上述的用于吊装风电塔筒的快速就位方法，其中，进行步骤二时，在所述风电塔筒的底部法兰的底面低于第一缓冲板或第二缓冲板的顶面2.5m时靠上第二缓冲板。

本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位装置及方法具有以下特点：

1)本发明的装置和快速就位方法能够实现风机塔筒吊装的有效阻摇和快速就位；

2)本发明的装置结构简单，且可拆卸并多次利用，减少了资源浪费，经济性良好；

3)本发明的装置适用于直径为4m～8m的风机塔筒的吊装，满足目前国内绝大部分风机塔筒吊装应用场景；

4)本发明的装置和方法不仅适用于海上风电塔筒吊装，还适用于陆上、高空等吊装环境恶劣，吊物摇摆情况严重的场景，具有良好的通用性和适用性。

附图说明

图1是本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位装置的结构示意图；

图2是本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位方法进行步骤一时的状态图；

图2a是图2的俯视图；

图3是本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位方法进行步骤二时的状态图；

图3a是图3的俯视图；

图3b是本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位方法进行步骤二时风电塔筒的受力图；

图4是本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位方法进行步骤三时的状态图；

图4a是图4的俯视图；

图4b是本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位方法进行步骤三时风电塔筒的受力图；

图5是本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位方法进行步骤四时的状态图；

图5a是图5的俯视图；

图6是完成本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位方法后的状态图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位装置，安装在高桩承台300的顶面上并包括桁架1、第一缓冲机构、第一导向板31、第二缓冲机构和第二导向板32。

桁架1是由钢管制成的空间桁架并包括直立的第一桁架11、第二桁架12和过渡桁架13；其中，第一桁架11的长度和宽度与第二桁架12的长度和宽度均相同；第一桁架11设在第二桁架12的一侧后方并与第二桁架12的夹角为90°；过渡桁架13呈四分之一圆弧形并连接在第一桁架11的靠近第二桁架12的一端和第二桁架12的后端之间；桁架1的底面上均布地安装若干块安装板10；第一桁架11的下部内表面上安装一个第一托架14；第二桁架12的下部内表面上安装一个第二托架15；

第一缓冲机构包括第一减震机构20、一对第一缓冲滑槽23和第一缓冲板24；其中，

第一减震机构20包括数个以矩阵排列的方式安装在第一桁架11的前表面上的第一钢板弹簧；第一钢板弹簧的数量为六个并均以三行两列的方式布置；每个第一钢板弹簧包括一块主弹簧片、若干叠加在主弹簧片上并与主弹簧片等宽但不等长的弹簧片、用于连接各弹簧片的中心螺栓和若干用于加持各弹簧片的弹簧夹；主片弹簧片的两端通过各自弹簧销安装具有腰形铰接孔的铰座21上，铰座21通过钢板22安装在第一桁架11的内表面上；

两对第一缓冲滑槽23以与第一桁架11的内表面垂直的方式平行地安装在第一桁架11的顶面和下部；

第一缓冲板24的长度与第一桁架11的长度相同；第一缓冲板24的顶面和底面上各自安装一对间距与每对第一缓冲滑槽23的间距相同的第一缓冲滑块25，位于第一缓冲板24顶面上的一对第一缓冲滑块25安装在位于第一桁架11顶面上的一对第一缓冲滑槽23上，位于第一缓冲板24底面上的一对第一缓冲滑块安装在位于第一桁架11下部的一对第一缓冲滑槽上；每对第一缓冲滑块25的前端和后端各自安装限位块；第一缓冲板24的背面与数个第一钢板弹簧的中心螺钉连接；

为了第一缓冲板24在被风电塔筒200靠压后能平稳地向外移动，还可以在第一缓冲板24的背面中部设置若干对第一缓冲滑块25，对应地在第一桁架11上也安装若干对第一缓冲滑槽；

第一导向板31的长度与第一缓冲板24的长度相同，该第一导向板3安装在第一托架14上并位于第一缓冲板24的下方，该第一导向板31与原始状态的第一缓冲板24处于同一个立面；该第一导向板31的顶部还连接一块向外倾斜的第一斜面导向板310，使第一缓冲板24被风电塔筒200靠压到极限位置时与第一斜面导向板310的顶端处于同一立面；

第二缓冲机构包括第二减震机构40、一对第二缓冲滑槽43和第二缓冲板44；其中，

第二减震机构40包括数个以矩阵排列的方式安装在第二桁架12的内表面上的第二弹簧；第二钢板弹簧的数量为六个并均以三行两列的方式布置；每个第二钢板弹簧包括一块主弹簧片、若干叠加在主弹簧片上并与主弹簧片等宽但不等长的弹簧片、用于连接各弹簧片的中心螺栓和若干用于加持各弹簧片的弹簧夹；主片弹簧片的两端通过各自弹簧销安装具有腰形铰接孔的铰座41上，铰座41通过钢板42安装在第二桁架12的内表面上；

两对第二缓冲滑槽43以与第二桁架12的内表面垂直的方式一一对应地安装在第二桁架12的顶面和下部；

第二缓冲板44的几何尺寸与第一缓冲板24的几何尺寸相同，第二缓冲板44的结构也与第一缓冲板24的结构相同，第二缓冲板44包括钢背板441、安装在钢背板441上的钢框架442和安装在钢框架442的前表面上的橡胶板443；第二缓冲板44的顶面和底面上各自安装一对间距与每对第二缓冲滑槽43的间距相同的第二缓冲滑块45，位于第二缓冲板44顶面上的一对第二缓冲滑块45安装在位于第二桁架12顶面上的一对第二缓冲滑槽43上，位于第二缓冲板44底面上的一对第二缓冲滑块45安装在位于第二桁架12下部的一对第二缓冲滑槽43上；每对第二缓冲滑块45的前端和后端各自安装限位块；第二缓冲板44的背面与数个第二钢板弹簧40的中心螺钉连接；

为了第二缓冲板44在被风电塔筒200靠压后能平稳地向外移动，还可以在第二缓冲板44的背面中部设置若干对第二缓冲滑块45，对应地在第二桁架12上也安装若干对第二缓冲滑槽；

第二导向板32的几何尺寸与第一导向板31的几何尺寸相同，第二导向板32安装在第二托架15上位于第二缓冲板44的下方，该第二导向板32与原始状态的第二缓冲板44处于同一个立面；该第二导向板32的顶部还连接一块向外倾斜的第二斜面导向板320，使第二缓冲板44被风电塔筒200靠压到极限位置时与第二斜面导向板320的顶端处于同一立面。

本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位装置中，第一缓冲板24的长度和第二缓冲板44的长度均为4m～5m，第一缓冲板24的高度和第二缓冲板44的高度均为3m～4m，第一斜面导向板310的顶面至第一导向板31的底面的距离和第二斜面导向板320的顶面至第二导向板32的底面的距离均为0.5m～1m；适用于直径为4m～8m的风机塔筒吊装。

用于海上风电等场景的风电塔筒的吊装限位，辅助风电塔筒与承台基座对接就位；用于较恶劣的海况，能够有效消除浮吊船和吊机吊装时的吊物摆动，可令风机塔筒快速精准就位对接。

再请参阅图2至图6，本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位方法，基于本发明的用于吊装风电塔筒的快速就位装置，本发明的快速就位方法包括以下步骤：

步骤一，根据固定在高桩承台300顶面上的风电塔筒200的基础法兰301的安装位置将用于吊装风电塔筒的快速就位装置100安装在高桩承台300的顶面上；即通过螺栓和桁架1底部的安装板10将快速就位装置100安装在高桩承台300的顶面上；

步骤二，通过浮吊船的吊臂将风电塔筒200吊起，并将风电塔筒200靠近第二缓冲板44或第一缓冲板24并慢慢下降，由于风电塔筒200的底部带有凸出的对接法兰201，当风电塔筒200靠在第二缓冲板44的内表面后会有一定的倾斜角度，为防止倾斜角度过大，影响风电塔筒200与高桩承台300上的基础法兰301对接就位，当风电塔筒200的对接法兰201的底面低于第一缓冲板24和第二缓冲板44的顶面一定距离时靠上第二缓冲板44，最好在对接法兰201的底面低于第一缓冲板24和第二缓冲板44的顶面2.5m时靠上第二缓冲板44，风电塔筒200靠上第二缓冲板44后，应通过浮吊船的吊臂控制风电塔筒200倾斜于第二缓冲板44的角度小于5°，第二缓冲板44通过第二减震机构40和第二缓冲滑槽43慢慢向外移动，此时风电塔筒200得到了第二缓冲板44的支撑力，使风电塔筒200得到缓冲而停止了与第二缓冲板44垂直方向的摇摆；

步骤三，通过浮吊船的吊臂将风电塔筒200靠在第二缓冲板44的内表面向第一缓冲板24的内表面靠近并靠上，第一缓冲板24通过第一减震机构20和第一缓冲滑槽23慢慢向外移动，使相互垂直的第一缓冲板24和第二缓冲板44各自与浮吊船的吊臂形成相同的夹角，形成第一缓冲板24的支撑力、第二缓冲板44的支撑力和浮吊船的吊臂力这三个方向的力平衡，有效阻止了风电塔筒200的摇摆；

步骤四，风电塔筒200靠在第一缓冲板24的内表面和第二缓冲板44的内表面并稳定后，此时第一缓冲板24和第二缓冲板44均被风电塔筒200靠压到极限位置，逐步下降风电塔筒200，使风电塔筒200从第一缓冲板24下方的第一斜面导向板310过渡到第一导向板31的内表面上，并从第二缓冲板44下方的第二斜面导向板320过渡到第二导向板32的内表面上，继续下降风电塔筒200，使风电塔筒200精确地定位于高桩承台300顶面上的基础法兰301上。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。