一种模块化浮式风机的垂直对接工装及其施工方法与流程

本发明涉及海上风机基础工装，尤其涉及一种模块化浮式风机的垂直对接工装及其施工方法。

背景技术：

1、海上风电在深远海领域中逐步发展，漂浮式风机基础已成为深远海风电中重要成部分，漂浮式风机基础的一般采用在码头进行整体与风机安装之后，通过托驳船拖运至指定机位，与预设的锚链系泊固定，但随着风机基础的规模不断扩大，这对风机投放的临海船坞施工要求越来越高，需要配备足够多的吊机、且配置的吊机起重量要足够大等，因此对风机基础和风机主体的安装需要分解完成。

2、中国发明专利cn115450848a了一种海上安装系统包括安装船、多个单桩、拖运机构、多个顶升设备以及吊机。这种技术方案是利用单桩在近海组成安装空间，由顶升设备支撑风机基础，再由吊机将浮式风机的塔筒和风轮机舱组件吊装至半潜基础上完成工装。但其对于风机基础直接采用吊机安装方式也会受到风机基础规模和吊机工能的限制。

技术实现思路

1、为解决上述背景技术中的问题，本技术提供一种模块化浮式风机的垂直对接工装及其施工方法，能够针对规模较大的风机基础进行模块化垂直拼装，降低整体直接安装的垂直高度，增加风机基础工装随高度增加时的安全稳定性，以使浮式风机基础的安装能脱离对特定规格吊机的依赖，节省工装成本和安全性。

2、为实现上述目的，本技术提供的技术方案如下：

3、一种模块化浮式风机的垂直对接工装，包括：

4、底座，包括用于固定工装的底盘和设置在底盘内可旋转的基座；

5、升降组件，垂直固定设置在基座上，包括空心方桩，爬升齿条和齿轮升降箱，其中所述爬升齿条沿空心方桩的侧壁垂直相对分布设置，所述空心方桩的正面开空槽，使所述齿轮升降箱能与两侧面的爬升齿条啮合沿垂直方向进行升降；

6、夹具组件，与所述齿轮升降箱固定连接，包括升降臂、探头和夹持组，所述升降臂和探头一体成型，升降臂的一端与所述齿轮升降箱固定连接，所述夹持组设置在探头内部，能伸出所述探头抵在风机基础内壁形成夹持固定；

7、保险组件，邻近升降组件设置在所述基座上，包括对称设置的空心保险桩，所述保险桩相对的侧面开多个窗口，保险桩内设置保险锁件，保险锁件在升降过程中需要悬停时探出所述窗口对所述升降臂进行止托。

8、与现有技术相比，本技术通过探头探入到风机基础内，用夹具抵住其内壁形成稳定支撑后，由齿轮升降箱带动升降臂在爬升齿条中沿垂直方向上升，上升到一定高度时，从被抬升风机基础模块的下端添加另一个风机基础模块，二者通过螺栓等完成硬固定后，升降组件继续上升，以此循环完成整个风机基础单柱的工装，若在悬停过程中有模块下沉的风险，则由保险组件对被抬升的风机基础模块进行托底悬停，通过上述技术方案，从而达到了将模块化的风机基础沿垂直方向进行工装，始终从下端添加新的风机基础来增加整体高度的技术效果。

9、较佳的，所述工装还包括导向组件，包括邻近所述保险桩固定设置在基座上的导向桩和导向件，所述导向件固定设置在所述齿轮升降箱和所述升降臂之间，包括导向翼和升降座一体成型，其中导向翼容纳在所述导向桩的导向通道内进行升降，所述升降座在所述保险桩之间升降。基于上述方案，在基座上固定一个紧邻保险组件的导向桩，提升升降过程中升降组件和保险组件的设备稳定性和顺畅性，升降座的横截面积较升降臂更大，在保险桩之间升降时能提升悬停的安全性，导向件增加了升降臂和齿轮升降箱之间的整体性。

10、较佳的，所述升降组件还包括固定在所述空心方桩顶端的线缆组件，所述线缆组件包括线缆座、线缆辊、线缆电机和线缆，其中线缆座固定设置在空心方桩的顶部，所述线缆电机驱动线缆辊收放线缆与所述升降齿轮箱同步升降，其中线缆与升降齿轮箱固定连接，线缆辊与线缆座转动连接，所述线缆组件至少设置1组。通过线缆组件连接空心方桩的顶端和齿轮升降箱，并由线缆控制随齿轮升降箱同步升降，在升降齿轮箱突然下坠时提供拉力保护，能提高升降时的稳定性和安全性。

11、具体的，所述齿轮升降箱包括升降箱体，升降电机，驱动齿轮、从动齿轮，其中所述升降箱体内分层容纳设置升降电机，所述驱动齿轮与所述升降电机同轴进行驱动，同层的驱动齿轮与从动齿轮通过齿轮啮合驱动连接，所述驱动齿轮、从动齿轮至少设置有1组，所述驱动齿轮和从动齿轮在所述升降箱体外设置，同侧的爬升齿条相对设置形成爬升通道容纳所述驱动齿轮与从动齿轮同时啮合。通过齿轮升降箱内部多层的升降电机同时传动，使多组驱动齿轮和从动齿轮在爬升齿条的啮合升降中传动稳定，爬升齿条间形成的爬升通道可以使驱动齿轮和从动齿轮同时都与爬升齿条相啮合，能够提升升降过程中安全性和传动效率。

12、进一步的，所述夹持组共4组分四向设置在探头内部，每一组包括液压缸、夹持臂、夹持头，其中所述探头的侧壁上开设有夹持通道供所述夹持臂伸出探头，所述夹持臂和夹持头一体成型，所述夹持通道与所述夹持臂轮廓一致，夹持臂与液压缸的输出端固定连接。通过液压缸同时将四向的夹持头沿夹持通道顶出至风机基础模块的四个内壁形成挤压夹持，使探头的抬升过程带动风机基础模块的完成抬升，代替探头与风机基础模块外部吊接固定的方式，可适用于模块外部无吊接部件的情况，提高升降的稳定性和夹持组的适用性广泛性。

13、进一步的，所述保险锁件包括止锁柱、止锁板和顶升组件，其中止锁柱与止锁板一体成型，所述顶升组件与止锁柱接触连接，能顶升止锁柱上升使止锁板探出所述窗口进行悬停止托，所述止锁板的数量与所述窗口一致。通过止锁柱的顶升，止锁板探出窗口形成托板对即停的升降臂或者升降座进行托底悬停，能保证被抬升的风机基础模块悬停在特定高度，并保持抬升过程中的安全性和稳定性。

14、进一步的，所述顶升组件包括液压顶杆、压块和坡板，其中液压顶杆固定设置在所述保险桩的侧壁上，向下顶压，坡板设置在保险桩底部，具有与所述止锁柱底部发生支撑位移的坡面，所述压块为楔形，第一端面由液压顶杆进行支撑顶压，第二端面与所述止锁柱底部接触施力使止锁柱沿所述坡面滑动上升，所述止锁柱底部的截面为与坡面和第二端面接触的锐角斜面。通过液压顶杆向下顶压所述压块的第一端面，使第二端面推动止锁柱底部沿坡面上升，将止锁板探出窗口形成止托，主要利用的是多个倾斜面的配合，结构简单且顶升效果稳定。

15、进一步的，所述坡面上开有坡面槽，坡面槽内设置并排的滑辊。在坡面上设置滑辊，能减少止锁柱顶升的摩擦力，减少动量消耗。

16、进一步的，所述底盘中容纳有底盘电机、转动齿轮和托转齿轮，转动齿轮与托转齿轮啮合连接，转动齿轮通过底盘电机带动旋转，其中所述基座固定设置在托转齿轮上，基座上开设有基座凹槽。通过在底盘内设置转动齿轮和托转齿轮，带动基座进行平面内的万向转动，适配不同的工装角度。

17、本发明还提供了一种模块化浮式风机的垂直对接工装的施工方法，其步骤包括：

18、s1：将浮式风机基础的立柱在船坞中进行模块拆分后装上运输船，驳运至指定工装机位后，旋转垂直对接工装的基座，使探头调整至第一风机基础模块上方；

19、s2：升降组件带动探头探入风机基础模块中，夹持组四向抵在模块内壁上进行夹持固定；

20、s3：完成夹持固定后，齿轮升降箱带动升降臂沿垂直的爬升齿条上升，带动风机基础模块以齿轮转动的频率稳步抬升至一定安装高度；

21、s4：到达安装高度后，保险锁件将探出保险桩的窗口对升降臂形成托底悬停，将被抬升的风机基础模块进行高度固定；

22、s5：通过运输船将待工装的第二风机基础模块运输至第一风机基础模块下方，通过人工打入销钉、螺栓等进行硬固定，将两个风机基础模块拼装完成后，重复模块的抬升过程；

23、s6：依次完成多个风机基础模块的工装，达到预设的立柱工装高度后，探头自第一风机基础模块中脱离，由运输船将工装运输至下一机位进行其他立柱的模块工装。

24、本发明具有的有益效果为：本发明的垂直对接工装及方法利用分隔多段的风机基础模块，通过升降组件将风机基础模块抬升至一定高度后，在下方增加新的模块，重复抬升达到预设的风机立柱高度，降低了海上浮式风机立柱的工装难度，使工装过程不依赖大型吊机和不受风机基础的大规模尺寸的限制，提高了工装的稳定性和安全性，降低了工装费用。