一种大型风机安装升降装置及其安装方法与流程

本发明属于风力发电，具体涉及一种大型风机安装升降装置及其安装方法。

背景技术：

1、随着海上风电的大力发展，施工区域水深不断增加，风机瓦数逐渐增大，导致风机高度不断加高，机型越大，其轮毂中心高度越高，带来的问题是风机安装船的吊升高度也要求越来越高，导致国内风机安装船造价越来越高，持续建造更大更高性能安装船给平价和低价上网的行业发展带来极大不利影响。

2、因此，业内一直在探索使用其他安装方法局部性或全部性代替传统的吊装安装工艺。其中根据风机塔筒分节分段的特点，使用顶升装备自底部逐节向上顶升安装成为一种重要的探索方向。其只需要小型安装吊机逐一将风机部件按顺序吊装到顶升装置上，随后由顶升装置将风机部件顶起并与后续送入的下部部件对接，依次重复对接和顶升即可完成安装工作。此方法的优势在于，投入成本低，且具有通用性。可适应不同规模尺度的风机，无需根据机型升级而持续性升级改造或新建。

3、目前，使用顶升法安装风机的相关专利已出现。如申请号201811141309.7“风机起升安装方法及系统”等。此类方法需要有装置能托住上部风机部件不掉落并留出法兰面与下部部件对接安装，如图1所示。然而由于常规风机塔筒为钢制薄壁圆筒状结构，且外部光滑无洞口或凸起物，如何托举上部结构成为难题。常见其他专利或做法思路是在塔筒侧壁开孔洞(参见附图2)或焊接凸起结构(参见附图3)，用于和顶升装置连接，然后托住上部部件；也有的使用抱夹原理抱住外侧壁靠摩擦力抵抗下落(参见附图4)。但是这些方法在实操层面都存在一定问题。如开孔和焊接直接破坏原结构的强度、疲劳寿命以及防腐层，靠摩擦力的也容易对大直径薄壁圆筒的强度和防腐层产生破坏。

4、而且开孔或焊接挡块需要在设计阶段专门设计、在工厂制作好，薄壁塔筒的强度需要增强，进而带来用钢量的增加和造价增加。同时要求建设单位在风机机型选择时就要定好顶升施工工艺。这个在国内现在的建设流程上没有可操作性。通常做法都是风机生产完成后再选择施工单位，再由施工单位确定施工工艺，此时已不可能对风机结构进行改造。因为涉及的强度、防腐等原因，在前述文字已说明，同时改造也会带来工期延长。

技术实现思路

1、本发明主要为了克服现有技术的不足，提供了一种大型风机安装升降装置及其安装方法。本发明不需要对现有风机进行改造，具有很好的实操性，降低了现有安装船作业高度，提高了其利用率。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：

3、一种大型风机安装升降装置，包括横向对接平台、竖向安装架、第一移动架和第二移动架；

4、所述横向对接平台的前端底部设置有固定架，所述固定架为u形框架结构，在固定架内壁设置有液压顶件，固定架用于固定在风机基础上；

5、所述第一移动架滑动安装在横向对接平台上，并且在横向对接平台上设置有用于驱动第一移动架横向移动的横向推进液压缸；第一移动架为u形框架结构，第一移动架内设置有第一侧扶液压缸和第一后推液压缸，用于抱紧第一节塔筒；

6、所述竖向安装架为u型框架结构，竖向安装架的底部与横向对接平台的前端两侧固定连接，在竖向安装架的背板上开设一贯穿到底部的预留孔洞，所述横向对接平台贯穿该预留孔洞，以使第一移动架能够载着第一节塔筒穿过该预留孔洞移动至竖向安装架内腔中；在竖向安装架的开口侧的底端设置有可拆卸的边挡；

7、所述第二移动架滑动安装在竖向安装架内，并且在竖向安装架上设置有用于驱动第二移动架竖向移动的竖向推进液压缸；第二移动架为u型框架结构，第二移动架的开口侧朝向与竖向安装架的开口侧朝向一致，在第二移动架的左右两侧内壁上分别设置有第二侧扶液压缸，在第二移动架的后侧内壁上设置有第二后推液压缸，在第二移动架的内壁上的下侧位置设置有托盘下爪，托盘下爪用于对放入第二移动架中的第二节塔筒进行竖向支撑；

8、第二侧扶液压缸和第二后推液压缸伸出能够抱紧所述第二节塔筒；第二后推液压缸还用于驱动第二节塔筒向前到移动至与其下方的第一节塔筒同轴位置。

9、在上述技术方案中，在风机基础外壁上沿其圆周间隔焊接有多个支撑腿，固定架套在风机基础上，通过支撑腿支撑固定架，为横向对接平台提供竖向支撑力，并且固定架的液压顶件伸出抱紧风机基础，使得横向对接平台与风机基础相垂直固定安装在一起。

10、在上述技术方案中，所述横向对接平台的前侧设置为弧形缺口，所述弧形缺口与风机基础的外壁贴合，增强风机基础的稳定性。

11、在上述技术方案中，在第一移动架的第一侧扶液压缸和第一后推液压缸的前端均设置滚轮，这样使得第一节塔筒被第一侧扶液压缸和第一后推液压缸抱紧状态下，仍能通过外力调整第一节塔筒自身的旋转角度，使得第一节塔筒底部的螺栓孔能够与风机基础顶部的螺栓孔确保对准。

12、在上述技术方案中，在竖向安装架的两个侧板的前侧底端分别设置有连接支耳，所述边挡的两端分别通过销轴安装在连接支耳上。

13、在上述技术方案中，在托盘下爪上还设置有竖向的螺栓孔，第二节塔筒放置在托盘下爪上后，通过螺栓将第二节塔筒底部与托盘下爪连接，以进一步保证第二节塔筒稳定性。

14、在上述技术方案中，在第二移动架的第二侧扶液压缸和第二后推液压缸的前端均设置滚轮，这样使得第二节塔筒被第二侧扶液压缸和第二后推液压缸抱紧状态下，仍能通过外力调整第二节塔筒自身的旋转角度，使得第二节塔筒底部的螺栓孔能够与第一节塔筒顶部的螺栓孔确保对准，进行螺栓连接。

15、使用上述大型风机安装升降装置的安装方法如下：

16、步骤一：在边挡打开状态下，利用风机安装船吊装着所述大型风机安装升降装置，将横向对接平台前端的固定架套在风机基础上，使风机基础上的支撑腿支撑固定架；然后关闭边挡，并使固定架的液压顶件伸出抱紧风机基础，使得横向对接平台与风机基础相垂直固定安装在一起；

17、步骤二：风机安装船吊装第二节塔筒至竖向安装架的第二移动架中，使第二移动架的托盘下爪支撑住第二节塔筒，然后第二移动架的第二侧扶液压缸和第二后推液压缸伸出抱紧第二节塔筒，使第二节塔筒稳定安装在第二移动架中，此状态下，第二节塔筒与其下方的风机基础为错位关系；

18、步骤三：在第二节塔筒上依次安装其余塔筒以及机舱、叶片；

19、步骤四：将第一节塔筒吊装放置到横向对接平台上的第一移动架内，然后第一移动架的第一侧扶油缸和第一后推油缸伸出抱紧第一节塔筒；然后，通过竖向推进液压缸驱动第二移动架上升至设定高度位置，给第一移动架和第一节塔筒腾出空间，通过横向推进液压缸驱动第一移动架将第一节塔筒运送至风机基础的正上方位置，与风机基础的顶部进行螺栓连接；

20、步骤五：通过竖向推进液压缸驱动第二移动架下降，第二移动架下降过程中同步带动第二节塔筒及其上部风机结构一同下降；当下降至第二节塔筒底面与第一节塔筒顶面接触后，停止下降，此时，第二节塔筒与其下方的第一节塔筒为错位状态，并且第二移动架上的托盘下爪位于第一节塔筒的侧方；下降到位后，利用错位的空隙将第二节塔筒与托盘下爪之间连接的螺栓拆除，然后缓慢收缩第二侧扶液压缸同时用第二后推油缸驱动第二节塔筒与第一节塔筒对齐，再将第二节塔筒与第一节塔筒进行螺栓连接；

21、步骤六：最后，打开边档，收回固定架的液压顶件，将大型风机安装升降装置脱离风机基础。

22、本发明的优点和有益效果为：

23、本发明的大型风机安装升降装置在横向对接平台的前端底部设置了固定架以及可拆卸的边挡，固定架的液压顶件伸出能够抱紧风机基础，可以将整个大型风机安装升降装置稳定、方便的固定在风机基础上；并且，在风机基础外壁上沿其圆周间隔焊接有多个支撑腿，通过支撑腿支撑固定架，从而为整个大型风机安装升降装置提供足够的竖向支撑力。

24、本发明在竖向安装架上设置了可以竖向移动的第二移动架，在第二移动架的左右两侧内壁上分别设置有第二侧扶液压缸，在第二移动架的后侧内壁上设置有第二后推液压缸，通过第二侧扶液压缸和第二后推液压缸伸出能够抱紧第二节塔筒；并且本发明创新性的在第二移动架的内壁上的下侧位置设置了托盘下爪，并且第一节塔筒与第二节塔筒采用错位对接的方式，在对接过程中通过托盘下爪可以对放入第二移动架中的第二节塔筒进行强有力的竖向支撑，这与现有技术中，只是通过抱紧塔筒节的固定方式相比，大大提高了对塔筒节的竖向支撑强度，避免对塔筒外壁造成损伤；并且本发明在托盘下爪上还设置有竖向的螺栓孔，第二节塔筒放置在托盘下爪上后，可通过螺栓将第二节塔筒底部与托盘下爪连接，以进一步保证塔筒节的稳定性。此外，本发明的第二后推液压缸还具有以下作用：第二后推液压缸的动作行程比二侧扶液压缸的动作行程要长，通过第二后推液压缸可驱动第二节塔筒向前到移动至与其下方的第一节塔筒同轴位置。本发明不需要对现有风机进行改造，具有很好的实操性，降低了现有安装船作业高度，提高了其利用率。

25、本发明的优势在于，提供了一种无需对风机改造的顶升方法，解决托举的方法是上下塔筒法兰对接前依靠托盘下爪和侧面扶持共同托举，然后法兰错边接触，使得上部塔筒重量落到下部塔筒上，然后收回托盘下爪，再靠横向油缸平推和侧面扶持帮助完成上部塔筒与下部塔筒对齐，随后可以穿入螺栓完成本节组拼工作，依次重复可完成风机安装。