阅读说明：本技术 海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置 (Guiding, positioning and buffering device for integral hoisting of offshore wind turbine generator system ) 是由 杨超 李彦英 翁铁 何海涛 于 2021-07-15 设计创作，主要内容包括：本发明海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置包括:导向柱、液位传感器、控制器、单向阀、水泵、导向筒和截止阀,它用于将风机塔筒吊装在塔筒基础中,在塔筒托架下端的圆周上固定有若干个导向柱,在塔筒基础平台上固定有若干个相应的导向筒,通过管道、水泵、单向阀和截止阀,导向筒与海洋相通,在靠近导向筒上端装有液位传感器,液位传感器、水泵、单向阀和截止阀分别与控制器相连,风机塔筒吊装到塔筒基础的过程中,若干个导向柱插入到相应的若干个导向筒中进行定位,通过螺栓和螺母将风机塔筒法兰与塔筒法兰连接在一起,本装置利用海水廉价资源实现了缓冲效果,降低了风电安装成本,降低了波浪作用带来的风险。(The invention relates to a guiding, positioning and buffering device for integral hoisting of an offshore wind turbine generator set, which comprises guide posts, a liquid level sensor, a controller, a one-way valve, a water pump, guide cylinders and a stop valve, wherein the guiding posts, the liquid level sensor, the controller, the one-way valve, the water pump, the guide cylinders and the stop valve are used for hoisting a fan tower cylinder in a tower cylinder foundation, a plurality of guide posts are fixed on the circumference of the lower end of a tower cylinder bracket, a plurality of corresponding guide cylinders are fixed on a tower cylinder foundation platform, the guide cylinders are communicated with the ocean through pipelines, the water pump, the one-way valve and the stop valve, the liquid level sensor, the water pump, the one-way valve and the stop valve are respectively connected with the controller, the guide posts are inserted into the corresponding guide cylinders for positioning in the process of hoisting the fan tower cylinder to the tower cylinder foundation, a fan tower cylinder flange and the tower cylinder are connected together through bolts and nuts, the device utilizes cheap seawater resources to realize the buffering effect, the wind power installation cost is reduced, and the risk brought by the wave action is reduced.)

海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置

技术领域

本发明涉及了一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，属于重型机械的吊装设施领域。

背景技术

海上风电正逐步向深海发展，海上风力发电机组在安装过程中由于受到海上风浪的影响，不利于风电机组本体与塔筒基础之间的定位，故使风电机组塔筒的安装难度增大。

传统的缓冲主要采用油缸作为主动式或被动式缓冲，采用的液压和电控系统复杂，控制难度大，制作成本高。

传统的风电机组整体吊装过程中，缓冲完成后，风电机组塔筒降落在风电机组塔筒基础上以后，需要在风电机组塔筒法兰和塔筒基础法兰上安装螺栓，降低两法兰的相对位移，此时风电机组仍承受风载和波浪引起的起重设备摇摆传递到风电机组的水平力，仍需要吊钩保持一定的起升力，防止风电机组倾翻，由于受到波浪垂荡的影响，风电机组塔筒会脱离风电机组塔筒基础，产生相对位移，为法兰螺栓的安装增加了困难，即使安装部分螺栓后，也会造成已安装螺栓的断裂。为了避免上述问题，起重设备需要增加波浪补偿器降低波浪的影响，同时也增加了施工成本。

发明内容

本申请的发明目的是解决传统液压缓冲装备的成本高的技术问题，而提供一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置。本发明就是根据海上吊装作业的特点，设计了海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，不仅可实现导向定位功能，还能起到缓冲作用。

为了完成本申请的发明目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，它包括:导向柱、液位传感器、控制器、单向阀、水泵、导向筒和截止阀，它用于将风机塔筒吊装在塔筒基础中，在风机塔筒的底端焊接有风机塔筒法兰，塔筒托架固定在风机塔筒的外圆周上，在塔筒托架的外圆周上装有若干个吊具，塔吊机通过上述若干个吊具，将风机塔筒吊装在塔筒基础上，在塔筒基础上固定有牛腿，塔筒基础平台固定牛腿上，和塔筒基础外圆周上，在塔筒基础上端焊接有塔基法兰，其中：在塔筒托架下端的圆周上固定有若干个导向柱，在塔筒基础平台上固定有若干个相应的导向筒，通过管道、水泵、单向阀和截止阀，导向筒与海洋相通，在靠近导向筒上端装有液位传感器，液位传感器、水泵、单向阀和截止阀分别与控制器相连，风机塔筒吊装到塔筒基础的过程中，若干个导向柱插入到相应的若干个导向筒中进行定位，通过螺栓和螺母将风机塔筒法兰与塔筒法兰连接在一起。

本发明的一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，其中：所述水泵进水端通过单向阀与海洋相通，通过管道，水泵出水端与导向柱进水端相连；导向柱出水端通过截止阀与海洋相通。

本发明的一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，其中：所述导向柱为圆柱型，它的下端有一圆锥段，它的上端焊接在塔筒托架上。

本发明的一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，其中：所述导向筒为圆柱筒，它的上端为喇叭口。

本发明的一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，其中：所述导向柱和导向筒为4-16个。

本发明的一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，其中：所述塔筒托架由2-4个塔筒托架组成，它们在风机塔筒的圆周上彼此固定在一起，并且每个塔筒托架的下端通过螺栓和螺母固定在风机塔筒法兰上。

本发明的一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置，其中：所述塔筒基础平台由2-4个塔筒基础平台组成，它们在塔筒基础的圆周上彼此固定在一起。

本发明一种海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置利用海水廉价资源实现了缓冲效果，降低了风电安装成本。在风机塔筒法兰与塔基法兰接触后，减少了塔吊机的参与，降低了波浪作用带来的风险，并且在风电机组塔筒和风电机组塔筒基础螺栓紧固中，减小波浪对风电机组的影响。

附图说明

图1为装有本发明的海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置的风机塔筒和塔筒基础的正向示意图；

图2为本发明的海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置的放大正向示意图。

在图1至图2中，标号1为导向柱；标号2为液位传感器；标号3为控制器；标号4为单向阀；标号5为水泵；标号6为导向筒；标号7为喇叭口；标号8为圆锥段；标号9为截止阀；标号10为风机塔筒；标号11为塔筒托架；标号12为风机塔筒法兰；标号13为塔筒基础平台；标号14为牛腿；标号15为塔基法兰；标号16为塔筒基础；标号17为吊具。

具体实施方式

如图1所示，在风机塔筒10的底端焊接有风机塔筒法兰12，塔筒托架11固定在风机塔筒10的外圆周上，塔筒托架11由2-4个塔筒托架11组成，它们在风机塔筒10的圆周上彼此固定在一起，并且每个塔筒托架11的下端通过螺栓和螺母固定在风机塔筒法兰12上。在塔筒托架11的外圆周上装有若干个吊具17，塔吊机通过上述若干个吊具17，将风机塔筒10吊装在塔筒基础16上。

如图1所示，在塔筒基础16上固定有牛腿14，塔筒基础平台13固定牛腿14上，和塔筒基础16外圆周上，塔筒基础平台13由2-4个塔筒基础平台13组成，它们在塔筒基础16的圆周上彼此固定在一起，在塔筒基础16上端焊接有塔基法兰15。

如图1和图2所示，本发明的海上风电机组整体吊装用导向定位及缓冲装置包括:导向柱1、液位传感器2、控制器3、单向阀4、水泵5、导向筒6和截止阀9，它用于将风机塔筒10吊装在塔筒基础16中。在塔筒托架11下端的圆周上固定有若干个导向柱1，导向柱1为圆柱型，它的下端有一圆锥段8，它的上端焊接在塔筒托架11上。在塔筒基础平台13上固定有若干个相应的导向筒6，导向筒6为圆柱筒，它的上端为喇叭口7。导向柱1和导向筒6为4-16个。水泵5进水端通过单向阀4与海洋相通，通过管道，水泵5出水端与导向柱1进水端相连；导向柱1出水端通过截止阀9与海洋相通，在靠近导向筒6上端装有液位传感器2，液位传感器2、水泵5、单向阀4和截止阀9分别与控制器3相连，风机塔筒10吊装到塔筒基础16的过程中，若干个导向柱1插入到相应的若干个导向筒6中进行定位，通过螺栓和螺母将风机塔筒法兰12与塔筒法兰15连接在一起。

截止阀9关闭时，导向筒6底部密闭，具由储水功能。导向柱1和导向筒6存在的间隙可形成阻尼效果。

控制器3开启后可通过液位传感器2检测导向筒6中液位，控制水泵5的启停。

工作原理如下所述：

吊装前，启动控制器3，控制器3通过液位传感器2检测到导向筒6液位信号，启动水泵5和单向阀4，水泵5抽取海水注满导向筒6，液位传感器2发出海水装满信号后，水泵5停止。

吊装时，塔筒托架11、导向柱1随起重吊钩下落，导向柱1圆锥段8与导向筒6喇叭口7处接触，依靠两斜面实现导向功能。导向柱1继续下落，导向柱1圆柱段刚插入导向筒6圆筒部分时，吊钩快速下落，导向柱1快速挤压导向筒6中海水，海水对导向柱1产生反作用力，减缓风电机组的下落速度，在挤压作用下导向筒6中的海水从导向柱1和导向筒6缝隙排出，导向柱1圆柱段插入导向筒6圆柱筒部分增加，导向柱1圆柱段与导向筒6圆柱筒部分形成的缝隙加长，阻尼效果加强，海水对导向柱1产生的反作用力增大，风电机组下落速度继续降低，直至风机塔筒法兰12与塔基法兰15接触，此过程中导向柱1和导向筒6形成阻尼器，降低了风机塔筒法兰12与塔基法兰15接触时所发生的冲击。

导向柱1和导向筒6形成阻尼器后，随着导向柱1和导向筒6配合深度的增加，阻尼系数约大。阻尼器实现被动缓冲功能，最终保证风电机组以小于0.25g(g为重力加速度)的加速度平稳落在塔筒基础16上。

在下落过程中，初始吊钩与风电机组降落速度相同，随着阻尼缓冲效果增强，风电机组降落速度小于吊钩降落速度，风机塔筒法兰12与塔基法兰15接触后，连接塔筒托,11上的索具处于松弛状态，保证风电机组不再受波浪影响，此时，导向柱完全插入导向筒中，风电机组定位完成。

导向柱1与导向筒6可以抵消风电机组承受风载等水平力，多组导向柱1与导向筒6的布置可以抵消风电机组承受风载等水平力产生的倾翻力距。风机塔筒法兰12与塔基法兰15紧固螺栓时，降低了法兰面脱离和螺栓断裂的风险。

吊钩快速下落过程中，如若未在波浪周期中完成，波浪引起塔吊机带动导向柱1上升，导向柱1与导向筒6形成负压，为上升运动提供阻力。导向柱1上升导向筒6中海水下降，控制器3启动水泵5重新为导向筒6注满海水，保证缓冲效果。

在无控制器3时，吊装过程中始终开启水泵5亦可满足上述功能。

以上所述实施例仅仅是对本发明优选实施方法进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通技术人员对本发明技术方案做出各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定保护范围内。