CN102425145B - 一种海上风机安装平台及其吊装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风机安装平台的吊装装置，包括吊臂和变幅钢丝绳，吊臂的根部铰接于海上风机安装平台的平台本体，其末端与变幅钢丝绳固定连接；还包括末端设有风机抱举机构的导向架，吊臂的末端铰接于导向架；吊臂远离导向架的一侧设有平行于吊臂的平衡臂，吊臂与平衡臂的长度相等；导向架上固定安装有与平台本体平行设置的横梁，平衡臂的根部铰接于平台本体，其末端铰接于横梁。这样，无需其他船舶辅助牵拉，即可使风机始终保持竖直的状态，从而降低了风机的定位难度，即使海上风浪较大也不会对风机安装造成太大影响，从而减少了海上环境对施工的影响。本发明还公开了一种包括上述吊装装置的海上风机安装平台。

Description

一种海上风机安装平台及其吊装装置

技术领域

本发明涉及风机安装设备技术领域，特别涉及一种海上风机安装平台的吊装装置。本发明还涉及一种包括上述吊装装置的海上风机安装平台。

背景技术

随着我国经济建设的快速发展，电能对经济建设和人们生活的影响越来越大，而风力发电作为多种发电方式中的一种也越来越受到人们的重视。

风力发电就是利用风力发电机组，把风的动能转变成机械能，再由发电机把机械能转化为电能输送到电网上。海上的风能资源较为丰富，因此，在海上建设风力发电场成为风力发电领域的大势所趋。

海上风力发电技术是在适当的海域上建设风力发电场，将风力发电机组（以下也称为风机）安装在风力发电场的风机基础上，通过风机将风能转换为电能的技术。风机一般包括风机塔筒，机舱和叶轮，机舱内安装有发电机、齿轮箱，其主轴伸出在机舱的外部，叶轮安装在主轴上。风机塔筒的底端设有用于与风机基础连接的法兰，机舱安装在风机塔筒的顶端，叶轮安装在伸出在外的齿轮箱主轴上，叶轮在风力作用下旋转，带动机舱内的发电机运转产生电能，实现对风能到电能的转换。

现有的海上风机安装施工方法是利用运输船将组装好的风机整体运输到预定风场，再用大型起重船的吊臂将整台风机吊起，在两个拖轮的辅助牵拉下使风机保持垂直和稳定并使风机塔筒与风机基础的中心对中。但是，由于海风较大，使得吊臂在吊装风机时常会发生晃动，导致施工时的定位难度较高，对安装船与海上风机基础的定位精度要求较高，施工只有在海况良好时才能进行，施工窗口期较短，严重影响施工效率。

因此，如何降低风机吊装时的定位难度，减少海上环境对施工的影响，延长施工窗口期，提高施工效率，就成为本领域技术人员亟须解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上风机整体平台的吊装装置，其吊装风机时的定位难度较低，从而减少了海上环境对施工的影响，延长了施工窗口期，提高了施工效率。本发明的另一目的是提供一种包括上述吊装装置的海上风机安装平台。

为解决上述技术问题，本发明提供一种海上风机安装平台的吊装装置，设于海上风机安装平台上，包括末端通过变幅钢丝绳牵拉的吊臂和末端设有风机抱举机构的导向架；所述吊臂的末端在第一安装点铰接于所述导向架，其远离所述导向架的一侧设有平衡臂，所述平衡臂与所述吊臂平行且长度相等；所述导向架上固定安装有横梁，所述平衡臂的根部转动安装于所述平台本体，其远离所述平台本体的一端在第二安装点铰接于所述横梁，所述第一安装点与所述第二安装点的连线平行于所述平台本体。

优选地，还包括安装于所述平台本体上的底座，所述吊臂和所述平衡臂均通过所述底座布置于所述平台本体。

优选地，还包括平行于所述平台本体的回转平台，所述回转平台通过回转支承安装于所述底座的上方，所述回转平台绕所述回转支承的中心转轴水平转动。

优选地，所述回转平台的水平转动范围为0°～360°。

优选地，所述底座与所述回转平台之间设置有多组滚轮支承机构，所述底座的上表面开设有环形滑道，所述滚轮支承机构的滚轮沿所述环形滑道运动。

优选地，所述底座与所述平台本体之间设置有第一防倾元件，所述底座与所述回转平台之间设置有第二防倾元件。

优选地，所述第一防倾元件包括设置于所述底座的下表面的防倾块，和设置于所述平台本体的上表面的防倾槽，所述防倾块卡装于所述防倾槽内。

优选地，所述防倾元件包括卡槽和卡装于所述卡槽内的卡块，所述卡块固定安装于所述回转平台，所述卡槽沿所述回转平台的转动轨迹的周向开设于所述底座。

优选地，所述导向架上开设有在竖直方向上延伸的滑道，安装于所述导向架的滑架沿所述滑道滑动。

优选地，所述滑架顶部安装有风机护持装置。

优选地，所述吊臂包括第一吊臂和第二吊臂，两所述吊臂分别位于所述导向架的左右两侧。

本发明还提供一种海上风机安装平台，包括平台本体和沿纵向滑动安装于所述平台本体的吊装装置，所述吊装装置为如上所述的吊装装置。

本发明所提供的海上风机安装平台的吊装装置，包括吊臂和变幅钢丝绳，所述吊臂的根部转动安装于所述海上风机安装平台的平台本体，其末端与变幅钢丝绳固定连接；还包括末端设有风机抱举机构的导向架，所述吊臂的末端在第一安装点铰接于所述导向架；所述吊臂远离所述导向架的一侧设有平行于所述吊臂的平衡臂，所述吊臂与所述平衡臂的长度相等；导向架上固定安装有横梁，所述平衡臂的根部转动安装于所述平台本体，其远离平台本体的一端在第二安装点铰接于所述横梁。

平衡臂与吊臂平行且等长，横梁与平台本体平行，则平衡臂、吊臂、横梁以及平台本体构成平行四边形机构，当吊臂吊装风机时，吊臂变幅的过程中，横梁始终保持水平状态，使得导向架始终处于竖直状态，而风机抱举机构随滑架沿导向架只能做垂直的上下运动，从而保证了风机始终保持竖直状态；这样，该吊装装置在运输安装风机时，无需其他船舶辅助牵拉，即可使风机始终保持竖直的状态，从而降低了风机的定位难度，即使海上风浪较大也不会对风机安装造成太大影响，从而减少了海上环境对施工的影响，延长了施工窗口期，提高了施工效率。

在一种优选的实施方式中，本发明所提供的吊装装置，其底座的上方通过回转支承与回转平台转动连接，回转平台与平台本体平行设置，回转平台绕其中心转轴水平转动。当吊臂变幅时，导向架朝向风机存放的位置，风机移至导向架中定位后，吊臂变幅至较小回转半径状态时，回转平台可以转动适当角度，风机随之旋转同样角度，朝向平台本体的艉部，吊臂反向变幅，将风机移至风机安装基础的上方进行风机安装；这样，通过回转平台的转动，可以调整风机与风机安装基础的距离和高度，进一步提高施工效率。

在另一种优选的实施方式中，本发明所提供的吊装装置，其底座与回转平台之间设置有第二防倾元件，以防止回转平台在转动过程中发生倾覆，提高了设备的工作可靠性。

附图说明

图1为本发明所提供的海上风机整体安装平台一种具体实施方式的立体图；

图2为本发明所提供的吊装装置一种具体实施方式在主视方向的结构示意图；

图3为图2所示吊装装置处于运输风机状态的立体图；

图4为本发明所提供的吊装装置的底座与回转平台一种具体实施方式的装配图；

图5为本发明所提供的吊装装置作为移动式全回转起重机时的立体图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种海上风机安装平台的吊装装置，其吊装风机时的定位难度较低，从而减少了海上环境对施工的影响，延长了施工窗口期，提高了施工效率。本发明的另一核心是提供一种包括上述吊装装置的海上风机安装平台。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1、图2和图3，图1为本发明所提供的海上风机整体安装平台一种具体实施方式的立体图；图2为本发明所提供的吊装装置一种具体实施方式在主视方向的结构示意图；图3为图2所示吊装装置处于运输风机状态的立体图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的吊装装置用于海上风机安装平台，该吊装装置包括吊臂56和变幅钢丝绳55，吊臂56的根部转动安装于所述海上风机安装平台的平台本体1，其末端与变幅钢丝绳55固定连接；还包括导向架584，导向架584末端设有风机抱举机构585，吊臂56的末端在第一安装点铰接于该导向架584；吊臂56远离导向架584的一侧设有平行于吊臂56的平衡臂57，吊臂56与平衡臂57的长度相等；固定架上固定安装有横梁581，平衡臂57的根部转动安装于平台本体1，其远离平台本体1的一端在第二安装点铰接于横梁581，第一安装点与第二安装点的连线与平台本体1平行。

平台本体1的左右两侧各设置两个桩腿2，在进行风机4安装时，桩腿2的底端***海底，平台本体1沿桩腿2上升，脱离水面，使海上风机安装平台处于水平稳定状态，吊装装置5即可将位于平台本体1上的风机4移动至风机安装基础（图中未示出）上进行安装。

平台本体1上设置有分别固定在平台本体1的左右两侧的架体，两侧架体中间留有较大的空间，两侧架体的一端通过连接架连接成一个整体的运输固定架3，在该运输固定架3的上方设有用于固定风机塔筒中部的风机固定装置31，待安装的风机4放置在运输固定架3内，从而通过运输固定架3固定在平台本体1上。

上述导向架584上可以开设有在竖直方向上延伸的滑道，安装于导向架584的滑架583沿所述滑道滑动。具体地，滑架583可以设置在导向架584的内部，滑架583可沿导向架584上下移动，从而实现对风机4的提升或下降，滑架583和导向架584之间的升降可通过卷扬装置或油缸实现（图中未示出）。显然地，滑架583也不局限于设置在导向架584的内部，其也可以设置在导向架584的外侧。

滑架583下方固定有风机抱举机构585，可将风机4抱紧并可使风机4旋转和平动，以微调风机位置，实现精确对位安装。风机抱举机构585可以是如下结构：具有承重梁和吊篮，承重梁上部固定于滑架583上，承重梁具有中央圆环，吊篮通过多个吊杆（各吊杆的两端分别铰接于承重梁和吊篮，吊篮相对于承重梁可以转动）悬挂于中央圆环的下方，风机4的塔筒置于中央圆环和吊篮内，中央圆环和吊篮的一侧可以打开（也可以两侧打开，基于刚性需求，优选为单侧打开），则风机4的塔筒可以移入风机抱举机构585内；吊篮上设有多个压板，当滑架583沿导向架584上升时，压板通过摩擦自锁的原理抱紧风机塔筒；而且吊篮和承重梁之间还设有扭转油缸和平动油缸，可以驱动吊篮相对于承重梁的周向转动或平动。

即该结构的风机抱举机构585可以将风机4抱紧，还可以作小幅度的周向转动和水平移动，以便于实现风机4塔筒法兰孔与风机基础法兰孔的精确对位。同时，滑架583的上端设有风机4的风机护持装置582，与风机抱举机构585共同实现风机4的竖直定位。

显然地，抱举装置585还可以是其他具有同样功能的结构，比如，在风机塔筒上安装固定的吊装工装，滑架583通过多根钢丝绳与吊装工装连接，在该工装与滑架583之间安装有旋转和平动油缸。这种结构也可以实现抱举和精确定位的功能，但在塔筒上增加了吊装工装，且拆装较复杂，效率次于上述结构。

上述实施例采用抱举装置585定位风机4，提高了风机4安装的灵活性和精确度，且固定风机4的方式易于实现。当然，对于本发明，也可以采取其他工装将风机4相对于横梁581竖直定位。

在实际使用过程中，上述吊臂56通常包括第一吊臂561和第二吊臂562，两所述吊臂分别位于所述导向架584的左右两侧。显然地，当吊臂56包括第一吊臂561和第二吊臂562时，平衡臂57、横梁581的数目可以均为两个，并分别与第一吊臂561和第二吊臂562形成两组平行四边形结构；两组平行四边形结构也可以共用一个平衡臂57，此时，平衡臂57的数目也可以为一个。通过两组平行四边形结构实现风机的抱举，保证设备的工作稳定性。

本发明提供的吊装装置5，其平衡臂57与吊臂56平行且等长，横梁581与平台本体1平行，则平衡臂57、吊臂56、横梁581以及平台本体1构成平行四边形机构，当吊臂56吊装风机4时，吊臂56变幅的过程中，横梁581始终保持水平状态，使得导向架584始终处于竖直状态，导向架584末端的风机抱举机构585的水平位置保持不变，从而保证了风机4始终保持竖直状态；这样，该吊装装置5在运输安装风机4时，无需其他船舶辅助牵拉，即可使风机4始终保持竖直的状态，从而降低了风机的定位难度，即使海上风浪较大也不会对风机安装造成太大影响，从而减少了海上环境对施工的影响，延长了施工窗口期，提高了施工效率。

还可以对本发明所提供的吊装装置进行进一步的改进。

请参考图4，图4为本发明所提供的吊装装置的底座与回转平台一种具体实施方式的装配图。

在一种具体实施方式中，上述平台本体1上安装有底座51，吊臂56和平衡臂57均通过底座51布置于平台本体1。底座51可以具有沿轨道11移动的行走装置。则吊装装置5在提取风机4时，首先，可以沿轨道11移至风机4置放处，吊臂56在重力作用下展开，将导向架584落下，风机抱举机构585抱举风机4的塔筒，然后，滑架583带动风机抱举机构585沿导向架584向上移动从而提升风机4，吊臂56在变幅钢丝绳55作用下向回转中心变幅，变幅至较小回转半径状态时回转平台52旋转180°，则风机4朝向风机基础安装侧，并随底座移至风机安装基础处（即向图1中平台的艉部移动），吊臂56变幅，使风机4位于风机安装基础的正上方，进行初步对中，需要时，可以通过升降以及周向旋转等调节，使风机塔筒法兰孔与风机基础法兰孔完全对中，最后实施安装连接，即完成一次安装；安装完毕后，吊装装置5脱离风机4，回转平台52回转180°，重新返回风机4置放处，依上述顺序再重新运输安装。

底座51布置于平台本体1的方式可以为固定连接也可以简单的将底座51放置于平台本体1上。

风机4的提取可以由吊装装置5行走至固定架3处实现，当固定架3设置的安装座32为滑车结构时，也可以由安装座32可以带动风机4移动至吊装装置5处，同时设置滑车结构的安装座32和吊装装置5的行走装置时，二者配合使用，则可以更加灵活地起吊风机4，适合多台风机4的运输安装。安装座32可以与风机塔筒下方的连接法兰连接，也可以安装于平台本体1的其他位置。安装座32也可以通过本领域中常规使用的固定安装方式固定于平台本体1上。

底座51与平台本体1之间设置有第一防倾元件，第一防倾元件包括防倾块512和防倾槽，其中防倾块512可以设置在底座51的下表面，防倾槽设置于平台本体1的上表面，防倾块512卡装于防倾槽内，以防止底座51发生倾覆；也可以将防倾块512设置在平台本体1的上表面，此时，与防倾块512配合使用的防倾槽应设置在底座51的下表面。同时，还可以在平台本体1上设置配重53，用以平衡吊臂56及吊装工装58的重量，从而与上述防倾结构配合使用，进一步避免底座51在吊装过程中发生倾覆。

底座51的上方通过回转支承523与回转平台52转动连接，回转平台52与平台本体1平行设置，回转平台52绕其中心转轴水平转动。回转平台52位于底座51之上，相对于底座51回转，底座51与回转平台52之间设有回转支承523；如图4所示，当吊臂56变幅并向左倾斜时，导向架584朝向风机4存放的位置，风机4移至导向架584中定位后，吊臂56变幅至较小回转半径状态时，回转平台52可以转动180°，风机4随之旋转180°，朝向平台本体1的艉部，吊臂56向右倾斜，通过一定范围内的变幅，将风机4移至风机安装基础的上方，可以调整风机4与风机安装基础的距离和高度；这样，吊臂56可以从导向架584的两侧吊装，不必在风机的正上方起吊，故整个吊装装置5的高度远远低于现有技术中起吊风机4的大型起重机的变幅机构高度，设备具有更好的稳定性；此外，为了保证风机抱举机构585的刚性，风机抱举机构585和导向架584、滑架583最好设计为单侧开口的结构，因此，要求吊装装置5可以回转180°才能安装两台以上风机4，回转平台52能够回转即可实现此目的。

显然地，当海上风机安装平台上具有回转平台52时，吊臂56、平衡臂57、横梁581与回转平台52构成平行四边形结构。

上述回转平台52的水平转动范围为0°～360°。需要说明的是，根据风机安装基础位置的不同，回转平台52可以根据实际需要回转一定角度，并不限于0°～360°。

上述底座51与回转平台52之间设置有多组滚轮支承机构524，底座51上部设置有环形轨道，上述滚轮支承机构524的滚轮位于环形轨道内；在回转平台52底部装有若干组滚轮支承机构524，可沿底座51上部环形轨道滚动，能够抵消部分倾覆力矩，此时，回转支承523主要用作定心功能，不需要承受较大的倾覆力矩，从而可以选用较小规格的回转支承523，降低回转支承523的承重要求。

底座51与回转平台52之间可以设置有第二防倾元件，用以在吊装装置5起吊风机并处于较大工作幅度时防止回转平台52发生倾覆。该第二防倾元件的结构可以为，包括卡槽511和卡装于所述卡槽511内的卡块521，卡块521固定安装于所述回转平台52，卡槽511沿回转平台52的转动轨迹的周向开设于底座51；该种结构的防倾元件不仅具有防倾作用，且不会对回转平台52的转动造成影响，工作性能较好。

除了上述吊装装置，本发明还提供一种包括上述吊装装置的海上风机安装平台，该海上风机安装平台的其他各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。

请参考图5，图5为本发明所提供的吊装装置作为移动式全回转起重机时的立体图。

本发明中的海上风机安装平台1经过简单改装还可用于其他海上施工作业，如图5所示，将固定架3、吊装装置5中的平衡臂57、吊装工装卸掉，则吊装装置5就成为一台具有行进和回转功能的双臂起重机，可以用于海上风机基础施工或桥梁施工等。

以上对本发明所提供的一种海上风机安装平台及其吊装装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种海上风机安装平台的吊装装置，设于海上风机安装平台上，其特征在于，包括末端通过变幅钢丝绳（55）牵拉的吊臂（56）和末端设有风机抱举机构（585）的导向架（584）；所述吊臂（56）的末端在第一安装点铰接于所述导向架（584），其远离所述导向架（584）的一侧设有平衡臂（57），所述平衡臂（57）与所述吊臂（56）平行且长度相等；所述导向架（584）上固定安装有横梁（581），所述平衡臂（57）的根部转动安装于平台本体（1），其远离所述平台本体（1）的一端在第二安装点铰接于所述横梁（581），所述第一安装点与所述第二安装点的连线平行于所述平台本体（1）。

2.根据权利要求1所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，还包括安装于所述平台本体（1）上的底座（51），所述吊臂（56）和所述平衡臂（57）均通过所述底座（51）布置于所述平台本体（1）。

3.根据权利要求2所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，还包括平行于所述平台本体（1）的回转平台（52），所述回转平台（52）通过回转支承（523）安装于所述底座（51）的上方，所述回转平台（52）绕所述回转支承（523）的中心转轴水平转动。

4.根据权利要求3所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，所述回转平台（52）的水平转动范围为0°～360°。

5.根据权利要求3所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，所述底座（51）与所述回转平台（52）之间设置有多组滚轮支承机构（524），所述底座（51）的上表面开设有环形滑道，所述滚轮支承机构（524）的滚轮沿所述环形滑道运动。

6.根据权利要求5所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，所述底座（51）与所述平台本体（1）之间设置有第一防倾元件，所述底座（51）与所述回转平台（52）之间设置有第二防倾元件。

7.根据权利要求6所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，所述第一防倾元件包括设置于所述底座（51）的下表面的防倾块（512），和设置于所述平台本体（1）的上表面的防倾槽，所述防倾块（512）卡装于所述防倾槽内。

8.根据权利要求6所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，所述第二防倾元件包括卡槽（511）和卡装于所述卡槽（511）内的卡块（521），所述卡块（521）固定安装于所述回转平台（52），所述卡槽（511）沿所述回转平台（52）的转动轨迹的周向开设于所述底座（51）。

9.根据权利要求1至8任一项所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，所述导向架（584）上开设有在竖直方向上延伸的滑道，安装于所述导向架（584）的滑架（583）沿所述滑道滑动。

10.根据权利要求9所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，所述滑架（583）顶部安装有风机护持装置（582）。

11.根据权利要求1至8任一项所述的海上风机安装平台的吊装装置，其特征在于，所述吊臂（56）包括第一吊臂（561）和第二吊臂（562），两所述吊臂分别位于所述导向架（584）的左右两侧。

12.一种海上风机安装平台，包括平台本体（1）和沿纵向滑动安装于所述平台本体（1）的吊装装置，其特征在于，所述吊装装置为如权利要求1至11任一项所述的吊装装置。

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