CN116575453A - 一种海上风电导管架插桩自动化控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风电导管架插桩自动化控制***设置于导管架打桩平台上，导管架打桩平台上竖向设置的多根导向管，海上风电导管架插桩自动化控制***包括设置于导向管上的传感器和规导组件、与传感器和规导组件连接的控制设备，导向管用于***钢桩；传感器用于监测***不同导向管的钢桩之间的距离，和/或钢桩与其他导向管之间的距离；规导组件用于控制钢桩的垂直度和间距。通过自动化控制***的设置不仅可以满足打入不同直径钢桩的需求，达到多用途的目的，还可以对***导向管内的钢桩进行位置和角度的调整，以满足打入钢桩的垂直度以及间距的设计要求。同时海上风电导管架插桩自动化控制***还具有能有效的提升可打桩操作的自动化控制需求，降低劳动强度，提高效率和安全性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及海上风电领域，具体涉及一种海上风电导管架插桩自动化控制***。
背景技术
在海上风电的建设中，风电导管架基础的建造及安装是海上风电场工程中一个重要的工作。由于海上风电导管架基础的体积和重量比较大，建造过程中往往需要耗费大量人力、物力和时间成本。海上风电导管架基础的安装主要采用先桩法，现行的先桩法海上风电导管架基础主要由钢桩和导管架结构两大主体部分，安装过程是先将钢桩打入海床，再吊起风电导管架基础并将其桩腿***已打入海床的钢桩中。海上打桩过程中，因为风、浪、流等海上多种复杂环境因素，造成钢桩打入海床的效率低以及精度不高，整个安装过程费时费力。目前主要通过辅助打桩平台，为吊装人员提供钢桩具体定位和辅助吊装***过程。该方法精度不高、效率低，且人员和装备安全都难以保障。
发明内容
本发明的目的提供一种海上风电导管架插桩自动化控制***，解决上述现有技术问题中的一个或多个。
第一方面，本发明提出一种海上风电导管架插桩自动化控制***，海上风电导管架插桩自动化控制***设置于导管架打桩平台上，导管架打桩平台上竖向设置的多根导向管，海上风电导管架插桩自动化控制***包括设置于导向管上的传感器和规导组件、与传感器和规导组件连接的控制设备，
所述导向管用于***钢桩，并对钢桩的行进方向进行引导；
所述传感器用于监测***不同导向管的钢桩之间的距离，和/或钢桩与其他导向管之间的距离，通过实时的距离监测实现对钢桩位置和垂直度的监测，提升操作过程的准确度，所述传感器与所述规导组件对应设置；
所述规导组件用于控制钢桩的垂直度和间距，所述规导组件包括插板和插板控制组件，插板控制组件与插板铰接，插板控制组件控制插板穿过导向管作用于钢桩上，所述插板的顶部沿钢桩至导向管管壁的方向由低至高倾斜设置；所述插板控制组件包括两个沿竖直方向分布的子控制组件；通过规导组件的设置以满足打入不同直径钢桩的需求，达到多用途的目的，其既满足了海上施工要求，又降低可生产制造成本；另外通过规导组件的设置也可对***导向管内的钢桩进行位置和角度的调整，满足打入钢桩的垂直度以及间距的设计要求。
所述控制设备用于控制所述传感器和所述插板控制组件的工作状态。
在一些实施方式中，
所述导向管为整段长套筒式结构，
所述导管架打桩平台包括主结构、设置于主结构上部的平台、设置于主结构下部的导向管以及设置于主结构底部的吸力桶，所述导向管与所述钢桩一一对应，所述传感器用于监测钢桩与其他钢桩和/或导向管之间的距离；
所述控制设备包括设置于平台上的平台显示器，平台显示器与传感器和插板控制组件远程连接，控制设备还包括可以与传感器和插板控制组件实现远程连接的设备，从而实现远距离自动化操作，减少人员下水频率，降低劳动强度，提高效率和安全性，通过科技手段实现对工作环境的改变。
在一些实施方式中，所述主结构包括多根主支撑腿，所述吸力桶与所述主支撑腿的底部连接，所述导向管通过连接组件与主支撑腿连接，所述连接组件包括两个子连接组件，两个子连接组件分别与导向管的上部和下部连接，所述规导组件与所述子连接组件对应设置，
所述子连接组件包括连杆和基座，所述连杆的两侧端部分别与主支撑腿和基座连接，所述导向管与所述基座连接，通过基座的设置不仅能够加强主结构与导向管之间的连接，也能够便于人员对规导组件进行维修，所述基座上围绕导向管以及导向管上的规导组件设置围栏，围栏便于对规导组件起到保护作用，也能够对进行维修的人员进行保护，提升进行维修的人员的安全性。
在一些实施方式中，所述连接组件包括连接板和斜撑，两个子连接组件分别设置于设置于连接板上下两侧，
所述斜撑的上下两侧端部分别与导向管和主支撑腿连接，所述斜撑与所述连接板连接，且所述斜撑两侧的所述连接板上分别设有一个直角三角形，两个直角三角形的斜面均与所述斜撑平行，所述连杆与所述连接板连接，通过连接板和斜撑的设置能够进一步增强主结构与导向管之间的连接。
在一些实施方式中，规导组件还包括多个安装座，安装座与插板一一对应，所述导向管上环向设置多个通孔，且每个通孔处设置一个安装座，安装座上设有插板槽，所述插板槽与所述通孔连通形成移动槽，所述插板嵌设于所述移动槽内，所述插板的外侧端部与插板控制组件连接，所述插板的内侧端部与钢桩的外侧壁接触，通过插板控制组件可控制所述插板沿着移动槽移动。插板控制组件控制插板的***深度以适应不同外径和/或不同形状的钢桩。
在一些实施方式中，所述安装座包括两块并排设置的侧板和一块底板，底板***通孔内且其底面与所述通孔的孔壁连接，两块所述侧板的底面与所述底板连接，两块所述侧板关于所述插板对称分布，每块所述侧板的内侧壁上设有第一凸条、第二凸条、第三凸条、第四凸条以及第五凸条，所述第一凸条、第三凸条以及第四凸条由上向下且相互平行设置，所述第二凸条的上下两侧端面分别与第一凸条和第三凸条连接，所述第五凸条的上下两侧端面分别与第四凸条和底板连接，所述侧板上第一凸条的下方且避开第二凸条、第三凸条、第四凸条以及第五凸条设置多个孔，利用凸条限位插板，减少插板与侧板的接触面积，降低滑动摩擦力，更易于插板的滑动控制。
在一些实施方式中，
所述底板的底面与导向管的外侧壁之间设有加强板用以增强底板与导向管之间的连接强度。
在一些实施方式中，
每个所述导向管上设置的传感器的数量与其他导向管的数量相等，且所述传感器设置于传感器对应的导向管的中心轴与当前导向管的中心轴所在的平面上；
所述传感器采用激光传感器。
在一些实施方式中，海上风电导管架插桩自动化控制***的运行方法包括如下步骤：
S01、将第一根钢桩吊入其中一根导向管中，开始打桩操作；
S02、打桩过程中其他导向管上的传感器感应与当前钢桩之间的距离，并实时上传给控制设备；
S03、控制设备根据其接收到的数据信息进行计算对比，若连续获取的数据信息保持不变则钢桩保持垂直状态，直至打桩操作均完成，进入S05；反之则反应钢桩发生倾斜，进入S04；
S04、控制设备控制规导组件调整钢桩的垂直状态，继续执行S02和S03；
S05、以完成打桩操作的钢桩为参照物，将其他钢桩吊入对应的导向管中进行打桩操作进入S06；
S06、打桩过程中该导向管上的传感器感应当前钢桩与参照物之间的距离并实时反馈给控制设备，进入S07；
S07、控制设备将接收到的距离与其中预先置入的距离阈值进行对比，
若接收到的距离在距离阈值内，且连续接收到的距离保持不便则不调整规导组件，钢桩保持垂直状态且距离满足设计需求，钢桩按照当前状态进行打桩操作，直至打桩操作完成；
若接收到的距离不在距离阈值内和/或连续接收到的距离发生变化，则控制设备控制规导组件调整钢桩的状态，钢桩的状态包括钢桩的垂直状态、钢桩与参照物之间的距离中的一个或多个，然后继续执行S06；
循环执行S05-S07直至所需要进行打桩操作的钢桩均完成打桩操作。
在一些实施方式中，
海上风电导管架插桩自动化控制***运行前采用浮吊船将导管架打桩平台吊至打桩海域，导管架打桩平台在自身重力作用下下沉至海床；
所述规导组件调整钢桩的垂直状态的过程为：启动插板上的子控制组件，分别控制两个子控制组件，通过子控制组件顶推插板，利用插板倾斜设置的顶部调整钢桩的垂直度；
所述规导组件调整钢桩与参照物之间的距离的过程为：启动插板上的子控制组件，控制两个子控制组件同步运行，通过子控制组件顶推插板平移，调整钢桩与参照物之间的距离。
本发明所述的海上风电导管架插桩自动化控制***有效的提升可打桩操作的自动化控制需求，能够更好的满足设计要求。
附图说明
图1为本发明的一些实施方式中导管架打桩平台的主视图；
图2为本发明的一些实施方式中导管架打桩平台上导向管处的机构示意图；
图3为本发明的一些实施方式中规导组件的结构示意图；
图4为本发明的一些实施方式中安装座的剖面结构示意图；
图5为本发明的一些实施方式中导向管和传感器的布局图。
具体实施方式
结合图1至图5所示的内容，本实施例中提出一种海上风电导管架插桩自动化控制***，海上风电导管架插桩自动化控制***设置于导管架打桩平台上，导管架打桩平台包括主结构1、设置于主结构1上部的平台2、竖向设置于主结构1下部的四个导向管3以及设置于主结构1底部的吸力桶4，四根导向管3分别设置在四边形结构的四个角上，海上风电导管架插桩自动化控制***包括设置于导向管3上的传感器9和规导组件、与传感器9和规导组件连接的控制设备，
导向管3用于***钢桩10，并对钢桩10的行进方向进行引导，导向管3为整段长套筒式结构；
每个导向管3上设有多个传感器9，传感器9用于监测其所在导向管3至其他导向管3或其他导向管3中***的钢桩10之间的距离，传感器9与规导组件对应设置；
规导组件用于控制钢桩10的垂直度和间距，规导组件包括插板801和插板控制组件802，插板801的顶部沿钢桩10至导向管3管壁的方向由低至高倾斜设置；插板控制组件802包括两个沿竖直方向分布的子控制组件，子控制组件与插板801铰接，子控制组件控制插板801穿过导向管3作用于钢桩10上，子控制组件可以为现有的液压、气动、以及电动控制的伸缩设备中的一种或多种；
控制设备用于控制传感器9和插板控制组件的工作状态，控制设备包括设置于平台2上的平台显示器，平台显示器与传感器和插板控制组件远程连接，控制设备还包括可以与传感器和插板控制组件实现远程连接的设备，从而实现远距离自动化操作，减少人员下水频率，降低劳动强度，提高效率和安全性，通过科技手段实现对工作环境的改变。
主结构1包括多根主支撑腿101，吸力桶4与主支撑腿101的底部连接，导向管3通过连接组件与主支撑腿101连接，连接组件包括两个子连接组件，两个子连接组件分别与导向管3的上部和下部连接，且规导组件与子连接组件一一对应，每个子连接组件上设置一组传感器，一组传感器中包括多个传感器9，同一导向管3上的一组传感器用于监测其所在导向管3至其他导向管3之间的距离，另一组传感器用于监测其他导向管3中***的钢桩10之间的距离，传感器9与规导组件对应设置，其中传感器9采用激光传感器，其中传感器9采用激光传感器。
子连接组件包括连杆601和基座602，连杆601的两侧端部分别与主支撑腿101和基座602连接，导向管3与基座602连接，基座602上围绕导向管3以及导向管3上的规导组件设置围栏603。
连接组件包括连接板501和斜撑502，两个子连接组件分别设置于设置于连接板501上下两侧，斜撑502的上下两侧端部分别与导向管3和主支撑腿101连接，斜撑502与连接板501连接，且斜撑502两侧的连接板501上分别设有一个直角三角形，两个直角三角形的斜面均与斜撑502平行，连杆601与连接板501连接。
规导组件还包括多个安装座7，安装座7与插板801一一对应，导向管3上多个环向均匀设置通孔，且每个通孔处设置一个安装座7，安装座7上设有插板槽，插板槽与通孔连通形成移动槽，插板801嵌设于移动槽内，插板801的外侧端部与子控制组件连接，插板801的内侧端部与钢桩10的外侧壁接触，通过子控制组件可控制插板801沿着移动槽移动。子控制组件控制插板801的***深度以适应不同外径和/或不同形状的钢桩10。
装座7包括两块并排设置的侧板702和一块底板708，底板708***通孔内且其底面与通孔的孔壁连接，两块侧板702的底面与底板708连接，两块侧板702关于插板801对称分布，每块侧板702的内侧壁上设有第一凸条703、第二凸条704、第三凸条705、第四凸条706以及第五凸条707，第一凸条703、第三凸条705以及第四凸条706由上向下且相互平行设置，第二凸条704的上下两侧端面分别与第一凸条703和第三凸条705连接，第五凸条707的上下两侧端面分别与第四凸条706和底板708连接，侧板702上第一凸条703的下方且避开第二凸条704、第三凸条705、第四凸条706以及第五凸条707设置多个孔710。
底板708的底面与导向管3的外侧壁之间设有加强板709用以增强底板708与导向管3之间的连接强度。
上述传感器9一般设置于安装传感器9的导向管3与传感器9所监测的导向管3或所监测的钢桩10的连线上。
采用如图5所示的布局布设的导向管和传感器为例进行下述操作：
采用浮吊船将导管架打桩平台吊至打桩海域，导管架打桩平台在自身重力作用下下沉至海床，并事先向控制设备中置入打桩的设计方案，设计方案中包括各钢桩之间的距离阈值，海上风电导管架插桩自动化控制***的运行方法包括如下步骤：
S01、将第一根钢桩吊入其中1#导向管中，开始打桩操作；
S02、打桩过程中2#导向管、3#导向管、4#导向管上的传感器感应与当前钢桩之间的距离，并实时上传给控制设备；
S03、控制设备根据其接收到的数据信息进行计算对比，若连续获取的数据信息保持不变则钢桩保持垂直状态，保持该状态直至打桩操作均完成，进入S05；反之则反应钢桩发生倾斜，进入S04；
S04、控制设备控制规导组件调整钢桩的垂直状态，继续执行S02和S03；
S05、以完成打桩操作的钢桩为参照物，将其他钢桩吊入对应的导向管中进行打桩操作进入S06；
S06、打桩过程中该导向管上的传感器感应当前钢桩与参照物之间的距离并实时反馈给控制设备，进入S07；
S07、控制设备将接收到的距离与其中预先置入的距离阈值进行对比，
若接收到的距离在距离阈值内，且连续接收到的距离保持不便则不调整规导组件，钢桩保持垂直状态且距离满足设计需求，钢桩按照当前状态进行打桩操作，直至打桩操作完成；
若接收到的距离不在距离阈值内和/或连续接收到的距离发生变化，则控制设备控制规导组件调整钢桩的状态，钢桩的状态包括钢桩的垂直状态、钢桩与参照物之间的距离中的一个或多个，然后继续执行S06；
循环执行S05-S07直至所需要进行打桩操作的钢桩均完成打桩操作。
上述规导组件调整钢桩的垂直状态的过程为：启动所有导向管3的上部和下部的子控制组件，通过传感器9测量数据，反馈到控制设备，然后控制设备操控插板控制组件802，使得同一插板801上的两个控制组件进行不同步运行进而控制插板801发生旋转，从而实现利用插板801倾斜设置的顶部调整钢桩的垂直度的目的；
规导组件调整钢桩与参照物之间的距离的过程为：启动所有导向管3的上部和下部的子控制组件，通过传感器9测量数据，反馈到控制设备，然后控制设备操控插板控制组件802控制每个插板801上的两个子控制组件同步运行，同一插板801上的两个子控制组件同步顶推插板801平移，实现调整钢桩与参照物之间的距离的目的。
上述未尽事宜均可直接采用现有技术实现，因此在此不做赘述。
上述插板801的形状也可按需改变。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海上风电导管架插桩自动化控制***，海上风电导管架插桩自动化控制***设置于导管架打桩平台上，导管架打桩平台上竖向设置的多根导向管(3)，其特征在于，包括设置于导向管(3)上的传感器(9)和规导组件、与传感器(9)和规导组件连接的控制设备，
所述导向管(3)用于***钢桩(10)，并对钢桩(10)的行进方向进行引导；
所述传感器(9)用于监测***不同导向管(3)的钢桩(10)之间的距离，和/或钢桩(10)与其他导向管(3)之间的距离，所述传感器(9)与所述规导组件对应设置；
所述规导组件用于控制钢桩(10)的垂直度和间距，所述规导组件包括插板(801)和插板控制组件(802)，插板控制组件(802)与插板(801)铰接，插板控制组件(802)控制插板(801)穿过导向管(3)作用于钢桩(10)上，所述插板(801)的顶部沿钢桩(10)至导向管(3)管壁的方向由低至高倾斜设置；所述插板控制组件(802)包括两个沿竖直方向分布的子控制组件；
所述控制设备用于控制所述传感器(9)和所述插板控制组件的工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，
所述导向管(3)为整段长套筒式结构，
所述导管架打桩平台包括主结构(1)、设置于主结构(1)上部的平台(2)、设置于主结构(1)下部的导向管(3)以及设置于主结构(1)底部的吸力桶(4)，所述导向管(3)与所述钢桩(10)一一对应，所述传感器(9)用于监测钢桩与其他钢桩和/或导向管(3)之间的距离；
所述控制设备包括设置于平台上的平台显示器，平台显示器与传感器(9)和插板控制组件远程连接。
3.根据权利要求1所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，所述主结构(1)包括多根主支撑腿(101)，所述吸力桶(4)与所述主支撑腿(101)的底部连接，所述导向管(3)通过连接组件与主支撑腿(101)连接，所述连接组件包括两个子连接组件，两个子连接组件分别与导向管(3)的上部和下部连接，所述规导组件与所述子连接组件对应设置，
所述子连接组件包括连杆(601)和基座(602)，所述连杆(601)的两侧端部分别与主支撑腿(101)和基座(602)连接，所述导向管(3)与所述基座(602)连接，所述基座(602)上围绕导向管(3)以及导向管(3)上的规导组件设置围栏(603)。
4.根据权利要求3所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，所述连接组件包括连接板(501)和斜撑(502)，两个子连接组件分别设置于设置于连接板(501)上下两侧，
所述斜撑(502)的上下两侧端部分别与导向管(3)和主支撑腿(101)连接，所述斜撑(502)与所述连接板(501)连接，且所述斜撑(502)两侧的所述连接板(501)上分别设有一个直角三角形，两个直角三角形的斜面均与所述斜撑(502)平行，所述连杆(601)与所述连接板(501)连接。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，规导组件还包括多个安装座(7)，安装座(7)与插板(801)一一对应，所述导向管(3)上环向设置多个通孔，且每个通孔处设置一个安装座(7)，安装座(7)上设有插板槽，所述插板槽与所述通孔连通形成移动槽，所述插板(801)嵌设于所述移动槽内，所述插板(801)的外侧端部与插板控制组件(802)连接，所述插板(801)的内侧端部与钢桩(10)的外侧壁接触，通过插板控制组件(802)可控制所述插板(801)沿着移动槽移动。
6.根据权利要求5所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，所述安装座(7)包括两块并排设置的侧板(702)和一块底板(708)，底板(708)***通孔内且其底面与所述通孔的孔壁连接，两块所述侧板(702)的底面与所述底板(708)连接，两块所述侧板(702)关于所述插板(801)对称分布，每块所述侧板(702)的内侧壁上设有第一凸条(703)、第二凸条(704)、第三凸条(705)、第四凸条(706)以及第五凸条(707)，所述第一凸条(703)、第三凸条(705)以及第四凸条(706)由上向下且相互平行设置，所述第二凸条(704)的上下两侧端面分别与第一凸条(703)和第三凸条(705)连接，所述第五凸条(707)的上下两侧端面分别与第四凸条(706)和底板(708)连接，所述侧板(702)上第一凸条(703)的下方且避开第二凸条(704)、第三凸条(705)、第四凸条(706)以及第五凸条(707)设置多个孔(710)。
7.根据权利要求6所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，
所述底板(708)的底面与导向管(3)的外侧壁之间设有加强板(709)用以增强底板(708)与导向管(3)之间的连接强度。
8.根据权利要求1所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，
每个所述导向管(3)上设置的传感器的数量与其他导向管(3)的数量相等，且所述传感器设置于传感器对应的导向管(3)的中心轴与当前导向管的中心轴所在的平面上；
所述传感器采用激光传感器。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，海上风电导管架插桩自动化控制***的运行方法包括如下步骤：
S01、将第一根钢桩吊入其中一根导向管(3)中，开始打桩操作；
S02、打桩过程中其他导向管(3)上的传感器感应与当前钢桩之间的距离，并实时上传给控制设备；
S03、控制设备根据其接收到的数据信息进行计算对比，若连续获取的数据信息保持不变则钢桩保持垂直状态，直至打桩操作均完成，进入S05；反之则反应钢桩发生倾斜，进入S04；
S04、控制设备控制规导组件调整钢桩的垂直状态，继续执行S02和S03；
S05、以完成打桩操作的钢桩为参照物，将其他钢桩吊入对应的导向管(3)中进行打桩操作进入S06；
S06、打桩过程中该导向管(3)上的传感器感应当前钢桩与参照物之间的距离并实时反馈给控制设备，进入S07；
S07、控制设备将接收到的距离与其中预先置入的距离阈值进行对比，
若接收到的距离在距离阈值内，且连续接收到的距离保持不便则不调整规导组件，钢桩保持垂直状态且距离满足设计需求，钢桩按照当前状态进行打桩操作，直至打桩操作完成；
若接收到的距离不在距离阈值内和/或连续接收到的距离发生变化，则控制设备控制规导组件调整钢桩的状态，钢桩的状态包括钢桩的垂直状态、钢桩与参照物之间的距离中的一个或多个，然后继续执行S06；
循环执行S05-S07直至所需要进行打桩操作的钢桩均完成打桩操作。
10.根据权利要求9所述的一种海上风电导管架插桩自动化控制***，其中，
海上风电导管架插桩自动化控制***运行前采用浮吊船将导管架打桩平台吊至打桩海域，导管架打桩平台在自身重力作用下下沉至海床；
所述规导组件调整钢桩的垂直状态的过程为：启动插板(801)上的子控制组件，分别控制两个子控制组件，通过子控制组件顶推插板(801)，利用插板(801)倾斜设置的顶部调整钢桩的垂直度；
所述规导组件调整钢桩与参照物之间的距离的过程为：启动插板(801)上的子控制组件，控制两个子控制组件同步运行，通过子控制组件顶推插板(801)平移，调整钢桩与参照物之间的距离。
Priority Applications (1)
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| CN202310493626.XA CN116575453A (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种海上风电导管架插桩自动化控制*** |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202310493626.XA CN116575453A (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种海上风电导管架插桩自动化控制*** |
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| Publication Number | Publication Date |
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ID=87540605
Family Applications (1)
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| CN202310493626.XA Pending CN116575453A (zh) | 2023-05-04 | 2023-05-04 | 一种海上风电导管架插桩自动化控制*** |
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- 2023-05-04 CN CN202310493626.XA patent/CN116575453A/zh active Pending
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