液压斜推式海上风机安装系统技术方案

本发明专利技术涉及一种液压斜推式海上风机安装系统，包括风机安装船，甲板尾部竖直安装尾部支柱，尾部支柱上设置尾部轨道；旋转装置，包括齿轮升降装置、旋转臂和机械手，齿轮升降装置沿尾部轨道上下滑动，旋转臂的一端与齿轮升降装置铰接；液压系统，包括液压动力装置和液压底座、以及与液压底座铰接的液压杆，液压杆顶端与旋转臂铰接，液压动力装置驱动液压杆伸缩，推动旋转臂旋转；风机排列升降装置，风机整体水平排列于风机排列升降装置上，机械手抱举风机的塔筒。本发明专利技术的机械手抱举风机塔筒后，液压系统向上推动旋转臂绕尾部横梁旋转，同时尾部横梁可沿尾部轨道上下移动，旋转臂两端协同作业，可以有效的缩短完成一台海上风机的安装时间。

【技术实现步骤摘要】
液压斜推式海上风机安装系统
本专利技术涉及海上风机安装
，具体涉及一种液压斜推式海上风机安装系统。
技术介绍
随着全球海上风电开发建设的持续升温，亚太地区对于海上风机安装船的需求也在与日俱增。目前海上风机安装方式主要有分体吊装和整体吊装两种。分体吊装方案中先安装海上基础，再吊装风机塔筒，最后完成机舱和叶片安装。分体吊装海上作业时间长，安装对天气条件极其敏感，但对风电安装船的起吊能力要求不高。整体吊装方式是将塔架、机舱和叶片在陆地上组装好，利用船舶运输到安装现场，采用“一体式”的整体起吊安装到基础上，可减少海上的高空作业，因而海上安装的时间不长，但对海上安装船的起吊能力和机组运输能力提出了很高的要求，一次出海可安装的风机数量在1-2台，数量不多，且风机的竖直安放运输导致船舶重心较高。由上可见，传统的分段吊装和整体吊装安装方式效率低，作业时间长，对天气条件极其敏感，增加了工期的不确定性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种液压斜推式海上风机安装系统，它能提高海上风机安装效率、降低安装风险和成本。本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：一种液压斜推式海上风机安装系统，包括：风机安装船，所述风机安装船的甲板尾部竖直安装尾部支柱，尾部支柱上沿轴向设置尾部轨道；旋转装置，包括齿轮升降装置、旋转臂和机械手，所述齿轮升降装置能够沿所述尾部轨道上下滑动，所述旋转臂的一端与所述齿轮升降装置铰接，所述机械手安装于所述旋转臂上；液压系统，包括安装于甲板上的液压动力装置和液压底座、以及与所述液压底座铰接的液压杆，所述液压杆顶端与所述旋转臂的另一端铰接，所述液压动力装置驱动所述液压杆沿轴向伸缩，推动所述旋转臂旋转；风机排列升降装置，安装于所述风机安装船的甲板上，等待安装的风机整体水平排列于所述风机排列升降装置上，所述机械手用于抱举所述风机的塔筒。上述方案中，所述尾部支柱有两根，对称设置于甲板的左舷和右舷；所述齿轮升降装置有两个，分别在两个尾部支柱上移动，两个齿轮升降装置之间通过尾部横梁连接。上述方案中，所述齿轮升降装置包括固定架和安装于所述固定架两侧的齿轮，所述固定架内安装有用于驱动所述齿轮转动的电机；所述固定架与所述尾部横梁固定连接。上述方案中，所述旋转臂、液压底座、液压杆的数量均为两个，分别关于船体中纵剖面对称布置；所述旋转臂的一端与所述尾部横梁铰接、另一端与所述液压杆铰接；所述机械手设置于两个旋转臂之间。上述方案中，所述机械手包括相互铰接的上机械手和下机械手，所述上机械手和下机械手均为圆弧形；两个旋转臂上的机械手关于船体中纵剖面对称设置；两个对称设置的机械手为一组，合拢状态为一个完整的圆形。上述方案中，所述机械手有五组，沿所述旋转臂均布排列，位于端部的两组机械手分别对应风机塔筒5m和50m高度段。上述方案中，所述液压杆包括从外到内依次套装的一级液压杆、二级液压杆和三级液压杆，所述一级液压杆的底端与所述液压底座铰接，所述三级液压杆的顶端通过连杆与所述旋转臂铰接。上述方案中，所述风机排列升降装置包括竖直安装于所述风机安装船甲板上的船中支柱，所述船中支柱沿轴向设置第一轨道，所述第一轨道上设置若干与所述第一轨道适配的风机升降器，所述风机升降器包括滑块和悬臂梁，所述滑块一侧设置第二齿轮，所述滑块内设电机驱动所述第二齿轮沿所述第一轨道上下移动；所述悬臂梁垂直于所述船中支柱，所述悬臂梁的端部安装固定夹。上述方案中，所述风机排列升降装置两个为一组，对称布置于所述风机安装船的左舷和右舷；所述风机安装船沿船长方向安装若干组所述风机排列升降装置。上述方案中，所述船中支柱的顶端和底端均安装有旋转收纳装置，所述旋转收纳装置与所述船中支柱同轴设置并能够绕中心轴旋转，所述旋转收纳装置沿周向均匀设置若干第二轨道，所述第二轨道的数量与所述升降机的数量相等，所述第二轨道与第一轨道的结构相同且能够与第一轨道对接。本专利技术的有益效果在于：1.优化安装步骤，提高安装效率。本专利技术的液压斜推式海上风机安装系统主要包括风机安装船、旋转装置、液压系统和风机排列升降装置，机械手抱举风机塔筒后，液压系统向上推动旋转臂绕尾部横梁旋转，同时尾部横梁可沿尾部轨道上下移动，旋转臂两端协同作业，最终完成风机的竖立和安装对接。这种安装方式可以有效的缩短完成一台海上风机的安装时间：传统分段吊装完成一台海上风机的安装大约需要12小时；而采用液压斜推式整体安装的方法，假设平均每小时斜推进程s＝10m，风机重心从安装前到安装后的位移为L＝47m，定位对接需要2h，则整个安装过程可在7小时内完成。2.多组机械手抱举风机，提高安装稳定性。海上风机安装受海况影响较大，高空作业的安装稳定性直接影响到风机的使用寿命。利用五组机械手将风机塔筒5m至50m高度段抱住，为防止机械手作用力使风机塔筒表面变形和油漆脱落，在每个机械手内部预垫橡胶材料，同时可以提高摩擦力。风机整体重心位于45m高处，机械手的抱举范围能涵盖风机重心，五组机械手同时作用，使风机安装过程中的固定更加牢固；风机从水平状态到竖直状态，比原安装方式风机一直处于竖直状态下的受风面积减小，重心降低，提高了安装过程中的稳定性。3.智能安装控制，对接更加高效精确。机械手抱举风机后，通过智能控制系统，使液压臂和尾部横梁协同作业，使风机整体重心在斜推安装过程中沿着安装前后重心位置的连线移动，即以重心变化做功最小的方式协同作业，完成风机的斜推安装，智能化的控制能节省斜推时间和安装时的能耗、提高安装的精确程度。4.风机升降器，实现了风机的垂向分层排布。一台海上风机由四组风机升降器实现其运输中的固定，风机升降器可沿船中支柱上升下降，四组风机升降器的运用可以实现整体海上风机在船舶上的垂向分层排布，大大节约了空间。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术液压斜推式海上风机安装系统的整体结构示意图；图2是图1所示的液压斜推式海上风机安装系统的尾部支柱结构示意图；图3是图1所示的液压斜推式海上风机安装系统的旋转装置结构示意图；图4是图3所示的旋转装置的齿轮升降装置的结构示意图；图5是图3所示的旋转装置的机械手结构示意图；图6是图1所示的液压斜推式海上风机安装系统的液压系统的结构示意图；图7是图1所示的液压斜推式海上风机安装系统的风机排列升降装置结构示意图；图8是图7所示的风机排列升降装置的风机升降器结构示意图；图9是图1所示的液压斜推式海上风机安装系统的风机垂向分层排布侧视图；图10是图1所示的液压斜推式海上风机安装系统的作业状态主视图。图中：10、风机安装船；20、尾部支柱；21、尾部轨道；30、旋转装置；31、齿轮升降装置；311、固定架；312、第一齿轮；32、旋转臂；33、机械手；331、上机械手；332、下机械手；34、尾部横梁；35、连杆；40、液压系统；41、液压动力装置；42、液压底座；43、液压杆；431、一级液压杆；432、二级液压杆；433、三级液压杆；50、风机排列升降装置；51、船中支柱；511、第一轨道；52、风机升降器；521、第二齿轮；522、滑块；523、悬臂梁；524、推进器；525、固定夹；53、旋转收纳装置；531、第二轨道；54、套筒；6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压斜推式海上风机安装系统，其特征在于，包括：风机安装船，所述风机安装船的甲板尾部竖直安装尾部支柱，尾部支柱上沿轴向设置尾部轨道；旋转装置，包括齿轮升降装置、旋转臂和机械手，所述齿轮升降装置能够沿所述尾部轨道上下滑动，所述旋转臂的一端与所述齿轮升降装置铰接，所述机械手安装于所述旋转臂上；液压系统，包括安装于甲板上的液压动力装置和液压底座、以及与所述液压底座铰接的液压杆，所述液压杆顶端与所述旋转臂的另一端铰接，所述液压动力装置驱动所述液压杆沿轴向伸缩，推动所述旋转臂旋转；风机排列升降装置，安装于所述风机安装船的甲板上，等待安装的风机整体水平排列于所述风机排列升降装置上，所述机械手用于抱举所述风机的塔筒。

【技术特征摘要】
1.一种液压斜推式海上风机安装系统，其特征在于，包括：风机安装船，所述风机安装船的甲板尾部竖直安装尾部支柱，尾部支柱上沿轴向设置尾部轨道；旋转装置，包括齿轮升降装置、旋转臂和机械手，所述齿轮升降装置能够沿所述尾部轨道上下滑动，所述旋转臂的一端与所述齿轮升降装置铰接，所述机械手安装于所述旋转臂上；液压系统，包括安装于甲板上的液压动力装置和液压底座、以及与所述液压底座铰接的液压杆，所述液压杆顶端与所述旋转臂的另一端铰接，所述液压动力装置驱动所述液压杆沿轴向伸缩，推动所述旋转臂旋转；风机排列升降装置，安装于所述风机安装船的甲板上，等待安装的风机整体水平排列于所述风机排列升降装置上，所述机械手用于抱举所述风机的塔筒。2.根据权利要求1所述的液压斜推式海上风机安装系统，其特征在于，所述尾部支柱有两根，对称设置于甲板的左舷和右舷；所述齿轮升降装置有两个，分别在两个尾部支柱上移动，两个齿轮升降装置之间通过尾部横梁连接。3.根据权利要求2所述的液压斜推式海上风机安装系统，其特征在于，所述齿轮升降装置包括固定架和安装于所述固定架两侧的齿轮，所述固定架内安装有用于驱动所述齿轮转动的电机；所述固定架与所述尾部横梁固定连接。4.根据权利要求2或3所述的液压斜推式海上风机安装系统，其特征在于，所述旋转臂、液压底座、液压杆的数量均为两个，分别关于船体中纵剖面对称布置；所述旋转臂的一端与所述尾部横梁铰接、另一端与所述液压杆铰接；所述机械手设置于两个旋转臂之间。5.根据权利要求4所述的液压斜推式海上风机安装系统，其特征在于，所述机械手包括相互铰接的上机械手和下机械手，所述上机械手和下机械...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱凌，陈明胜，邓旭，杜慧子，陈恬曦，王佳月，于金恒，邹梅艳，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42