[发明专利]海上风机单桩基础导向扶正机构

说明书

技术领域

本发明涉及海上风电场安装设备，尤其涉及一种海上风机单桩基础导向扶正机构。

背景技术

20世纪70年代石油危机以后，开始了风能利用的新时代。在一些地理位置不错的陆地上，风能的开发具有一定的经济价值，而人们在另外一个前沿，发现开发风力发电的经济性也相当不错：海上风能。世界上很多国家开始制定计划，考虑开发海上风电场，有的已经付诸实践。海上风电场的风速高于陆地风电场的风速，而且海上风力资源丰富，因此开发和设计适合海域特点的海上风机安装设备很有必要。

目前海上风机采用的基础形式和结构不尽相同，常用的主要有混凝土基础、三脚架基础、重力+钢筋基础、单桩基础等。单桩基础是一壁厚为30～70mm，长约为50m，直径4～6m，平均质量约为250t的圆柱形钢管，它是由钢板焊接而成，因它的结构简单、安装容易而被业内多数风电场安装项目中使用。单桩基础目前已经成为安装风力发电机的“半标准”方法，被广泛地应用于Horns Rev，Utgrunden，Arklow Bank，Scroby Sands及Kentish Flats等风电场。

海上风机基础在打入海床的过程中发生倾斜可能的原因主要有以下几方面，一是受到来自于打桩锤的偏转力矩或偏心载荷的作用，当打桩锤的桩帽与桩基的桩顶接触发生错位时就会产生偏心载荷或是偏转力矩；二是当桩基在打入海床时遇到坚硬物体时，如鹅卵石等，桩基也会发生偏斜；三是遇到水平方向的力，如由于海浪、潮汐或是海流等引起的水平作用力或转矩，这些都会使得桩基发生偏斜，当然随着桩基的不断打入海床内部，土壤产生的摩擦推力也不断增加，桩基发生偏斜的机率也会随之降低，这时扶正及导向机构作用也就不那么明显了，但是，在打桩初期扶正及导向机构还是非常必要的，一方面它为桩基提供必要的导向，由于单桩基础长度一般都在5米左右，比较长，直径最大可达6.5米，重量一般都超过150吨，重量较大，即使桩基在自重的作用下插入海床，但这个深度土壤提供的摩擦力还不足以维持保证桩基沿着竖直方向向下运动；另一方面，当在打桩过程中遇到偏转力矩或偏心力时桩基发生倾斜时，因此需要通过扶正及导向机构的调整结构可以达到纠偏的目的。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有产品存在的上述缺点，而提供一种海上风机单桩基础导向扶正机构，其利用液压缸驱动控制，对海上风机单桩桩基安装过程中起到夹持、导向和扶正的作用，确保打桩锤在打桩过程中桩基垂直于打入海床，防止桩基在打桩过程中发生偏斜，保证风机正常运转，提高风力发电效率。

本发明的目的是由以下技术方案实现的。

本发明海上风机单桩基础导向扶正机构，其特征在于，包括机架1、夹持和导向机构2、水平调整机构3以及垂直调整机构4；该机架1固定在作业船体上，水平调整机构3和垂直调整机构4设置在机架1上，夹持和导向机构2与垂直调整机构4连接。

前述的海上风机单桩基础导向扶正机构，其中机架1是由一断面呈T字形的支架11以及一断面呈ㄇ字形的底架12构成的桁架结构，该断面呈T字形的支架11设置在断面呈ㄇ字形的底架12靠近开口的一端，该断面呈ㄇ字形的底架12的封闭端设有销轴孔121，该销轴孔121供垂直调整机构4的尾端固定；该支架11顶端设有吊耳111、112，且底架12中部设有吊耳122、123。

前述的海上风机单桩基础导向扶正机构，其中夹持和导向机构2包括手架21、两个活动钳子22和23、四个导向轮和两个夹持液压缸25、26；该手架21的顶部与垂直调整机构4的伸缩臂通过螺栓连接，手架21内侧对应设有导向轮213、214；该两个活动钳子22、23中部通过销轴与手架21开口的两端销轴孔211、212连接，使活动钳子22、23能够分别围绕穿设在销轴孔211、212内的销轴转动，该活动钳子22、23的前端内侧分别对应设有导向轮221、231，且活动钳子22、23的顶面分别设有护栏222、232；夹持液压缸25活塞端通过销轴与手架21一侧中部连接，夹持液压缸25缸体端通过销轴与活动钳子22后端销轴孔连接，夹持液压缸26活塞端通过销轴与手架21另一侧中部连接，夹持液压缸26缸体端通过销轴与活动钳子23后端的销轴孔连接。