[实用新型]一种适用于海上单桩式风机安装的主动式阻尼装置

说明书

一种适用于海上单桩式风机安装的主动式阻尼装置，属于海洋工程技术领域。质量块通过弹簧与塔筒内壁连接，阻尼器和力作用器两端均分别连接质量块和塔筒内壁；当塔筒的安装完成时，弹簧和阻尼器开始工作，通过质量块的运动，部分抵消因波浪力引起的塔筒的运动；在合拢之前，力作用器开始工作；根据差分全球定位系统DGPS得到机舱的精确位置，通过力作用器，调整塔筒在水平面内的位置。该主动式阻尼装置的安装，调试均可在陆上机舱组件安装时完成。其组成部件，力作用器，质量块，弹簧，阻尼，及控制器，电动马达，电池，均为成熟的工业产品，容易实施。缩短机舱的海上安装时间，缩减安装时间和成本。

技术领域

本实用新型属于海洋工程技术领域，涉及一种提高海上大型单桩式风机安装效率的机械装置

背景技术

世界上的海上风机，根据其支撑结构型式，可分为固定式和漂浮式。目前已经建成的海上风电场，以固定单桩式支撑结构为主，集中在水深小于30米的浅海。单桩式风机型式简单，安装方便，经济性上有较大优势。由于浅海面积的局限，在欧洲，已有一些国家计划在水深40米以上的海域选址建立单桩式风电场。

单桩式风机的安装方式包括分部吊装和整机吊装，对于大型风机，主流的安装模式是采用自升式安装船运输多台风机。为了有效利用甲板面积，单个叶片，塔架，机舱分别作为独立单元存放。在安装过程中，自升式平台桩腿插入海底，平台提升高于海平面，很大程度上避免了波浪力的影响，给吊机运作提供一个稳固的平台。依次对基础，风机塔筒，风机机舱和叶片四部分进行吊装合拢。

在机舱的吊装过程中，通常采用吊机，通过垂直和水平方向的缆绳来约束机舱的运动，直至机舱底部的圆孔和塔筒完全对齐合拢。吊装过程中，由于湍流风的影响，作用在机舱上的风载荷不断变化，机舱会发生水晃动。同时，单桩因波浪力的影响也会发生振动，进一步引起塔筒顶部的摇动。在合拢过程中，由于位置难以对齐，常常需要多个机组人员手动协助操作，耗费时间较长。随着超大型单桩风机的问世(直径可达8米)，作业水深的进一步增加(超过40 米)，合拢过程中单桩所受的波浪力及塔筒的运动增加，会进一步加剧会海上风电安装成本。

实用新型内容

本实用新型目的在于提出一种供机舱安装合拢使用的辅助装置，使塔筒法兰和机舱底部圆孔的合拢对接操作能够迅速完成。

本实用新型的技术方案：

一种适用于海上单桩式风机安装的主动式阻尼装置，包括安装在塔筒7上的质量块8、弹簧9、阻尼器10、力作用器11、控制器、电动马达和电池，以及安装在机舱5上的传感器(差分全球定位系统DGPS)；

质量块8通过弹簧9与塔筒7内壁连接，阻尼器10和力作用器11两端均分别连接质量块8和塔筒7内壁；质量块8、弹簧9、阻尼器10的选择应根据振动学原理，针对塔筒7结构的一阶固有频率进行优化调整；当塔筒7的安装完成时，弹簧9和阻尼器10开始工作，通过质量块8的运动，部分抵消因波浪力引起的塔筒7的运动；在合拢之前，力作用器11开始工作；根据差分全球定位系统DGPS得到机舱5的精确位置，通过力作用器11，调整塔筒7在水平面内的位置。

所述的质量块8可为固体或液体单元。

所述的阻尼器10的材质可以为橡胶。

所述的力作用器11受到位于塔筒7内的控制器和小型电动马达驱动。

在机舱5合拢前的关键时刻，塔筒7受波浪力影响可能发生较大幅度的平面运动。通过质量块8-弹簧9-阻尼器10，减小塔筒7的平面运动。通过力作用器11的主动控制，根据空中的机舱5的位置来调整塔筒7的位置从而帮助合拢。

当机舱5和塔筒7成功对接，机舱5通过螺栓固定在塔筒7上，关闭主动式力作用器11；而通过质量块8-弹簧9-阻尼器10构成的阻尼系统依然在风机运行中起到关键作用，提高单桩结构的疲劳寿命。