一种海上风电塔筒快速对接方法

技术领域

本发明涉及海上风电塔筒组装技术领域，尤其涉及一种海上风电塔筒快速对接方法。

背景技术

海上风电的蓬勃发展，带动海上塔筒及风机安装的热潮，塔筒是风电机组和基础环间的连接构件，传递上部数百吨重的风机荷载，是实现风电机组维护、输变电等功能所需重要部件。随着我国海上风电规模的不断扩大及深远海风电场的开发，海上风机发电功率大型化，目前已经下线科研样机功率实现20MW级。塔筒也随之向超高、超重、超大方向发展。塔筒直径达到9米，长度达到35米。塔筒法兰上的螺栓孔多达数十个，在进行上下两段塔筒的法兰对接时，塔筒的大直径使得当两段塔筒的中心稍有偏差时，就无法完成螺栓孔的对接，导致螺栓孔的定位、对接耗时长，对接效率低下；另外，塔筒法兰在加工厂预制、吊装上船、海上运输及绑扎、海上吊装等环节易发生变形，进一步增加了海上塔筒吊装时法兰的对接困难度。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种海上风电塔筒快速对接方法，目的在于解决目前海上风电塔筒对接效率低下、法兰形变导致螺栓孔无法对齐等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种海上风电塔筒快速对接方法，用于上、下两段塔筒的对接，上段塔筒和下段塔筒的端部均设有法兰，法兰上设有呈圆周间隔分布的多个螺栓孔，所述快速对接方法包括如下步骤：

将上段塔筒起吊至一定高度；

在上段塔筒的法兰的至少其中两个螺栓孔上各安装一根粗定位销，所述粗定位销的下端朝下穿出所述上段塔筒的法兰，所述粗定位销的下端具有呈锥形的第一插接部；

将安装有所述粗定位销的所述上段塔筒起吊至下段塔筒上方，使所述上段塔筒缓慢下降，令所述粗定位销的第一插接部插入所述下段塔筒的法兰的螺栓孔中，实现粗对接；进而继续使所述上段塔筒缓慢下降，直至所述上段塔筒的法兰的端面与所述下段塔筒的法兰的端面处于刚好接触的临界状态，法兰之间无压力；

在两个法兰的上下对应的螺栓孔中插入固定螺栓，并在所述固定螺栓上旋入螺母，所述螺母不拧紧；

对于存在错边而无法插入所述固定螺栓的螺栓孔，往其中从上往下地插入挤压销，所述挤压销的下端具有呈锥形的第二插接部，通过竖向锤击所述挤压销的顶部，所述第二插接部挤压上下两个螺栓孔对齐；之后将所述挤压销取出，并在对齐后的上下两个螺栓孔内插入所述固定螺栓，并在所述固定螺栓上旋入螺母；

将所述粗定位销拆除，并在所述粗定位销原本的安装位置上安装所述固定螺栓和螺母；全部螺栓孔均安装好所述固定螺栓和螺母后，将所述螺母拧紧，解除所述上段塔筒的起吊，完成上段塔筒和下段塔筒的对接。

优选的，所述粗定位销的上端设有外螺纹段，所述外螺纹段螺纹连接有限位环。

优选的，所述第二插接部的锥度≤1∶10。

优选的，所述挤压销的上端具有呈锥台状的锤击部，所述锤击部下粗上细。

优选的，所述第二插接部与所述锤击部之间为所述挤压销的销身，所述挤压销的销身为圆柱状，所述挤压销的销身的直径大于所述固定螺栓的直径0.2-1mm。

优选的，所述螺栓孔的孔径大于所述固定螺栓的直径3mm。

优选的，所述粗定位销的直径与所述固定螺栓的直径相同。

优选的，在锤击所述挤压销的锤击部时，多次锤击，使所述挤压销逐步下降，直至所述挤压销从上往下完全穿过所述螺栓孔。

优选的，所述上段塔筒的法兰上安装有两根粗定位销，两根粗定位销的安装位置在所述法兰上中心对称。

优选的，在安装所述粗定位销前，先测量所述上段塔筒的法兰上的中心对称的两个螺栓孔的距离，找出与设计值相符的两个螺栓孔，再将所述粗定位销安装在该两个螺栓孔中，在上下对应的螺栓孔中安装所述固定螺栓和螺母时，安装顺序以所述粗定位销为基点，往两侧依次安装。

相对于现有技术，本发明的快速对接方法通过在上段塔筒上预安装至少两根粗定位销，利用所述粗定位销插入所述下段塔筒上法兰的螺栓孔中，快速实现上段塔筒和下段塔筒的粗对接，减少海上风电塔筒吊装法兰对接所需时间提高效率，降低海上风电塔筒安装的施工成本；本发明的快速对接方法还利用所述挤压销插设在存在错边而无法插入所述固定螺栓的螺栓孔中，通过锤击所述挤压销，利用所述挤压销上的第二插销部对所述法兰的螺栓孔产生强大的水平力，使得上下两个法兰的螺栓孔能够对齐，使所述固定螺栓得以顺利安装，解决塔筒法兰在加工厂预制、吊装上船、海上运输及绑扎、海上吊装等环节发生变形所造成的法兰对接难题。

另外，关于本申请中其他可选方案的有益效果在具体实施例中再进一步描述/体现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为所述粗定位销的结构示意图；

图2为所述挤压销的结构示意图；

图3为所述粗定位销安装在所述上段塔筒上的结构示意图；

图4为所述固定螺栓的安装顺序的示意图。

图中：1、上段塔筒；2、下段塔筒；3、法兰；31、螺栓孔；4、粗定位销；41、第一插接部；42、外螺纹段；5、挤压销；51、第二插接部；52、锤击部；6、限位环。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明示出一种海上风电塔筒快速对接方法，用于上、下两段塔筒的对接，上段塔筒1和下段塔筒2的端部均设有法兰3，法兰3上设有呈圆周间隔分布的多个螺栓孔31；所述快速对接方法包括如下步骤：

将上段塔筒1起吊至一定高度，使得所述上段塔筒1上的法兰3离地一定高度，以便在下方空出能够预装粗定位销4的空间；

之后在上段塔筒1的法兰3的至少其中两个螺栓孔31上各安装一根粗定位销4，所述粗定位销4的下端朝下穿出所述上段塔筒1的法兰3，所述粗定位销4的下端具有呈锥形的第一插接部41；本实施例中，所述粗定位销4的数量优选为两根，参考图4，两根粗定位销4的安装位置在所述法兰3上中心对称，如此采用最少数量的粗定位销4即可实现所述上段塔筒1和下段塔筒2的快速粗对接，可减少所述粗定位销4的预装时间，加快工程进度；

参考图3，在完成所述粗定位销4的预装后，将安装有所述粗定位销4的所述上段塔筒1起吊至下段塔筒2上方，使所述上段塔筒1缓慢下降，令所述粗定位销4的第一插接部41插入所述下段塔筒2的法兰3的螺栓孔31中，实现粗对接；进而继续使所述上段塔筒1缓慢下降，直至所述上段塔筒1的法兰3的端面与所述下段塔筒2的法兰3的端面处于刚好接触的临界状态，法兰3之间无压力；此时，所述上段塔筒1仍保持起吊状态，以便于后续对螺栓孔31位置的调节；

值得一提的是，所述第一插接部41呈锥形，因此即使在对接时，上段塔筒1和下段塔筒2的中心稍有偏差，所述第一插接部41也能够插入所述下段塔筒2上法兰3的螺栓孔31，随着所述上段塔筒1逐渐下降，在所述第一插接部41外壁的导向下，所述上段塔筒1的中心与所述下段塔筒2的中心逐渐趋向于对齐。

当所述上段塔筒1和所述下段塔筒2完成粗对接后，所述上段塔筒1上法兰3的螺栓孔31的位置与所述下段塔筒2上法兰3的螺栓孔31的位置基本对应，故在两个法兰3的上下对应的螺栓孔31中插入固定螺栓（未图示），并在所述固定螺栓上旋入螺母（未图示）；而由于存在法兰3在加工厂预制、吊装上船、海上运输及绑扎、海上吊装等环节发生变形的情况，部分螺栓孔31中会无法插入所述固定螺栓，故所述螺母不拧紧，只需要保持所述固定螺栓不从所述螺栓孔31中脱落即可，以便后续对螺栓孔31位置的调节；

当法兰3形变，部分上下对应的螺栓孔31会存在错边，而无法插入所述固定螺栓，对于存在错边而无法插入所述固定螺栓的螺栓孔31，往其中从上往下地插入挤压销5，所述挤压销5的下端具有呈锥形的第二插接部51，通过竖向锤击所述挤压销5的顶部，所述第二插接部51挤压上下两个螺栓孔31对齐；之后将所述挤压销5取出，并在对齐后的上下两个螺栓孔31内插入所述固定螺栓，并在所述固定螺栓上旋入螺母；其中具体的，通过锤击所述挤压销5，利用所述挤压销5上的第二插销部具有锥度的侧壁对所述法兰3的螺栓孔31产生强大的水平力，使得上下两个法兰3的螺栓孔31能够对齐，使所述固定螺栓得以顺利安装；

需要说明的是，所述挤压销5调整所述螺栓孔31的位置，实质上是对法兰3的形状进行微调、规整，使形变后的法兰3趋向于恢复正常。

在完成利用所述挤压销5调整所述螺栓孔31的位置后，将所述粗定位销4拆除，并在所述粗定位销4原本的安装位置上安装所述固定螺栓和螺母；全部螺栓孔31均安装好所述固定螺栓和螺母后，将所述螺母拧紧，解除所述上段塔筒1的起吊，完成上段塔筒1和下段塔筒2的对接。

在一些具体的实施方式中，为便于实现所述粗定位销4在所述上段塔筒1上的预装，参考图1和图3，所述粗定位销4的上端设有外螺纹段42，所述外螺纹段42螺纹连接有限位环6。如此，所述限位环6无法穿过所述螺栓孔31，使得所述粗定位销4无法从所述上段塔筒1的法兰3的螺栓孔31中掉落；

需要强调的是，所述限位环6仅限制所述粗定位销4掉落，而不限制所述粗定位销4上升，如此，一方面当所述粗定位销4的位置没有对应所述下段塔筒2的法兰3上的螺栓孔31，而是对应了所述下段塔筒2的法兰3的上表面时，此时即使所述上段塔筒1下降，所述粗定位销4也不会将所述法兰3挤压得产生形变，防止对所述下段塔筒2的法兰3产生负面影响；另一方面，在后续需要拆除粗定位销4时，只需要直接将所述粗定位销4往上拔起，即可实现拆除，操作简单快捷。另外，为便于取材，所述限位环6可以采用螺母。

值得一提的是，所述粗定位销4的安装结构有助于调整所述上段塔筒1的起吊位置，直至所述上段塔筒1上的所有粗定位销4均插入所述下段塔筒2，此过程能够便于所述上段塔筒1和下段塔筒2的正确对接，且避免对所述上段塔筒1和下段塔筒2造成结构伤害。

在一些具体的实施方式中，参考图2，所述第二插接部51的锥度≤1∶10，如此，该锥度范围可以确保当向下锤击所述挤压销5时，所述挤压销5的第二插接部51对所述螺栓孔31产生的水平力远大于对所述螺栓孔31产生的向下的压力，使所述螺栓孔31水平位移得以调整位置，而避免所述螺栓孔31的边沿被挤压至向下弯曲。

在一些具体的实施方式中，参考图2，所述挤压销5的上端具有呈锥台状的锤击部52，所述锤击部52下粗上细，以便于在锤击所述挤压销5的锤击部52时，多次锤击，使所述挤压销5逐步下降，便于所述挤压销5从上往下完全穿过所述螺栓孔31，所述锤击部52的锥台状有助于避免所述挤压销5卡在所述螺栓孔31中无法脱离的情况发生。

在一些具体的实施方式中，所述螺栓孔31的孔径大于所述固定螺栓的直径3mm，所述粗定位销4的直径与所述固定螺栓的直径相同，所述第二插接部51与所述锤击部52之间为所述挤压销5的销身，所述挤压销5的销身为圆柱状，所述挤压销5的销身的直径大于所述固定螺栓的直径0.2-1mm。如此，确保当所述挤压销5能够穿过上下对应的两个螺栓孔31后，所述固定螺栓能够插入该上下对应的两个螺栓孔31。

另外，所述粗定位销4和所述挤压销5均采用45#钢，淬火处理，硬度HRC40-50；不允许有不规则的和有害的缺陷，销的任何部位不得有毛刺。

在一些具体的实施方式中，参考图4，在安装所述粗定位销4前，先测量所述上段塔筒1的法兰3上的中心对称的两个螺栓孔31的距离，找出与设计值相符的两个螺栓孔31，再将所述粗定位销4安装在该两个螺栓孔31中，在上下对应的螺栓孔31中安装所述固定螺栓和螺母时，安装顺序以所述粗定位销4为基点，往两侧依次安装。

具体地说，法兰3的形变一般是圆度发生改变，例如从圆形变成椭圆形，当然该形变是较为轻微的，肉眼可能无法分辨；通过先在所述上段塔筒1上找出两个符合设计值距离的两个螺栓孔31，在该两个螺栓孔31中安装粗定位销4，在进行粗对接时，利用两个粗定位销4可以找到所述下段塔筒2上两个符合设计值距离的两个螺栓孔31，以所述粗定位销4为基点，靠近所述粗定位销4的螺栓孔31的错边量较小，远离所述粗定位销4的螺栓孔31的错边量较大，参考图4，依照顺序去安装所述固定螺栓，当无法插入所述固定螺栓时，利用所述挤压销5进行整形，从错边量小的螺栓孔31往错边量大的螺栓孔31赶，在对错边量小的螺栓孔31进行整形时，错边量大的螺栓孔31的错边量也会变小，便于后续被所述挤压销5整形。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。