漂浮式自动平衡装置及测风平台 |
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| 申请号 | CN201610513815.9 | 申请日 | 2016-06-30 | 公开(公告)号 | CN106143813A | 公开(公告)日 | 2016-11-23 |
| 申请人 | 三一重型能源装备有限公司; | 发明人 | 陈培洪; 黎新齐; 胡柱; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种漂浮式自动平衡装置，其包括外浮箱、内浮箱以及浮箱导向架。其中，内浮箱设置于外浮箱内，内浮箱通过浮箱导向架与外浮箱连接。该漂浮式自动平衡装置结构简单，能够有效地降低晃动，使得内浮箱能够保证一定的 水 平度要求，可搭载其他设备或仪器进行相应工作。本发明还提供一种测 风 平台，其包括了上述漂浮式自动平衡装置和测风仪。该测风平台能够使施工简单、效率高、周期短、维护简单，成本低，能重复使用，并且测风工作更加平稳，提高测风数据的准确性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种漂浮式自动平衡装置，其特征在于，包括外浮箱(110)、内浮箱(120)以及浮箱导向架(130)，所述内浮箱(120)设置于所述外浮箱(110)内，所述内浮箱(120)通过所述浮箱导向架(130)与所述外浮箱(110)连接。 |
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| 说明书全文 | 漂浮式自动平衡装置及测风平台技术领域[0001] 本发明涉及测风设备领域，具体而言，涉及一种漂浮式自动平衡装置及具有该漂浮式自动平衡装置的测风平台。 背景技术[0002] 海上风电场具有风能资源储量大、开发效率高、环境污染小、不占用耕地等优点。在海上建造风力发电场前，需要在拟建风电场的海域建设海上测风塔，以达到实测风资源数据及相关气象资料，从而确定该海域是否适合建设海上风电场。同时，在海上建造的风力发电装置在运行过程中，也需要测风塔的各种数据。 [0003] 以往的海上测风塔桩基础一般都是通过施工船舶进行打桩，承台与桩进行灌浆连接，施工工艺难度及施工费用都相对较高，施工效率低。以往的测风塔架也是固定式高耸结构，拖航时重心很高，对拖航稳定性不利，增加了拖航难度与成本，且塔身不具备调平功能，只能通过桩基础进行调平，对安装精度要求较高。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种漂浮式自动平衡装置，其结构简单，能够有效地降低晃动，能够保证其搭载的设备或仪器满足一定的水平度要求。 [0006] 本发明的另一目的在于提供一种测风平台，其能够使施工简单、效率高、周期短、维护简单，成本低，能重复使用，并且测风工作更加平稳，提高测风数据的准确性。 [0007] 本发明的实施例是这样实现的： [0008] 一种漂浮式自动平衡装置及测风平台，包括外浮箱、内浮箱以及浮箱导向架，所述内浮箱设置于所述外浮箱内，所述内浮箱通过所述浮箱导向架与所述外浮箱连接。 [0009] 进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述浮箱导向架与所述外浮箱活动连接。 [0010] 进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述浮箱导向架包括多个导向组件，每个所述导向组件包括导向杆和导向轮，所述导向杆的一端与所述内浮箱连接，另一端与所述导向轮转动连接，所述导向轮与所述外浮箱的内壁滑动配合。 [0011] 进一步地，在本发明较佳的实施例中，多个所述导向组件沿所述内浮箱的周向均匀分布。 [0012] 进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述漂浮式自动平衡装置还包括随动装置，所述随动装置包括安装支板、水平感应器以及用于调平所述安装支板的调节装置，所述调节装置与所述内浮箱连接，所述安装支板连接于调节装置上，所述水平感应器安装在所述安装支板上，所述水平感应器用于与一驱动控制系统电连接，所述驱动控制系统用于与所述调节装置连接以控制所述调节装置。 [0013] 进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述调节装置包括多个调节机构，所述调节机构包括驱动电机和可伸缩的调节杆，所述驱动电机与所述调节杆连接，所述驱动电机安装于所述内浮箱并用于与所述驱动控制系统电连接，所述调节杆远离所述驱动电机的一端与所述安装支板连接。 [0014] 进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述漂浮式自动平衡装置还包括至少一个定位装置，所述定位装置包括连接有锚定的锚索，所述锚索的一端与所述外浮箱的底壁连接，所述锚定设置于所述锚索远离所述外浮箱的一端。 [0015] 一种测风平台，包括测风仪，所述测风平台还包括上述任一项漂浮式自动平衡装置，所述测风仪与所述内浮箱连接。 [0016] 进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述漂浮式自动平衡装置还包括随动装置，所述随动装置包括安装支板、水平感应器以及用于调平所述安装支板的调节装置，所述测风仪安装于所述安装支板上，所述调节装置与所述内浮箱连接，所述水平感应器与所述安装支板连接，所述水平感应器连接有一驱动控制系统，所述调节装置包括多个调节机构，所述调节机构包括驱动电机和可伸缩的调节杆，所述驱动电机与所述调节杆连接，所述驱动电机安装于所述内浮箱并与所述驱动控制系统电连接，所述调节杆远离所述驱动电机的一端与所述安装支板连接。 [0017] 进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述水平感应器用于感应所述安装支板的角度变化，进而输出表征所述安装支板的角度变化的位置数据，所述驱动控制系统包括上位计算机、运动控制器和驱动器，所述上位计算机与所述运动控制器电连接，用于控制所述运动控制器工作，所述运动控制器与所述水平感应器和所述驱动器电连接，用于接收所述水平感应器发出的位置数据，并依据位置数据发送运动指令给所述驱动器，所述驱动器与所述驱动电机电连接，所述驱动器用于依据运动指令控制所述驱动电机工作。 [0018] 本发明实施例提供的漂浮式自动平衡装置及测风平台的有益效果是：本发明实施例提供的漂浮式自动平衡装置在使用时，在外浮箱内注入一定量的水，使内浮箱浮起在外浮箱内，将装置整体置于水面上。外浮箱隔绝波浪和风载带来的大部分晃动，而传达至内浮箱的晃动在外浮箱内液面调节作用下，进行水位液面修正，进一步降低波动程度。 [0019] 该漂浮式自动平衡装置结构简单，能够有效地降低晃动，使得内浮箱能够保证一定的水平度要求，可搭载其他设备或仪器进行相应工作。 [0021] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。 [0022] 图1为本发明较佳实施例提供测风平台的结构示意图，其中，测风平台处于水平测风状态； [0023] 图2为本发明较佳实施例提供测风平台的俯视结构示意图； [0024] 图3为本发明较佳实施例提供测风平台的随动装置的结构示意图； [0025] 图4为本发明较佳实施例提供测风平台的随动装置的驱动控制系统的结构框图； [0026] 图5为图1中的测风平台处于向左倾斜测风时的状态图； [0027] 图6为图1中的测风平台处于向右倾斜测风时的状态图。 [0028] 图中标记分别为： [0029] 测风平台10； [0030] 漂浮式自动平衡装置100； [0031] 外浮箱110；安装壁111； [0032] 内浮箱120； [0033] 浮箱导向架130；导向组件131；导向杆132；导向轮133； [0034] 随动装置140；安装支板141；水平感应器142；调节装置143；调节机构1431；驱动电机1432；调节杆1433；万向铰链144；驱动控制系统145；上位计算机1451；运动控制器1452；驱动器1453； [0035] 定位装置150；锚索151；锚定152； [0036] 测风仪200。 具体实施方式[0037] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。 [0038] 因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0039] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。 [0040] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备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。 [0041] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0042] 实施例 [0043] 请参阅图1，本发明的较佳实施例提供了一种测风平台10，可应用于各种水域上，实现拖航浮运、动态调平、测风等功能，能够解决现有技术中海上测风塔基础施工难度大、成本高、效率低、塔架拖航稳定性差、测风塔不可重复使用，且调平精度不高的问题。本实施例以该测风平台10应用于海上测风为例进行具体说明。 [0044] 该测风平台10包括漂浮式自动平衡装置100及测风仪200。 [0045] 其中，测风仪200优选采用雷达测风仪。采用雷达测风仪作为测风设备，有效降低了整个测风平台10的重心高度，提高了拖航稳定性，无需使用大型的船舶即可将测风平台10拖航至安装海域。 [0046] 该漂浮式自动平衡装置100包括外浮箱110、内浮箱120、浮箱导向架130、随动装置140以及至少一个定位装置150。 [0047] 请结合参阅图1和图2，外浮箱110的一端开口，且另一端封闭。外浮箱110的外廓采用类似于船体的结构，优选为对称的多边形结构，本实施例采用的是正六边形，当然也可以采用其他多边形的结构。外浮箱110的内廓为圆筒形，以便与内浮箱120活动连接。外浮箱110内具有空腔，该空腔可通过开口与外部连通，该空腔用于盛装液体和容置内浮箱120，使得内浮箱120可漂浮于外浮箱110内的液体上。外浮箱110包括若干安装壁111，以便安装定位装置150，使外浮箱110定位更加稳定。 [0048] 定位装置150用来与外浮箱110连接，并将外浮箱110定位于安装海域的预设位置。定位装置150包括连接有锚定152的锚索151，锚索151的一端与外浮箱110的底壁连接，锚定 152设置于锚索151远离外浮箱110的一端。本实施例优选采用三个定位装置150，如此，锚索 151即为三个，分别沿外浮箱110的周向均匀分布。锚定152用于抛入海底，通过锚索151可使测风平台10与海床固定，不会漂移。 [0050] 浮箱导向架130用于将内浮箱120和外浮箱110连接起来。本实施例中，浮箱导向架130还可以使内浮箱120可相对外浮箱110运动，即浮箱导向架130与外浮箱110活动连接，从而使内浮箱120通过浮箱导向架130可相对外浮箱110运动。浮箱导向架130与外浮箱110的活动连接优选为滑动连接，当然也可以采用其他活动连接方式。 [0051] 在本实施例中，浮箱导向架130包括多个导向组件131，多个导向组件131沿内浮箱120的周向均匀分布。每个导向组件131包括导向杆132和导向轮133。导向杆132的一端用于与内浮箱120连接，另一端与导向轮133转动连接，导向轮133用于与外浮箱110的内壁滑动配合。作为优选，本实施例的导向组件131为四个，每个导向组件131各具有一个导向杆132和一个导向轮133，共有四个导向杆132和四个导向轮133，该四个导向组件131分别位于内浮箱120的四个侧面。 [0052] 请结合参阅图1及图3，随动装置140用于将内浮箱120与测风仪200连接，并对测风仪200进行动态调平。随动装置140包括安装支板141、水平感应器142、万向铰链144以及用于调平安装支板141的调节装置143。安装支板141用于安装测风仪200。调节装置143用于与内浮箱120连接。水平感应器142安装在安装支板141上，用于感应安装支板141的角度变化，进而输出表征安装支板141的角度变化的位置数据。水平感应器142用于与一驱动控制系统145电连接以将位置数据传送至驱动控制系统145。驱动控制系统145用于与调节装置143连接，以根据位置数据控制调节装置143。可以理解，上述的驱动控制系统145也可为测风平台 200的一部分。 [0053] 在本实施例中，调节装置143包括多个调节机构1431。本实施例优选为四个调节机构1431，分别设置于安装支板141的四角。每个调节机构1431包括驱动电机1432和可伸缩的调节杆1433。驱动电机1432与调节杆1433连接，驱动电机1432工作时，可带动调节杆1433伸缩运动。驱动电机1432用于安装于内浮箱120并用于与驱动控制系统145电连接，驱动控制系统145可控制驱动电机1432。调节杆1433远离驱动电机1432的一端通过万向铰链144与安装支板141连接。应当理解，调节装置143还可以采用其他驱动方式和结构，只要能够实现水平度自动调节和振动自适应调节即可。 [0055] 请参阅图4，驱动控制系统145优选为远程控制系统，其包括上位计算机1451、运动控制器1452和驱动器1453。上位计算机1451与运动控制器1452电连接，上位计算机1451用于发送应用程序指令给运动控制器1452以控制运动控制器1452工作。运动控制器1452与水平感应器142和驱动器1453电连接，运动控制器1452用于接收水平感应器142发出的位置数据，并依据位置数据发送运动指令给驱动器1453。驱动器1453与驱动电机1432电连接，驱动器1453用于依据运动指令控制驱动电机1432工作。驱动电机1432通过传动机构作用于负载上，本实施例中，驱动电机1432通过调节杆1433带动安装支板141，从而对安装支板141上的测风仪200进行调平。应当理解，本实施例中，调节杆1433为驱动电机1432与测风仪200之间调平的传动机构，该传动机构也可以采用其他结构。 [0056] 驱动控制系统145的具体控制方法如下： [0057] 测风工作时，水平感应器142实时监测安装支板141的水平度，从而监测测风仪200的水平度。如果安装支板141发生晃动而倾斜，使得测风仪200晃动，此时水平感应器142监测到安装支板141相对于水平面的角度变化并输出位置数据，然后将该位置数据发送给运动控制器1452。运动控制器1452依据该位置数据计算出表征安装支板141相对于水平面位移的位移数据，以ΔS表示，例如，运动控制器1452依据第一位置数据(安装支板141的水平位置)和第二位置数据(安装支板141的偏移位置)计算位移数据。此外，运动控制器1452预设有调节时间，以ΔT表示，调节时间可根据位移数据所处的数值范围区间相应设定，例如，当位移数据较大时，调节时间相应设置较小，以使安装支板141快速恢复至水平状态。运动控制器1452计算得出调节速度，以V表示，即V＝ΔS/ΔT。运动控制器1452依据该调节速度发送运动指令给驱动器1453，使得驱动器1453分别驱动各个驱动电机1432以一定的转速带动相对应的调节杆1433按照相应的调节速度伸缩运动，从而调整测风仪200的水平度。 [0058] 可以理解，上述的水平感应器142也可自带计算功能，也依据位置数据计算出位移数据，并将位移数据实时反馈至运动控制器1452。 [0059] 通过设置该随动装置140，使得测风平台10可实时在线自动控制，实施远程自动调平操作，使该测风平台10具备远程监控并实现动态自适应调平功能，既能满足测风仪200水平度要求，又能解决测风平台10受海况影响导致平台周期性振动问题，确保声测风仪200测量数据的准确性。 [0060] 本实施例提供的测风平台10的整个施工流程如下： [0061] 1.测风平台10在距离安装海域较近的港口码头岸上完成漂浮式自动平衡装置100的组装。组装时，将随动装置140的驱动电机1432安装于内浮箱120上，将浮箱导向架130的导向杆132与内浮箱120连接。 [0062] 2.外浮箱110内注入一定量的水，使内浮箱120浮起在箱体内，利用岸上吊装设备将测风平台10整体吊装下海，下海后依靠外浮箱110提供的浮力使整个测风平台10悬浮于海面上。 [0064] 4.安装调试好测风仪200，达到工作状态要求。 [0065] 5.开始测风，测风过程中实时动态自适应调平，满足测风仪200的测风要求。 [0066] 6.测风完成后，收起锚索151，拖航至另一海域进行测风。 [0067] 请结合参阅图1、图5和图6，该测风平台10在测风过程中，因海上工况较为复杂，受海表波浪和风载影响，测风平台10在锚索151固定下，外浮箱110在海平面上下不发生移动，主要是前后左右产生晃动。此种工况下，内浮箱120和外浮箱110组合的结构，可以实现外浮箱110隔绝波浪和风载带来的大部分晃动，此为一级隔绝。随着内浮箱120相对外浮箱110的运动，传达至内浮箱120的晃动在外浮箱110内液面调节作用下，进行水位液面修正，进一步降低波动程度，此为二级隔绝。最后晃动传递至内浮箱120上的测风仪200时，利用随动装置140，将晃动完全过滤掉，此为三级隔绝。最后传递至测风仪200的波动，利用随动装置140微调平，隔绝最后的晃动，确保测风仪200工作处于水平状态。通过这三级的隔绝，该漂浮式自动平衡装置100能够有效地降低晃动，使得内浮箱120能够保证一定的水平度要求，从而使测风仪200能够保证一定的水平度要求。 [0068] 综上所述，本实施例提供的测风平台10至少具有以下优点： [0069] 1.无需打桩，漂浮式雷达测风，实施简单，施工成本低。 [0070] 2.可整体浮于海面直接拖航，无需装船运输，运输成本低。 [0071] 3.上部测风采用雷达测风设备，无需海上高空作业，维护简单。 [0072] 4.测风平台10整体重心降低，大幅提高拖航稳定性。 [0073] 5.采用双浮箱结构，降低环境因素的影响。 [0074] 6.随动装置140在线自动调节测风平台10的水平度和平台振动自适应调节，提高测风数据的准确性。 [0075] 7.测风平台10可重复使用，降低了测风成本。 [0076] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。 |
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