一种海上风电导管架插桩自动化控制系统的制作方法

本发明涉及海上风电领域，具体涉及一种海上风电导管架插桩自动化控制系统。

背景技术：

1、在海上风电的建设中，风电导管架基础的建造及安装是海上风电场工程中一个重要的工作。由于海上风电导管架基础的体积和重量比较大，建造过程中往往需要耗费大量人力、物力和时间成本。海上风电导管架基础的安装主要采用先桩法，现行的先桩法海上风电导管架基础主要由钢桩和导管架结构两大主体部分，安装过程是先将钢桩打入海床，再吊起风电导管架基础并将其桩腿插入已打入海床的钢桩中。海上打桩过程中，因为风、浪、流等海上多种复杂环境因素，造成钢桩打入海床的效率低以及精度不高，整个安装过程费时费力。目前主要通过辅助打桩平台，为吊装人员提供钢桩具体定位和辅助吊装插入过程。该方法精度不高、效率低，且人员和装备安全都难以保障。

技术实现思路

1、本发明的目的提供一种海上风电导管架插桩自动化控制系统，解决上述现有技术问题中的一个或多个。

2、第一方面，本发明提出一种海上风电导管架插桩自动化控制系统，海上风电导管架插桩自动化控制系统设置于导管架打桩平台上，导管架打桩平台上竖向设置的多根导向管，海上风电导管架插桩自动化控制系统包括设置于导向管上的传感器和规导组件、与传感器和规导组件连接的控制设备，

3、所述导向管用于插入钢桩，并对钢桩的行进方向进行引导；

4、所述传感器用于监测插入不同导向管的钢桩之间的距离，和/或钢桩与其他导向管之间的距离，通过实时的距离监测实现对钢桩位置和垂直度的监测，提升操作过程的准确度，所述传感器与所述规导组件对应设置；

5、所述规导组件用于控制钢桩的垂直度和间距，所述规导组件包括插板和插板控制组件，插板控制组件与插板铰接，插板控制组件控制插板穿过导向管作用于钢桩上，所述插板的顶部沿钢桩至导向管管壁的方向由低至高倾斜设置；所述插板控制组件包括两个沿竖直方向分布的子控制组件；通过规导组件的设置以满足打入不同直径钢桩的需求，达到多用途的目的，其既满足了海上施工要求，又降低可生产制造成本；另外通过规导组件的设置也可对插入导向管内的钢桩进行位置和角度的调整，满足打入钢桩的垂直度以及间距的设计要求。

6、所述控制设备用于控制所述传感器和所述插板控制组件的工作状态。

7、在一些实施方式中，

8、所述导向管为整段长套筒式结构，

9、所述导管架打桩平台包括主结构、设置于主结构上部的平台、设置于主结构下部的导向管以及设置于主结构底部的吸力桶，所述导向管与所述钢桩一一对应，所述传感器用于监测钢桩与其他钢桩和/或导向管之间的距离；

10、所述控制设备包括设置于平台上的平台显示器，平台显示器与传感器和插板控制组件远程连接，控制设备还包括可以与传感器和插板控制组件实现远程连接的设备，从而实现远距离自动化操作，减少人员下水频率，降低劳动强度，提高效率和安全性，通过科技手段实现对工作环境的改变。

11、在一些实施方式中，所述主结构包括多根主支撑腿，所述吸力桶与所述主支撑腿的底部连接，所述导向管通过连接组件与主支撑腿连接，所述连接组件包括两个子连接组件，两个子连接组件分别与导向管的上部和下部连接，所述规导组件与所述子连接组件对应设置，

12、所述子连接组件包括连杆和基座，所述连杆的两侧端部分别与主支撑腿和基座连接，所述导向管与所述基座连接，通过基座的设置不仅能够加强主结构与导向管之间的连接，也能够便于人员对规导组件进行维修，所述基座上围绕导向管以及导向管上的规导组件设置围栏，围栏便于对规导组件起到保护作用，也能够对进行维修的人员进行保护，提升进行维修的人员的安全性。

13、在一些实施方式中，所述连接组件包括连接板和斜撑，两个子连接组件分别设置于设置于连接板上下两侧，

14、所述斜撑的上下两侧端部分别与导向管和主支撑腿连接，所述斜撑与所述连接板连接，且所述斜撑两侧的所述连接板上分别设有一个直角三角形，两个直角三角形的斜面均与所述斜撑平行，所述连杆与所述连接板连接，通过连接板和斜撑的设置能够进一步增强主结构与导向管之间的连接。

15、在一些实施方式中，规导组件还包括多个安装座，安装座与插板一一对应，所述导向管上环向设置多个通孔，且每个通孔处设置一个安装座，安装座上设有插板槽，所述插板槽与所述通孔连通形成移动槽，所述插板嵌设于所述移动槽内，所述插板的外侧端部与插板控制组件连接，所述插板的内侧端部与钢桩的外侧壁接触，通过插板控制组件可控制所述插板沿着移动槽移动。插板控制组件控制插板的插入深度以适应不同外径和/或不同形状的钢桩。

16、在一些实施方式中，所述安装座包括两块并排设置的侧板和一块底板，底板插入通孔内且其底面与所述通孔的孔壁连接，两块所述侧板的底面与所述底板连接，两块所述侧板关于所述插板对称分布，每块所述侧板的内侧壁上设有第一凸条、第二凸条、第三凸条、第四凸条以及第五凸条，所述第一凸条、第三凸条以及第四凸条由上向下且相互平行设置，所述第二凸条的上下两侧端面分别与第一凸条和第三凸条连接，所述第五凸条的上下两侧端面分别与第四凸条和底板连接，所述侧板上第一凸条的下方且避开第二凸条、第三凸条、第四凸条以及第五凸条设置多个孔，利用凸条限位插板，减少插板与侧板的接触面积，降低滑动摩擦力，更易于插板的滑动控制。

17、在一些实施方式中，

18、所述底板的底面与导向管的外侧壁之间设有加强板用以增强底板与导向管之间的连接强度。

19、在一些实施方式中，

20、每个所述导向管上设置的传感器的数量与其他导向管的数量相等，且所述传感器设置于传感器对应的导向管的中心轴与当前导向管的中心轴所在的平面上；

21、所述传感器采用激光传感器。

22、在一些实施方式中，海上风电导管架插桩自动化控制系统的运行方法包括如下步骤：

23、s01、将第一根钢桩吊入其中一根导向管中，开始打桩操作；

24、s02、打桩过程中其他导向管上的传感器感应与当前钢桩之间的距离，并实时上传给控制设备；

25、s03、控制设备根据其接收到的数据信息进行计算对比，若连续获取的数据信息保持不变则钢桩保持垂直状态，直至打桩操作均完成，进入s05；反之则反应钢桩发生倾斜，进入s04；

26、s04、控制设备控制规导组件调整钢桩的垂直状态，继续执行s02和s03；

27、s05、以完成打桩操作的钢桩为参照物，将其他钢桩吊入对应的导向管中进行打桩操作进入s06；

28、s06、打桩过程中该导向管上的传感器感应当前钢桩与参照物之间的距离并实时反馈给控制设备，进入s07；

29、s07、控制设备将接收到的距离与其中预先置入的距离阈值进行对比，

30、若接收到的距离在距离阈值内，且连续接收到的距离保持不便则不调整规导组件，钢桩保持垂直状态且距离满足设计需求，钢桩按照当前状态进行打桩操作，直至打桩操作完成；

31、若接收到的距离不在距离阈值内和/或连续接收到的距离发生变化，则控制设备控制规导组件调整钢桩的状态，钢桩的状态包括钢桩的垂直状态、钢桩与参照物之间的距离中的一个或多个，然后继续执行s06；

32、循环执行s05-s07直至所需要进行打桩操作的钢桩均完成打桩操作。

33、在一些实施方式中，

34、海上风电导管架插桩自动化控制系统运行前采用浮吊船将导管架打桩平台吊至打桩海域，导管架打桩平台在自身重力作用下下沉至海床；

35、所述规导组件调整钢桩的垂直状态的过程为：启动插板上的子控制组件，分别控制两个子控制组件，通过子控制组件顶推插板，利用插板倾斜设置的顶部调整钢桩的垂直度；

36、所述规导组件调整钢桩与参照物之间的距离的过程为：启动插板上的子控制组件，控制两个子控制组件同步运行，通过子控制组件顶推插板平移，调整钢桩与参照物之间的距离。

37、本发明所述的海上风电导管架插桩自动化控制系统有效的提升可打桩操作的自动化控制需求，能够更好的满足设计要求。