1 前言

近(jin)年來， 隨(sui)著清潔(jie)能源所占比例的逐年提高， 風電(dian)正成為(wei)發展趨勢。相比陸(lu)上風電(dian)的偏遠(yuan)難尋、尋到后(hou)難以(yi)實施利用， 我(wo)國近(jin)海風力具有資源豐富、使(shi)

用便捷、成(cheng)本相對較低等特點， 有一定(ding)的(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展潛力，海(hai)上(shang)風(feng)電(dian)安(an)裝平(ping)臺及起重(zhong)(zhong)(zhong)設(she)(she)備(bei)應(ying)時而生。起重(zhong)(zhong)(zhong)設(she)(she)備(bei)作為安(an)裝、維護、更換風(feng)電(dian)裝置的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)設(she)(she)備(bei)， 其性(xing)能及工作能力至關重(zhong)(zhong)(zhong)要(yao)。我司(si)為中(zhong)交三航局設(she)(she)計(ji)的(de)(de)(de)(de)“風(feng)華”號(hao)風(feng)電(dian)安(an)裝船(chuan)上(shang)的(de)(de)(de)(de) 1 000 t 和 360 t 繞樁吊(diao)(diao)具(ju)有占用空(kong)間小、自(zi)重(zhong)(zhong)(zhong)輕(qing)、工作范圍合理、穩定(ding)性(xing)高(gao)等特點。繞樁吊(diao)(diao)作為目(mu)前(qian)海(hai)上(shang)風(feng)電(dian)安(an)裝的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)新型起重(zhong)(zhong)(zhong)機(ji)形式， 正逐步被海(hai)上(shang)風(feng)電(dian)安(an)裝平(ping)臺所(suo)推薦， 其有效(xiao)節省了(le)甲板(ban)起重(zhong)(zhong)(zhong)設(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)(de)占用空(kong)間。與此同時， 因(yin)繞于(yu)(yu)樁腿外側(ce)， 有效(xiao)減(jian)輕(qing)了(le)自(zi)身及平(ping)臺的(de)(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)(zhong)量。但是(shi)因(yin)為繞樁吊(diao)(diao)有別于(yu)(yu)傳統起重(zhong)(zhong)(zhong)設(she)(she)備(bei)， 增加了(le)設(she)(she)計(ji)**及研發(fa)(fa)難度， 尤其是(shi)因(yin)起重(zhong)(zhong)(zhong)機(ji)中(zhong)心被樁腿所(suo)占， 使得(de)傳統的(de)(de)(de)(de)中(zhong)心集電(dian)器輸(shu)送電(dian)能的(de)(de)(de)(de)形式在繞樁吊(diao)(diao)上(shang)無(wu)法實現。如何(he)傳輸(shu)電(dian)能即成(cheng)為亟待解決的(de)(de)(de)(de)一大(da)核心問題。

2 方(fang)案(an)選(xuan)擇

解決起重(zhong)機電能輸送問題主要有以下 3 種(zhong)方法:

( 1) 自帶柴油(you)機發電。該方法設計簡單、安(an)裝方便， 但是由于其自重大， 對起重機(ji)結構產生較大影響。除(chu)此之外， 其日后的維護及(ji)加油也(ye)會給使用方(fang)帶來各種不(bu)便。

( 2) 拖鏈形(xing)式。該方法因為設計簡單、安裝簡(jian)便， 制作精(jing)度要求不高(gao)， 自重較之柴油機發電減輕許多， 又可良好利用船電， 價格相對便宜， 所(suo)以(yi)較為常見(jian)。不(bu)足之(zhi)處(chu)在于起重機受拖鏈長(chang)度限制， 無法(fa)做到全回轉， 只能在一定角(jiao)度之(zhi)內回轉， 給實(shi)際吊裝帶來一定的不(bu)便。
( 3) 滑觸線形式． 該方(fang)法設計難度大， 價格高，實際安裝(zhuang)精度要求(qiu)高， 且滑觸線(xian)方(fang)案以(yi)往多用于直線(xian)傳輸項(xiang)目圓(yuan)面環形(xing)接觸導(dao)電方(fang)式非常罕(han)見， 特別是起重機領域。但相(xiang)較于(yu)拖鏈， 滑觸線自重更輕， 同時可(ke)以做到 360°全回(hui)轉， 不受角度約(yue)束， 大幅提高了(le)日后的實(shi)際操作效率［1］ 。三者相比， 并考慮*終用(yong)戶(hu)的使用(yong)情況， *終選擇(ze)滑觸線作為“風(feng)華”號起(qi)重機的輸電方(fang)式。要求為: 集電器安(an)裝方管中心到吊夾安(an)裝支架中心的距(ju)離誤差(cha)在(zai) 15 mm 以內(nei) ( 1 000 t 安裝面為7 170mm; 360 t 安裝(zhuang)面為(wei)5 470 mm) ， 集(ji)電器和對應滑(hua)觸線間的誤差在(zai) 10 mm 以(yi)內， 即垂直方向滑線安裝(zhuang)誤(wu)差需要控制(zhi)在 10 mm 之內。

3 支架安裝及設計
滑觸線支架(jia)分為集電(dian)器支架(jia) 和(he)滑環(huan)支架(jia) 2 個部分。
集(ji)電器支架是安裝(zhuang)滑(hua)觸線接頭用支架， 我們(men)在(zai)設(she)計時將其分為(wei)兩部分: 上部為(wei)圓管拼裝(zhuang)結構(gou)， 直接焊于回轉(zhuan)軸(zhou)承法蘭處(chu)， 隨著一圈多套( 1 000 t 起重(zhong)機為 8 套(tao); 360 t 起重機為 6 套) 集電器安(an)(an)裝(zhuang)的位置(zhi)進行長度調(diao)整; 下部以法蘭螺栓對接于接頭安(an)(an)裝(zhuang)支架。該支架我們做到多套(tao)一致， 以方便在以后的維(wei)護保養(yang)時更換， 具有可替代(dai)性強(qiang)、更換方便等特點。
在法蘭連接處皆可以增加墊(dian)片， 以調整垂(chui)直(zhi)位置使(shi)其滿足廠(chang)家垂(chui)直(zhi)安(an)裝公差用。此外， 在(zai)集電器安裝方管法蘭(lan)上， 采用了環(huan)形腰型(xing)孔， 使得(de)方管可以(yi)繞中(zhong)心(xin)進行正(zheng)負 15° 調整。通過(guo)此設計， 可以有效避免上支架焊(han)接(jie)時(shi)存在左右方(fang)向(xiang)與滑線(xian)不垂直的偏差， 從而(er)導(dao)致集電(dian)器安裝(zhuang)時(shi)與滑線(xian)產(chan)生一定角度而(er)接(jie)觸不完全(quan)， 影響使(shi)用性能的情況。為了更好地控制集電(dian)器(qi)(qi)的安裝(zhuang)垂直公差， 還增加了方(fang)管的有效(xiao)安裝(zhuang)距離， 方(fang)便廠家在沿著方(fang)管長度方(fang)向安裝(zhuang)集電(dian)器(qi)(qi)時可以根據現場(chang)實際情況進行調整(zheng)。

除了考(kao)慮集電器(qi)支架的(de)安裝公差外， 該支架的(de)強度(du)特別是剛度(du)也是重點考(kao)慮的(de)問題。因為 2 臺機均采用多(duo)層滑線( 360 t 為 20 層(ceng)， 1 000 t 為(wei) 31 層) ，且滑(hua)線集(ji)電器支(zhi)(zhi)架(jia)需(xu)要跟(gen)隨(sui)起重機(ji)回轉(zhuan)部分轉(zhuan)動，所以必須安(an)裝于回轉(zhuan)軸(zhou)承上方， 這(zhe)樣(yang)就(jiu)導致該支(zhi)(zhi)架(jia)懸長(chang)非(fei)常大(da)， 其用料的選擇就(jiu)變得(de)十分敏感(gan)。若用(yong)料(liao)過強， 將(jiang)會增加起(qi)重機自重; 若用(yong)料(liao)節省， 支架(jia)過柔將(jiang)導致集(ji)電器回轉運(yun)動時各個接觸點與滑(hua)環之間接觸不一致， 對使用(yong)性能造成影響。所以在此設計
時對支架進行了三維建模， 并對材料逐級進行了強度及剛度的驗證， 在滿足工作需要的同時， 又合理控制了整個支架的重量。
因(yin)為滑(hua)環支架一圈較為密集， 所(suo)以主要關注支架設計中對公差的控制及調整(zheng)。首(shou)先在縱向(xiang)增加了垂直(zhi)腰(yao)型(xing)孔， 使滑環在豎直(zhi)方向(xiang)上(shang)可(ke)以進(jin)行調整(zheng)安(an)裝; 其(qi)次在徑向(xiang)控(kong)制上(shang)采用了雙角鋼腰(yao)孔螺(luo)栓(shuan)連接(jie)形式。設計時將該腰(yao)孔長度定為( 0 ～ 27 mm) ， 因為直(zhi)徑方向有 2 件， 所以在(zai)徑向就有(you)了(le)近 54 mm 的調整量， 大于廠商提(ti)出的 15 mm 的徑向公(gong)差， 如(ru)此增加了現場可調整(zheng)余地(di)， 為(wei)整(zheng)個滑環的圓度控(kong)制和調整(zheng)奠(dian)定了良好基礎。
在滑環支架設計的(de)同時， 考(kao)慮到繞樁(zhuang)吊中(zhong)心開放容(rong)易滲水以及(ji)起(qi)重機回轉軸承(cheng)潤滑油滲漏可能對(dui)滑環使用環境(jing)及(ji)壽命帶來負面影響(xiang)， 在繞樁(zhuang)吊中(zhong)心樁(zhuang)腿(tui)外側(ce)增加了防雨(yu)罩殼， 有效阻擋(dang)了雨(yu)水或(huo)海水對(dui)滑環的(de)破壞可能。此外， 還設(she)計了回(hui)轉軸承(cheng)集(ji)油盤， 避免潤滑油污染滑觸(chu)線。
4 結語
繞樁式起(qi)(qi)重(zhong)機(ji)(ji)在現代起(qi)(qi)重(zhong)機(ji)(ji)行業， 特別是近海風電安裝工業上有其一定的優勢， 滑觸(chu)線作為(wei)一種新興繞樁式起(qi)(qi)重(zhong)機(ji)(ji)的輸電方式， 不僅對起(qi)(qi)重(zhong)機(ji)(ji)重(zhong)量控制起(qi)(qi)到了幫助(zhu)， 而且十(shi)分(fen)有效地解決了傳統拖鏈(lian)無法自由全回轉(zhuan)的問(wen)題。盡(jin)管滑觸線價格較之其他選擇(ze)略貴， 且滑環清潔度需要嚴格控制， 但是其使用效果(guo)令人滿意， 即從(cong)設計(ji)到安(an)裝上已(yi)經了解并明確該技術的可用性(xing)， 為(wei)今后的項目設計(ji)多樣(yang)性(xing)、全功能性提供了(le)事(shi)實及理論基礎。