CN101298279A - 一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法 - Google Patents

一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法 Download PDF

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尚景宏
郝军
桑军
程耀勇
安磊
陈朝辉
张亮
王晓天
朱红梅
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Offshore Oil Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法，包括以下步骤：1)在风力发电机组的塔筒顶部设置一辅助吊具，将所述辅助吊具从两侧卡住塔筒，将用于吊运的钢丝绳穿过所述辅助吊具，避免所述钢丝绳与所述塔筒的直接接触；2)在所述风力发电机组的顶部设置所述辅助吊具的塔筒内壁圆周上，间隔设置有若干作为应力传感器的电阻应变片，并将所述电阻应变片通过导线连接测量装置；3)在吊装过程中，对各应力点的应力变化值进行实时测量，将测量结果输出计算机，并以曲线或图表的方式显示出来；4)根据曲线或图表显示的应力变化情况，操纵吊装船对起吊方向、吊装力及吊装力与重心的偏离程度或吊装位置进行调整。本发明可以根据直观监测结果采取相应的措施，最大程度的规避了吊装过程中的各类风险。

Description

一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法
技术领域
本发明涉及一种海上安全吊装的方法，特别是关于一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法。
背景技术
海上风力发电场是充分利用海上风能的一种重要设施，其开发工作在我国才刚刚起步。在海上风力发电场的建设中包括许多技术和工程环节，其中风力发电机组在海上整体安全运输和吊装的过程是其中重要的环节之一。
目前国外在海上设置的风力发电机组，对于风力发电场建设地点距离陆地较远的情况，一般是采用主要部件分体运输，到达目的地后海上组装的方式。然而在海上组装工期比较长，不可控因素较多。对于建设地点距离陆地较远的情况，采取整体吊装的方式时，由于风力发电机组的整体结构体积较大，轮毂高度可达50米以上，重量达200吨以上，加之在海上整体吊装过程中，作业环境因素(包括风、浪、船的摇摆等)的诸多影响，风力发电机组可能会出现重心失衡，产生一定的倾斜，使得吊装夹具与风力发电机组结构之间力的作用逐渐增大，这种应力的变化超过一定程度，将产生风力发电机组结构被破坏的情况，严重时可使风力发电机组在海上的整体吊装过程彻底失败。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：1、一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法，包括以下步骤：1)在风力发电机组的塔筒顶部设置一辅助吊具，将所述辅助吊具从两侧卡住塔筒，将用于吊运的钢丝绳穿过所述辅助吊具，避免所述钢丝绳与所述塔筒的直接接触；2)在所述风力发电机组的顶部设置所述辅助吊具的塔筒内壁圆周上，间隔设置有若干应力传感器，并将所述传感器通过导线连接测量装置；3)在吊装过程中，对各应力点的应力变化值进行实时测量，将测量结果输出计算机，并以曲线或图表的方式显示出来；4)根据曲线或图表显示的应力变化情况，操纵吊装船对起吊方向、吊装力及吊装力与重心的偏离程度或吊装位置进行调整。
本发明方法由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在风力发电机组塔筒套装的位置设置辅助吊具，避免了钢丝绳与风力发电机组塔筒的直接接触，从而有效地保护了受载荷较大的塔筒筒壁。2、本发明由于在安装辅助吊具的塔筒内壁设置了若干个作为应力传感器的电阻应变片，因此可以实时地对整体吊装中风力发电机组自身应力集中部位的应力情况进行监控。本发明可以根据直观的数据、图形方式等监测结果采取相应的措施，最大程度的规避了吊装过程中的各类风险。
附图说明
图1是本发明风力发电机组整体海上吊装作业示意图
图2是本发明塔筒结构顶部设置辅助吊具示意图
图3是本发明塔筒结构顶部布置应变片的示意图
图4是图3的俯视示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明方法进行详细的描述。
如图1所示，风力发电机组在海上整体吊装作业，是通过大型吊装船进行的。吊装过程包括风力发电机组整体被吊装到运输驳船上的过程，以及将其从运输驳船上吊装到海上安装平台基础上的过程。
经分析，对风力发电机组实施整体吊装时，可能产生破坏风力发电机组结构的因素包括：
1、吊装时，吊装船需要用钢丝绳对风力发电机组塔筒结构顶部进行系固，但钢丝绳与风力发电机组塔筒结构的直接接触，以及在吊装过程中由于钢丝绳的作用，此处产生一定的应力，而使风力发电机组结构造成损害。
2、在吊装过程中，吊装重心将发生失衡，使风力发电机组整体结构产生一定的倾斜，造成吊具与风力发电机组结构之间力的作用逐渐增大，这种应力的变化超过一定程度，将破坏风力发电机组的结构。
3、影响吊装过程的因素还包括风、浪、船的摇摆等自然环境的作用。
本发明主要是针对上述情况，提出了一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法，包括以下措施：
1、在实施吊装时，为保护风力发电机组的塔筒结构，避免钢丝绳对塔筒结构造成损害，本发明在塔筒2的顶部设置一辅助吊具1(如图2所示)，该辅助吊具1从两侧卡住塔筒2，使用于吊运的钢丝绳3穿过辅助吊具1，从而避免了钢丝绳3与风力发电机组塔筒2的直接接触。而辅助吊具1的具体结构形状可以是各种个样。
2、在风力发电机组的顶部设置辅助吊具1的塔筒2内壁圆周上，间隔设置有若干作为应力传感器的电阻应变片4(如图3、图4所示)，并将每个应变片4通过导线和放大电路连接计算机。
3、在吊装过程中，对各应力点的载荷应力变化值进行实时测量，将测量结果通过计算机进行处理后，以曲线或图表的方式显示出来。
4、根据曲线或图表显示的应力变化情况，操纵吊装船对起吊方向、吊装力及吊装力与重心的偏离程度或吊装位置进行调整。使辅助吊具1位置应力值逐渐减小、风力发电机组结构整体产生的倾斜度最小，最终达到保护风力发电机组海上整体安全吊装的目的。
下面为一整体安全吊装具体实施例。
如图1所示，本实施例在海上整体吊装的一风力发电机组，其高度为57米，重量超过200吨，其塔筒部分为钢结构。
实施整体吊装时，如图2所示，在塔筒结构的项部设置一辅助吊具1，此处是吊装作业过程中应力变化的关键点，其应力超过弹性极限将会引起风力发电机组塔筒钢结构的永久性破坏。因此，本实施例在此处进行吊装全过程定点应力变化值的测量。具体过程如下：
如图3、图4所示，在风力发电机组塔筒结构顶部，设置辅助吊具1处的的塔筒内壁沿塔筒圆周方向布置有若干个电阻应变片，然后在实施吊装的全过程中，对辅助吊具1处的风力发电机组塔筒结构的应力变化值实施监测。吊装过程包括离岸吊装过程和离船吊装过程，离岸吊装过程又包括离岸起吊阶段、离岸吊装吊运阶段和离岸吊装卸载阶段；离船吊装过程又包括离船起吊阶段、离船吊装吊运阶段和离船吊装卸载阶段。
本发明通过对风力发电机组塔筒定点应力变化值测量结果，对吊装船的起吊方向、吊装力及吊装力与重心的偏离程度或吊装位置进行调整。比如：
在离岸起吊阶段，风力发电机组塔筒结构顶部设置辅助吊具1处的位置，作用力会逐渐增大，应变片产生应变也逐渐增大，应力数值也随之增大，在此过程中出现风力发电机组吊装的最大倾斜，使得风力发电机组与辅助吊具1之间力的作用最大，随之相应点应变片会产生最大应变。这说明在起吊过程中，吊车起吊力方向与风力发电机组塔筒结构重心的偏差较大，从而产生了较大的应力。这时通过调整起吊力的方向，增加反方向配重等方式平衡倾斜产生的应力偏移，可使风力发电机组筒体结构所受应力逐渐减小，控制应力为172MPa(仅以此为例，不限于此)，使应力保持在安全范围内；
在离岸吊装吊运阶段，在风力发电机组吊装进行变幅后，将钢丝绳调整到最佳位置，逐渐加大起吊力，这时风力发电机组塔筒结构顶部，设置辅助吊具1的位置处，结构应力也逐渐增大。这时风力发电机组塔筒结构已经脱离地面，并一直保持稳定的应力值。但是在吊装吊运阶段，风力发电机组塔筒结构难免产生晃动，使其重心不平衡。吊装与辅助吊具1的接触力会发生变化，相应应变片的应变也会随之变化，输出应力的值呈现一定的震荡现象，但最大应力值保持为弹性极限的1/3范围，风力发电机组结构安全，没有受到破坏；
在离岸吊装卸载阶段，风力发电机组吊装吊运达到吊装船后，松开吊装钢丝绳，风力发电机组与辅助吊具1接触力逐渐减小，相应点应变片的应变也逐渐减小，输出应力也逐渐减小。
在上述整个离岸吊装过程中，风力发电机组与辅助吊具1之间最大应力为172MPa，该应力在安全范围内。
在离船起吊阶段，为平稳吊运吊装，对钢丝绳的吊起方式进行调节，避免风力发电机组吊装产生较大倾斜，以至于超出起吊安全范围。如果风力发电机组吊装产生倾斜，相应点应变片产生的应变也会逐渐增大，显示的应力值也逐渐增大，但通过调整吊装力与重心的偏离程度，可使风力发电机组吊装倾斜度达到最小，应变片所产生应变力最小；
在离船吊装吊运阶段，对吊装进行调幅后，将钢丝绳调整到最佳位置，使辅助吊具1卡紧风力发电机组吊装，最大力作用点应变片会产生最大应变，由于在海上吊装受风的影响较大，所以应力变化幅度大于离岸过程的应力变化，输出应力为80MPa左右，在安全范围内；
在离船吊装卸载阶段，风力发电机组被吊装运达海上安装平台基础的位置后，将松开钢丝绳，风力发电机组与辅助吊具1接触作用逐渐减小，相应点应变片的应变也逐渐减小，输出应力也逐渐减小。在上述整个离船吊装过程中，风力发电机组与辅助吊具1之间最大应力小于离岸过程的最大应力，为120MPa(仅以此为例，不限于此)，风力发电机组在此应力的作用下不会被破坏，结构安全。

Claims (1)

1、一种风力发电机组海上整体安全吊装的方法，包括以下步骤：
1)在风力发电机组的塔筒顶部设置一辅助吊具，将所述辅助吊具从两侧卡住塔筒，将用于吊运的钢丝绳穿过所述辅助吊具，避免所述钢丝绳与所述塔筒的直接接触；
2)在所述风力发电机组的顶部设置所述辅助吊具的塔筒内壁圆周上，间隔设置有若干应力传感器，并将所述传感器通过导线连接测量装置；
3)在吊装过程中，对各应力点的应力变化值进行实时测量，将测量结果输出计算机，并以曲线或图表的方式显示出来；
4)根据曲线或图表显示的应力变化情况，操纵吊装船对起吊方向、吊装力及吊装力与重心的偏离程度或吊装位置进行调整。
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