CN102514690B - 海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船 - Google Patents

Abstract

本发明一种海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船，具体涉及海上起重作业船，本发明风电工程船包括吊具系统，桩锤系统，稳桩器，稳索卷扬机，液压系统和电气系统，本发明创造性解决了在一条工程船的有限甲板和作业空间内，科学设计和配置相关设备，组成多功能工程作业系统，成为世界第一条集风电单桩基础施工、风机整体运输、整体安装多功能于一体的海上风电工程船，本工程船海上运行平稳，控制精度高，安装工程质量好，大大节约人力物力资源，缩短工程周期，大幅度降低工程费用，显著提高海上风电安装工程的施工效率，彻底改变了长期以来需要多船多设备完成的海上工程作业的现状，为开发海上风电事业提供了创新的优质装备。

Description

海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船

技术领域

本发明海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船，属起重船领域。特别涉及海上起重作业船。

背景技术

风力发电是当前最具规模开发和商业发展前景的低碳新能源之一，随着世界海上风电技术日趋成熟，海上风电在中国有着巨大的发展空间。由于风电基础的施工难度和风机设备重量及体积较大，所以对施工设备提出了更高要求。

目前，风电工程安装主要分为如下几步：风电基础施工、风机整体运输、风机整体安装。传统方法风电工程安装采用多种不同的打桩、起重、运输设备共同作用完成。首先采用大型打桩船进行打桩作业，完成风电基础施工，其次采用大型起重船将风机从岸边起吊风机放置到驳船上，采用拖轮将驳船拖运至施工现场，最后采用大型起重船将风机放置于风电基础上，连接螺栓固定，完成风电工程安装。这种传统方法需要打桩船、驳船、拖轮、大型起重设备共同配合完成，对施工单位的设备种类和数量提出了更高的要求，造成安装成本较高，工作量较大，需要的时间较长。目前，世界上还没有一台起重机能够完成风电安装的整个过程。

发明内容

本发明是提供一种海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船，该船集风电单桩基础施工、风机整体运输和安装多功能于一体，节约人力物力资源，在大幅度降低了安装费用的同时，显著提高工程效率。

本发明多功能风电工程船，包括双体自航船，起重架，全回转吊机，起重小车及其起升系统，吊具系统，桩锤系统，稳桩器，稳索卷扬机，液压系统和电气系统，起重架为箱梁式桁架结构，起重架下部通过四根箱型立柱和撑杆与双体自航船船体结构固定连接，起重架有中部平台，全回转吊机机设置于起重架顶部，通过基座与起重架右侧立柱节点连接，两个起重小车设置于起重架顶部左右两侧，其底部与起重架顶部前、后横梁轨道配合连接，沿横梁轨道移动，两个起升系统分别与两个起重小车对应连接，吊具系统上部两个吊点与两个起升系统对应联接，桩锤系统置于双体自航船甲板面，上、下稳桩器分别设置在起重架中部平台和起重架下部的双体船甲板面，相互协同组成风电单桩基础打桩系统和风机整体运输、安装系统。

上述风电单桩基础打桩系统，由双体自行船，起重架，全回转吊机，起重小车及其起升系统，桩锤系统，稳桩器，液压系统和电气系统组成，受液压系统和电气系统驱动和控制，起重小车及起升系统起吊单桩基础、将单桩基础沉海插桩、上下稳桩器通过自身的走行机构移动至起重架前部，分别抱紧单桩基础上部和下部，桩锤系统通过全回转吊机起吊、并与单桩基础顶端连接固定，通过桩锤系统自动进行打桩，受控上、下稳桩器依次退回至原位，单桩基础打桩完成。

上述风机整体运输、安装系统，由双体自航船，起重架，起重小车及其起升系统，吊具系统，液压系统和电气系统组成，两个起升系统动滑轮组分别通过钢丝绳与两个起重小车连接，吊具系统上部两个吊点与两个起升系统动滑轮组连接，吊具系统随左右起重小车移动相对起重架横梁中心闭合联接，双体自航船自航到码头，吊具系统起吊存放码头的风机，并稳定在双体自航船上，随双体自航船整体运输至风电基础桩位，完成风机整体与风电基础桩安装固定。

上述相对起重架横梁中心闭合联接的吊具系统设有对应锁定器。

上述吊具系统下部与甲板面四台稳索卷扬机拉紧稳固。

本发明海上高空重载起升安全作业的双体风电工程船，创造性解决了在一条工程船的有限甲板和作业空间内，科学设计和配置相关设备，组成多功能工程作业系统，达到各系统互不影响、互不干涉的完美协调统一，首创了在一条自行双体船上实现风电单桩基础施工和风机整体运输、安装等多功能的协调作业，成为世界第一条集风电单桩基础施工、风机整体运输、整体安装多功能为一体的海上风电工程船。

当工程船进行风电单桩基础施工时，通过风电单桩基础打桩系统，起重小车及起升系统起吊单桩基础、将单桩基础沉海插桩、上下稳桩器通过自身的走行机构移动至起重架前部，分别抱紧单桩基础上部和下部，桩锤系统与单桩基础顶端连接固定，通过桩锤系统自动进行打桩，打桩能力强，可进行目前世界直径最大的7.0米基础桩的打桩施工。当单桩基础沉桩至上、下稳桩器位置时，上、下稳桩器分别通过自身的走行机构退回至起重架中部平台和起重架下部空间的双体船甲板面，桩锤系统自动进行打桩，单桩基础施工完成。此时，上、下稳桩器都已经退回至起重架中部平台和起重架下的双体船甲板面，为工程船进行其他作业腾出作业空间，确保工程船进行风机整体运输、安装时，与吊具系统、风机机筒不发生干涉。

当工程船进行风机整体运输、安装时，首先联接吊具系统，然后通过双体自航船自航到岸边风机存放码头、吊具系统起吊风机、稳定风机、双体自航船整体运输风机到安装位置、风机整体安装与风机基础固定、吊具系统打开双体自航船撤离，风机整体运输、安装完成。两个起升系统动滑轮组分别通过钢丝绳与两个起重小车连接，吊具系统上部两个吊点与两个起升系统动滑轮组连接。吊具系统起吊风机时，吊具系统随左右起重小车移动相对起重架横梁中心闭合联接，并锁定。吊具系统上部通过伸缩油缸抱紧风机筒体，下部与风机筒体底部螺栓联接，通过甲板面上的四台稳索卷扬机拉紧吊具系统，从而稳定风机，使风机与起重船构成一个整体，进行风机的整体运输，风机整体安装到位后，拆除吊具与风机底部的连接螺栓，吊具系统打开，随左右起重小车移动相对起重架横梁中心打开移至起重架前横梁的两侧。腾出作业空间，为下一次整体运输、安装风机做准备。

本工程船创造性设计，显著提高了海上风电安装工程的施工效率，海上风电安装工程质量好，控制精度高，运行平稳，不仅节约了大量的人力物力资源、缩短工程周期，大幅度降低了工程费用，而且操作简捷、易于实施、彻底改变了长期以来需要多船多设备完成的海上工程作业的现状，为开发海上风电事业提供了创新的优质装备。

附图说明

图1本发明主视图；

图2本发明俯视图；

图3本发明起吊风电单桩基础示意图；

图4本发明稳桩器抱桩主视图；

图5本发明稳桩器抱桩局部前侧视图；

图6本发明稳桩器抱桩局部俯视图；

图7本发明起重小车与起重架连接局部示意图；

图8本发明400吨全回转起重机起吊桩锤系统示意图；

图9本发明桩锤系统开始打桩局部示意图；

图10本发明完成风电单桩基础施工示意图；

图11本发明安装完成吊具系统主视图；

图12本发明安装完成吊具系统局部侧视图；

图13本发明运输运输风机局部侧视图；

图14本发明完成风机安装示意图；

具体实施方式

现结合附图进一步说明本发明是如何具体实施的：

本发明由双体自航船K，起重架A，全回转吊机E，起重小车B1、B2及其起升系统M1、M2，吊具系统上吊点D1S、D2S，下吊点D1X、D2X，桩锤系统G，稳桩器C1、C2，液压系统和电气系统等组成。见附图1、附图2。

本发明实现了风电单桩基础施工和风机整体运输、安装等多功能的协调作业，成为世界第一条集风电单桩基础施工、风机整体运输、整体安装多功能为一体的海上风电工程船。风电单桩基础施工功能由双体自航船K，起重架A，全回转吊机E，起重小车B1、B2及其起升系统M1、M2，桩锤系统G，稳桩器C1、C2，液压系统和电气系统配合实现；风机整体运输、整体安装功能由双体自航船K，起重架A，起重小车B1、B2及其起升系统M1、M2，桩锤系统G，吊具系统上吊点D1S、D2S，下吊点D1X、D2X，稳索卷扬机H，液压系统和电气系统配合实现。

一、实施风电基础施工打桩步骤如下：

1、两个起重小车B1、B2分别与起重架A的前横压梁X和后横拉梁Y连接，起重小车B1、B2分别与起升系统M1、M2连接，两个小车B1、B2通过底部滑动副沿起重架前横压梁X和后横拉梁Y的两侧向前横压梁中心移动合拢，而后通过索具起吊风电基础桩I，并将风电单桩基础I插入海床，见附图3。

2、上下稳桩器(C1，C2)从起重架A内部走行至起重架前部锁定，抱紧风电单桩基础I，再卸下风电单桩基础I与起升系统M1、M2连接索具，此时，控制起升系统M1、M2分别随起重小车B1、B2沿起重架前横压梁和后横拉梁向两侧移动，从而腾出起重架A前部作业空间，为桩锤系统打桩做准备，见附图4，附图5，附图6，附图7。

3、通过全回转吊机E的主钩起升系统从甲板起吊桩锤系统G，见附图8。

4、将桩锤系统G固定于风电单桩基础I顶端，桩锤系统G开始打桩作业，见附图9。

5、进行打桩作业时，当桩锤系统打桩至上层稳桩器C1时，上层稳桩器C1通过走行机构退回至起重架中部平台，下层稳桩器继续抱紧单桩基础，桩锤系统I继续进行打桩作业，当桩锤系统I运行至下层稳桩器C2时，下层稳桩器C2通过走行机构退回至起重架A下部甲板面，桩锤系统I继续打桩至指定位置后，全回转吊机E将桩锤系统G放回到甲板面指定位置，完成风电单桩基础施工，参见附图10。此时，本工程船为后续工程作业腾空了作业甲板面和相关空间。

二、实施风机整体运输、风机整体安装步骤如下：

1、通过下降起升系统M1、M2的动滑轮组将上吊具系统D1S、D2S分别与起升系统M1、M2连接，下吊具系统D1X、D2X与稳索绞车H连接，然后提升起升系统M1、M2的动滑轮组，这样起重小车B1、起升系统M1、上吊具系统D1S、下吊具系统D1X一起构成了运输安装系统的左半部分，起重小车B2、起升系统M2、吊具系统D2S、吊具系统D2X一起构成了运输安装系统的右半部分，为风机的整体运输安装做好了前期的准备工作，见附图11、附图12。

2、双体自航船K航行至岸边码头吊取存放风机。

3、起重小车B1、B2对应连接的起升系统M1、M2、吊具系统上、下部吊点D1S、D1X和D2S、D2X两个部分，随起重小车B1、B2分别从起重架A左右两侧沿起重架A前压梁X和后拉梁Y向前压梁中心移动，吊具系统上吊点D1S、D2S与吊具系统下吊点D1S、D2S分别通过对应的上、下吊具锁定器ZS、ZX分别闭合连接，吊具系统上部吊点D1S、D2S通过伸缩油缸抱紧风机F筒体，吊具系统下部吊点D1X、D2X与风机F筒体底部通过螺栓连接，甲板面上的稳索绞车H将吊具系统下吊点D1X、D2X与起重船K连接固定，这样风机F通过上述系统与起重船联成一个整体。见图1、13。

4、双体自航船航行至已安装完成上述风机底座的风机安装场地。

5、通过移动起重小车B1、B2及自航船K上下配合，将风机F与风机底座精确对位，然后将风机F放置于已经安装好风机座的单桩基础I上，卸下吊具系统下吊点D1X、D2X与风机F筒体底部的连接螺栓，将风机F筒体底部与风机底座连接固定，通过控制上下吊具锁定器ZS、ZX分别打开吊具系统D1与D2的连接，起重小车B1、B2、起升系统M1、M2、吊具系统D1S、D1X、吊具系统D2S、D2X两个部分随左右起重小车B1、B2滚轮沿起重架A前压梁X和后拉梁Y向前压梁两端移动，自航船K撤离，风机整体运输、风机整体安装工作全部完成。见附图14。

Claims (5)

1.一种海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船，包括双体自航船，起重架，全回转吊机，起重小车及其起升系统，吊具系统，桩锤系统，稳桩器，稳索卷扬机，液压系统和电气系统，其特征在于起重架为箱梁式桁架结构，起重架下部通过四根箱型立柱和撑杆与双体自航船船体结构固定连接，起重架有中部平台，全回转吊机机设置于起重架顶部，通过基座与起重架右侧立柱节点连接，两个起重小车设置于起重架顶部左右两侧，其底部与起重架顶部前、后横梁轨道配合连接，沿横梁轨道移动，两个起升系统与分别两个起重小车对应连接，吊具系统上部两个吊点分别与两个起升系统对应联接，桩锤系统置于双体自行船甲板面，上、下稳桩器分别设置在起重架中部平台和起重架下部的双体自行船甲板面，相互协同组成风电单桩基础打桩系统和风机整体运输、安装系统。

2.根据权利要求1所述的一种海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船，其特征在于风电单桩基础打桩系统由双体自行船，起重架，全回转吊机，起重小车及其起升系统，桩锤系统，稳桩器，液压系统和电气系统组成，受液压系统和电气系统驱动和控制，起重小车及起升系统起吊单桩基础，将单桩基础沉海插桩，上、下稳桩器通过自身的走行机构移动至起重架前部，分别抱紧单桩基础上部和下部，桩锤系统通过全回转吊机起吊，并与单桩基础顶端连接固定，通过桩锤系统自动进行打桩，受控上、下稳桩器依次退回至原位，单桩基础打桩完成。

3.根据权利要求1所述的一种海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船，其特征在于风机整体运输、安装系统由双体自航船，起重架，起重小车及其起升系统，吊具系统，液压系统和电气系统组成，两个起升系统动滑轮组分别通过钢丝绳与两个起重小车连接，吊具系统上部两个吊点与两个起升系统动滑轮组连接，吊具系统随左右起重小车移动相对起重架横梁中心闭合联接，双体自航船自航到码头，吊具系统起吊存放码头的风机，并稳定在双体自航船上，随双体自航船整体运输至风电基础桩位，完成风机整体与风电基础桩安装固定。

4.根据权利要求1所述的一种海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船，其特征在于相对起重架横梁中心闭合联接的吊具系统设有对应锁定器。

5.根据权利要求1所述的一种海上高空重载起升安装作业多功能双体风电工程船，其特征在于吊具系统下部与双体自航船甲板面四台稳索卷扬机拉紧稳固。

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