CN102926948A - 一种海上风电整机安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海上风电整机安装方法，在运输安装船的甲板上安装框体结构，并预制连接有过渡段的风电基础；将过渡段从框体结构中伸出，风电基础与框体结构临时固定；依次吊装风机塔筒、风机机头和风机叶片；运输风电整机至安装场地；缓慢将风电整机下放至海底基床；最后利用负压下沉施工将风电基础下沉至设计深度。本发明可以实现整机一步式运输安装，操作易于实现并且成功率高，也不需要启用大型的起重机械和运输船舶进行海上作业，相对于现有的安装技术大大降低成本；另外，由于风电基础、风机塔筒、风机机头及风机叶片从制造及运输到使用都可保持同样的姿势，因此最大限度降低了风机各组成部分损坏的风险，从而有利于实现结构抗损坏要求。

Description

一种海上风电整机安装方法
技术领域
本发明涉及一种海上建筑物的施工方法，具体的说，是涉及一种海上风电整机安装方法。
背景技术
目前在海上风电工程中，海上风电的机组安装一般分为基础、风机塔筒、风机机头及风机叶片四个部分，由运输船舶运输到海上建造位置，分部施工与安装，并完成整机调试。
工程中海上风电基础采用的结构形式通常有单桩基础、多桩基础、重力式基础以及导管架式基础；安装方式包括分部吊装、整机吊装等方式；调试基本采用海上调试的方式。这导致海上风电机组的运输与安装不能实现整机化，运输与安装存在接口，浅水施工困难等一系列技术难题，致使海上风机基础结构的投资费用较陆上基础大幅度增加，从而限制了海上风电的发展。
发明内容
本发明要解决的是目前海上风电机组的运输与安装不能实现整机化的技术问题，提供一种海上风电整机安装方法，可以实现整机一步式运输和安装，操作易于实现，成功率高，能够大大降低成本。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种海上风电整机安装方法，该方法按照如下步骤进行：
（1）在运输安装船的甲板上安装框体结构，所述框体结构连接有能够控制其伸出或缩回所述甲板的液压装置，所述框体结构的框边上设置有定位孔；
陆上预制风电基础，所述风电基础是底部开口的半封闭筒形结构，其顶盖直径不小于所述框体结构的最短边长；所述风电基础的顶盖上均匀分布地设置有吊点，该吊点的位置与所述框体结构上定位孔的位置相对应；所述风电基础的顶盖上预留有通气孔；
所述风电基础顶部固定连接中空结构的过渡段，所述过渡段的最大直径小于所述框体结构的最短边长，使其能够穿过所述框体结构；
（2）将连接有所述过渡段的所述风电基础吊入水中，浮运拖航至所述运输安装船，并使所述过渡段从所述框体结构中伸出；
（3）所述运输安装船上对应于所述风电基础顶盖上的吊点设置有卷扬设备，每个所述卷扬设备的钢缆绳穿过所述框体结构的定位孔，并与所述风电基础顶盖上的对应地吊点连接；
（4）通过所述风电基础顶盖上预留的通气孔对其内部进行充气，直至所述风电基础的顶盖与所述框体结构下部紧密接触；
（5）通过所述卷扬设备收紧钢缆绳，将所述风电基础与所述框体结构进行临时固定；
（6）依次吊装风机塔筒、风机机头和风机叶片，将风电整机组装完成；
（7）在所述风机塔筒上部设置柔性辅助扶稳结构，运输所述风电整机至安装场地；
（8）拆除所述柔性辅助扶稳结构，并拆除所述风电基础与所述框体结构的临时固定；
（9）打开所述风电基础顶盖上预留的通气孔，同时启动所述卷扬设备，保持各台所述卷扬设备的拉力相等，缓慢将所述风电整机下放至海底基床。
（10）利用负压下沉施工将所述风电基础下沉至设计深度，回收所述卷扬设备的钢缆绳。
步骤（1）中所述框体结构的数量为1~10个。
步骤（1）中所述框体结构的边长为10~50m。
步骤（1）中所述风电基础上吊点的数量、所述框体结构上定位孔的数量均为3~10个。
步骤（1）中所述风电基础的筒形结构直径为10~50m，高度为4~15mm。
步骤（1）中所述风电基础上通气孔的数量范围一般为1-20个。
步骤（1）中所述过渡段的上口直径为4~10m，下口直径为15~40m，高度为10~60mm。
本发明的有益效果是：
本发明的海上风电整机安装方法可以实现整机一步式运输安装，操作易于实现并且成功率高，对于大型的海上风机整机也不需要启用大型的起重机械和运输船舶进行海上作业，相对于现有的安装技术大大降低成本。另外，由于风电基础、风机塔筒、风机机头及风机叶片从制造及运输到使用都可保持同样的姿势，因此最大限度降低了风机各组成部分损坏的风险，从而有利于实现结构抗损坏要求，进一步降低建造成本。
附图说明
图1是运输风电整机的施工状态示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是将风电整机下放至海底基床的施工状态示意图。
图中：1，运输安装船；2，框体结构；3，风电基础；4，过渡段；5，风机塔筒；6，风机机头；7，风机叶片；8，卷扬设备；9，钢缆绳；10，海底基床。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
本实施例披露了一种海上风电整机安装方法，该方法按照如下步骤进行：
在运输安装船1的甲板上安装4个框体结构2，框体结构2连接有能够控制其伸出或缩回甲板的液压装置。框体结构2的数量一般为1~10个，其数量根据船体尺寸、载重量和风机及风电基础3尺寸确定。框体结构2的形状为矩形，其边长为25m，边长的取值范围通常在10~50m。框体结构2的框边上设置有4个定位孔，用于穿过卷扬设备8的钢缆绳9；定位孔的数量一般为3~10个。
陆上预制风电基础3，风电基础3是底部开口的半封闭筒形结构，其顶盖直径不小于框体结构的最短边长。筒形结构的直径为30m，高度为6m；一般来说，筒形结构通常的直径选择范围是10~50m，高度选择范围是4~15mm。风电基础3的顶盖上均匀分布地设置有4个吊点，该吊点的位置与框体结构2上定位孔的位置相对应，因此其数量也在3~10个的范围内，吊点的分布方式应以能够平稳的起吊或落下风电基础3为原则。风电基础3的顶盖上预留有7个通气孔，通气孔的数量范围一般为1-20个。
预制风电基础3的同时在风电基础3顶部固定连接过渡段4，过渡段4为中空结构。过渡段4的最大直径小于框体结构2的最短边长，使其能够穿过框体结构2，其上口用于与风机塔筒6连接。过渡段2的上口直径为4m，下口直径为20m，高度为16m；一般来说，过渡段2通常的上口直径选择范围是4~10m，下口直径选择范围是15~40m，高度选择范围是10~60mm。
将连接有过渡段2的风电基础3吊入水中，借助筒形结构排水提供的浮力，浮运拖航至运输安装船1，并使过渡段4由下往上地从运输安装船1甲板探出的框体结构2中伸出，同时风电基础3卡在框体结构2下部。
根据风电基础3顶盖上吊点的数量，运输安装船1上一一对应地设置有4个卷扬设备8，每个卷扬设备8的钢缆绳9穿过框体结构2的定位孔，并与风电基础3顶盖上所的对应地吊点连接。
通过风电基础3顶盖上预留的通气孔对风电基础3内部进行充气，直至风电基础3顶盖与框体结构2下部紧密接触。
通过卷扬设备8收紧钢缆绳9，并将卷扬设备8锁死，将风电基础3与框体结构2进行临时固定，固定方式可以采用螺栓、插槽、卡环等。
依次吊装风机塔筒5、风机机头6和风机叶片7，将风电整机组装完成。
在风机塔筒5上部设置柔性辅助扶稳结构，运输风电整机至安装场地。柔性辅助扶稳结构为一种可以提供环抱力的结构体系，该结构体系可在风电整机运输过程中辅助稳定风机结构，例如底端设置有与船体固定的钢结构桁架，桁架顶部具有可环抱风机塔筒5的开合结构，桁架结构与风机塔筒5之间设置约束风机塔筒5移动的柔性材料如气垫，橡胶垫等。
拆除柔性辅助扶稳结构，并拆除风电基础3与框体结构2的临时固定。
打开风电基础3顶盖上预留的通气孔，同时启动卷扬设备8，保持各台卷扬设备8的拉力相等，缓慢将风电整机向下降落，直至落到海底基床10。
利用负压下沉施工将风电基础下沉至设计深度，回收卷扬设备的钢缆绳。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种海上风电整机安装方法，其特征在于，该方法按照如下步骤进行：
（1）在运输安装船的甲板上安装框体结构，所述框体结构连接有能够控制其伸出或缩回所述甲板的液压装置，所述框体结构的框边上设置有定位孔；
陆上预制风电基础，所述风电基础是底部开口的半封闭筒形结构，其顶盖直径不小于所述框体结构的最短边长；所述风电基础的顶盖上均匀分布地设置有吊点，该吊点的位置与所述框体结构上定位孔的位置相对应；所述风电基础的顶盖上预留有通气孔；
所述风电基础顶部固定连接中空结构的过渡段，所述过渡段的最大直径小于所述框体结构的最短边长，使其能够穿过所述框体结构；
（2）将连接有所述过渡段的所述风电基础吊入水中，浮运拖航至所述运输安装船，并使所述过渡段从所述框体结构中伸出；
（3）所述运输安装船上对应于所述风电基础顶盖上的吊点设置有卷扬设备，每个所述卷扬设备的钢缆绳穿过所述框体结构的定位孔，并与所述风电基础顶盖上的对应地吊点连接；
（4）通过所述风电基础顶盖上预留的通气孔对其内部进行充气，直至所述风电基础的顶盖与所述框体结构下部紧密接触；
（5）通过所述卷扬设备收紧钢缆绳，将所述风电基础与所述框体结构进行临时固定；
（6）依次吊装风机塔筒、风机机头和风机叶片，将风电整机组装完成；
（7）在所述风机塔筒上部设置柔性辅助扶稳结构，运输所述风电整机至安装场地；
（8）拆除所述柔性辅助扶稳结构，并拆除所述风电基础与所述框体结构的临时固定；
（9）打开所述风电基础顶盖上预留的通气孔，同时启动所述卷扬设备，保持各台所述卷扬设备的拉力相等，缓慢将所述风电整机下放至海底基床。
（10）利用负压下沉施工将所述风电基础下沉至设计深度，回收所述卷扬设备的钢缆绳。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电整机安装方法，其特征在于，步骤（1）中所述框体结构的数量为1~10个。
3.根据权利要求1所述的一种海上风电整机安装方法，其特征在于，步骤（1）中所述框体结构的边长为10~50m。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电整机安装方法，其特征在于，步骤（1）中所述风电基础上吊点的数量、所述框体结构上定位孔的数量均为3~10个。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电整机安装方法，其特征在于，步骤（1）中所述风电基础的筒形结构直径为10~50m，高度为4~15mm。
6.根据权利要求1所述的一种海上风电整机安装方法，其特征在于，步骤（1）中所述风电基础上通气孔的数量范围一般为1-20个。
7.根据权利要求1所述的一种海上风电整机安装方法，其特征在于，步骤（1）中所述过渡段的上口直径为4~10m，下口直径为15~40m，高度为10~60mm。
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