CN104554639A - 大型近海风电设备安装装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大型近海风电设备安装装备，属于风电安装技术领域。本发明包括船体、三个艏侧推、全回转推进器、主机、主起重机、桩腿、桩靴、生活区及直升机平台；船体首部具有超U型水线形状，船体尾部安装有全回转推进器，船体的首部具有三个艏侧推，船体的底部舱室具有若干个主机，船体上具有若干个带有等距插销孔的桩腿，每个桩腿的下部与桩靴相连接，生活区安置于主甲板上，船首设有直升机甲台，主起重机在一个桩腿的上部，每个桩腿上具有液压升降装置，甲板上配置有若干台辅助用折臂吊。

Description

大型近海风电设备安装装备

技术领域

本发明涉及大型近海风电设备安装装备，属于风电安装技术领域。

背景技术

随着以煤炭和石油为代表的化石类能源的日益枯竭以及世界人口数量的持续增加、地球环境的日趋恶化，开发利用清洁、可再生的新型替代能源成为了全世界关注的焦点。

风能作为新型替代能源的代表，在过去30余年内不断取得突破，规模化经济效益日渐明显。目前，全世界的大型风场正呈现出从陆地向海上发展的趋势。这是因为海洋上风资源丰富，风电场开发的利益相关方少，受环境制约少，且海上风速高，湍流强度小，风能利用较陆上更为充分，其能量收益比较陆地风机高20％-60％。在这种大环境下我国在加大对近海风电场的开发力度。针对这种情况，需要一种能适应近海海域的大型综合化绿色风电安装装备。

发明内容

为了满足海上风电开发需要，本发明提供大型近海风电设备安装装备。

本发明采取的技术方案如下：

大型近海风电设备安装装备，包括船体、三个艏侧推、全回转推进器、主机、主起重机、四个桩腿、桩靴、生活区及直升机平台；船体首部具有超U型水线形状，船体尾部安装有全回转推进器，船体的首部具有三个艏侧推，船体的底部舱室具有若干个主机，船体上具有若干个带有等距插销孔的桩腿，每个桩腿的下部与桩靴相连接，生活区安置于主甲板上，船首设有直升机甲台，主起重机在一个桩腿的上部，每个桩腿上具有液压升降装置，甲板上配置有若干台辅助用折臂吊。

船体可为单甲板，双层底；船底、主甲板、舷侧、纵舱壁及甲板室均采用纵骨架式。

船体设八道全通水密横舱壁和三道贯通首尾的纵舱壁以及左右舷两道纵向外板。

主机的数量为六个。

桩腿直径4.7米，桩腿及桩靴全长81米，采用水密桩靴。

辅助用折臂吊数量为三个。

本发明的有益效果：液压升降系统进行船体提升工作；上升提升速度21米/小时，下降速度24米/小时；液压升降系统由一套液压系统、四个桩腿的液压升降装置以及相应的控制系统组成；每个桩腿的液压升降装置包括四个铰接梁和八个液压千斤顶、一个导向装置、及 若干销轴组成，每个铰接梁由一个桩腿插销和两个对称的液压千斤顶插销组成，并通过对称的液压千斤顶插销与液压千斤顶相连；升降动作通过液压千斤顶带动四个铰接梁来实现，常规升降运动时，始终有三个铰接梁处于受力状态，一个铰接梁处于回缩状态，这样做螺旋升降运动从而实现平台的连续上升或下降；在预压载工况时八个液压千斤顶同时做升降运动来实现预压载工况平台的升降调整。将主起重机布置在某一根桩腿之上，大幅增大了甲板有效使用面积，实现了甲板的科学化布置。液压升降装置与桩腿，插销孔配合，具备了连续升降，任意高度锁紧的能力，均衡桩腿受力改善疲劳寿命的同时，大大提高了风电设备安装的灵活性。首部三个艏侧推与尾部全回转推进器组合，具备了卓越的DP定位能力，同时也提高了经济性。尾部全回转推进器，艏侧推，主起重机与桩腿，桩靴组合可在水深15-40米的近海海域完成了航行，运输，安装，维护等一条龙的近海风电安装作业。

采用以上技术方案，使此近海风电设备安装装备同时兼具了运输船、自升式平台、重吊船及工程安装船的功能于一体，与现有技术相比，可在近海海域完成从运输到定位，吊装，维护等一条龙的风电设备安装工作。

附图说明

图1是本发明专利一实施例(航行工况)的近海风电安装装备的主视图。

图2是本发明专利二实施例(作业工况)的近海风电安装装备的主视图。

图3是本发明专利二实施例(作业工况)的近海风电安装装备的俯视图。

图4是本发明专利的船体型线横剖面图。

图中：2.船体，3.主起重机，4.辅助用折臂吊，5.主机，6.桩腿，7.桩靴，8.艏侧推，9.全回转推进器，10.液压升降装置，11.生活区，12.直升机平台，13.主甲板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1是本发明一实施例(航行工况)的风电安装装备主视图。图2和图3分别是本发明专利二实施例(作业工况)等主视图和俯视图。图4是本发明专利的型线图。

图1-3所示，大型近海风电设备安装装备，包括船体、三个艏侧推、全回转推进器、主机、主起重机、四个桩腿、桩靴、生活区及直升机平台；船体首部具有超U型水线形状，船体尾部安装有全回转推进器，船体的首部具有三个艏侧推，船体的底部舱室具有若干个主机，船体上具有若干个带有等距插销孔的桩腿，每个桩腿的下部与桩靴相连接，生活区安置于主甲板上，船首设有直升机甲板，主起重机在一个桩腿的上部，每个桩腿上具有液压升降装置，甲板上配置有若干台辅助用折臂吊。

本装备呈船型，其俯视图如图3所示，船体可为单甲板，双层底；船底、主甲板、舷侧、 纵舱壁及甲板室均采用纵骨架式。船体2的示例性参数如下：船长133.1米，型宽39.2米，型深9.8米。船体可为单甲板，双层底，船底、主甲板、舷侧、纵舱壁及甲板室均采用纵骨架式。船体设八道全通水密横舱壁和三道贯通首尾的纵舱壁以及左右舷两道纵向外板。

本发明的一个特点是，该近海风电设备安装装备具有自航及动力定位能力。如图1所示，船尾部安装有全回转推进器，可提供12.5Kn设计航速的同时配合首部的艏侧推能够经济，可靠地提供动力定位能力。实现了对风电设备的运输，安装定位能力。同时首部型线使用超U型水线设计，大幅减小了碎波现象，提高了快速性，降低了船舶能耗。

本发明的另一个特点是，该近海风电设备安装装备具有插桩固定和起重吊装的能力。如图2所示，桩腿可向下插伸，通过重力将桩靴插入海底，为风电设备安装提供固定的作用。之后，利用液压升降装置将装备船体2逐渐抬高，到达安装高度后，使用主起重机进行吊装作业。结合自航及定位能力，达到了目前国际最先进的第三代海上风电设备安装装备的标准，实现了从运输到定位、安装、维护一条龙的风电安装模式。

安装装备船体2的首部采用超U型水线设计，各个工况下水线面面积系数为0.62-0.7；半入水角为80°-90°。船体2上同时建有生活区和直升机甲板。

主起重机3安装在桩腿上部，作为举例而非限制，实施例中将主起重机安装在装备左舷靠后方位置桩腿提升装置房间上部。在实施例中主起重机主勾的最大起重量为900吨，工作半径15.2米～95.4米，可360°回转工作。辅钩最大起重重量80吨，工作半径19.2米到102.2米。最大起吊高度距主甲板109.6米。

实施例中甲板上配置有三台辅助用折臂吊4，每台功率60吨*米，最大工作半径25米。

实施例中装备配有六台主机5，每台功率2800KW，额定转速720转，使用轻质柴油MGO以符合CLEAN-DESIGN要求。

作为举例而非限制，本发明专利采用四根桩腿的形式。实施例中装备左右舷侧各有两根桩腿6和桩靴7。桩腿6直径4.7米，桩腿6及桩靴7全长81米，采用水密桩靴。

作为举例而非限制，本发明专利首部采用三台管隧式推进器8，尾部采用三台全回转推进器9。实施例中艏侧推每台功率1500KW，尾部全回转推进器每台3250KW。

作为举例而非限制，本发明采用液压升降装置10进行船体2升降作业。提升速度21米/小时，下降速度24米/小时。由一套液压系统、四个桩腿、以及液压升降装置10和相应的控制系统组成；桩腿的液压升降装置采用的是南通迪施有限公司申报专利的“安装船平台连续升降装置”。

本实施例的安装装备1的其他参数举例如下：作业水深15米-40米，定位能力DP2，甲板可变载荷5000吨。

本发明实施例的风电设备安装装备，可在15米-40米水深的近海海域范围内进行运输、定位、下桩、吊装、维护等综合性工程作业。这一风电设备安装装备的功能不局限风电设备安装，一般的海洋工程作业也可以胜任。

使用本发明实施例的风电安装装备在近海海域实施海上风机施工作业主要有以下几个阶段：风电设备运输作业；动力定位作业；桩腿安装作业；风电设备安装作业；桩腿回收作业以及后续安装作业。

安装过程： 

第一阶段，本专利装备将风电设备运输至风电场后，进行动力定位，将装备定位至风电设备安装位置附近合适的距离处。

第二阶段，开始本专利装备安装作业：首先进行桩腿下放和插桩，并将装备船体2顶升至预压载高度，进行预压载后，将装备船体2顶升至作业高度。

第三阶段，对风车基座进行吊装及打桩作业，完成风车基座的安装。

第四阶段，依次对塔筒，风车电机，风车叶片进行吊装作业并依次完成对此三部分风机部件的安装，从而完成此位置单个风机的整机安装工作。

第五阶段，在一个位置完成一台风车整机安装后，本专利装备航行至风电场其他地点，依次进行所运载风车部件的安装工作，直至运载的所有风电设备安装完成。

本发明实施例的风电设备安装装备具有以下优点：

1.采用液压升降顶升装置，具备连续提升能力，保证装备船体2可停在任意高度，均衡桩腿受力改善疲劳寿命的同时，大大提高了风电设备安装的灵活性。

2.作业水深15米-40米，适合中国近海、欧洲北海的近海等多种近海海域进行风电安装作业。

3.首部采用超U型水线设计，大大提高了装备的快速性能。

4.世界最先进的第三代海上风电安装装备，可完成7MW风机的运输及安装作业。

5.运载能力强，甲板可变载荷超过5000吨。

6.独特的甲板布置，将主起重机跟其中一根桩腿布置在同一位置上，大幅增大了甲板营运面积。

7.卓越的定位能力，保证了作业的安全性和高效的安装效率。

在本专利的一实施例中，所述船体首部采用了超U型水线设计。

在本专利的一实施例中，所述船尾全回转推进器提供船舶前进航行的动力。

在本专利的一实施例中，所述艏侧推与所述船尾全回转推进器可共同提供动力定位能力。

在本专利的一实施例中，所述起重机为全回转起重机。

在本专利的一实施例中，所述船体可用于我国沿海和欧洲北海进行运输作业。

在本专利的一实施例中，所述船体的最大甲板可变载荷可达到5000吨以上。

在本专利的二实施例中，所述桩靴插入海底，所述桩腿将所述船体抬离海面。

在本专利的二实施例中，所述桩腿共4根，每根最大提升能力为5500吨，最大自持能力达到9500吨。

在本专利的二实施例中，所述起重机为全回转起重机。

在本专利的二实施例中，所述桩腿上装有液压升降装置。

在本专利的二实施例中，液压升降装置具有连续提升能力，可使所述船体维持在任意高度位置。

在本专利的二实施例中，近海风电设备安装装备还包括三个折臂吊，用于进行辅助安装作业。

在本专利的二实施例中，所述桩腿的最小作业水深为15米，最大作业水深为40米。

在本专利的二实施例中，所述起重机最大可完成7MW风机的吊装工作。

图4所示：首部采用超U型水线设计：吃水水线面面积系数为0.62-0.7；半入水角为80°-90°。平行中体长度为全船总长的63％；尾部采用方尾。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (6)

1.大型近海风电设备安装装备，其特征在于：包括船体(2)、三个艏侧推(8)、全回转推进器(9)、主机(5)、主起重机(3)、四个桩腿(6)、桩靴(7)、生活区(11)及直升机平台(12)；船体(2)首部具有超U型水线形状，船体(2)尾部安装有全回转推进器(9)，船体(2)的首部具有三个艏侧推(8)，船体(2)的底部舱室具有若干个主机(5)，船体(2)上具有若干个带有等距插销孔(14)的桩腿(6)，每个桩腿(6)的下部与桩靴(7)相连接，生活区(11)安置于主甲板(13)上，船首设有直升机平台(12)，主起重机(3)在一个桩腿(6)的上部，每个桩腿(6)上具有液压升降装置(10)，甲板上配置有若干台辅助用折臂吊(4)。

2.根据权利要求1所述的大型近海风电设备安装装备，其特征在于：船体(2)为单甲板，双层底；船底、主甲板、舷侧、纵舱壁及甲板室均采用纵骨架式。

3.根据权利要求1所述的大型近海风电设备安装装备，其特征在于：船体(2)设八道全通水密横舱壁和三道贯通首尾的纵舱壁以及左右舷两道纵向外板。

4.根据权利要求1所述的大型近海风电设备安装装备，其特征在于：主机(5)的数量为六个。

5.根据权利要求1所述的大型近海风电设备安装装备，其特征在于：桩腿(6)直径4.7米，桩腿(6)及桩靴(7)全长81米，采用水密桩靴，最大入泥深度可达9.65米。

6.根据权利要求1所述的大型近海风电设备安装装备，其特征在于：辅助用折臂吊(4)数量为三个。