CN106275301A - 一种大吨位海上风电安装平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大吨位海上风电安装平台，包括船体、升降机构、吊机、甲板和固桩室，所述甲板设置于所述船体的顶端，所述甲板为方形设置，所述固桩室设置于所述甲板的两侧上，所述升降机构安装于所述固桩室上；所述升降机构包括升降装置、固定环梁、桩腿和桩靴，所述桩腿套插于所述固定环梁内，所述升降装置安装于所述固定环梁上，所述桩靴设置于所述桩腿的下端，所述桩腿安装于所述固桩室的底端，所述吊机安装于所述固桩室的顶端；该平台集海上风电设备运输、打桩、安装、调试和维护作业等多功能于一体，具有建造成本低、可靠性高、承载能力大、维护成本低和作业条件适应性强等优点，市场前景可观。

Description

一种大吨位海上风电安装平台

技术领域

本发明涉及海洋工程技术的技术领域，具体涉及一种大吨位海上风电安装平台。

背景技术

为实现节能减排的目标，我国正在大力发展清洁能源，海上风力发电就是其中重要的能源之一。与陆地相比，海上风力发电具有环境影响小，风况优于陆地、风湍流强度小、风切变小、各种干扰限制少及海上风电场不占用土地等优点。海上风电无疑是今后风电发展的趋势。海上风电将是“十三五”风电发展的核心，未来两年内将有44个海上风电项目投产，共计1052万千瓦装机容量。可以预见，即使是保守估计，未来五年我国海上风电场建设和运维市场将达数百亿级规模。

目前国内外海上风电场建设中，专用的风电安装平台或船舶较少，多采用在海上油气钻采领域使用的自升式平台或起重船来完成，同时需要生活供给船进行配合，整个过程动用船只多，定位困难，效率低；海工装备制造已基本转移到亚洲，但由于海洋工程高技术壁垒，国内企业基本没有设计能力，主要承接低端制造为主。除此之外，高端海工装备及其配套设备基本由国外垄断，其价值要远高于船体的价值，而目前看来我国在海工配套装备方面仍然涉足很少。海上风电场施工难点之一是风电机组的安装，不仅需满足吊高、吊重要求，还需保证安装时少受风浪流环境条件的影响，以保证作业时间和效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种大吨位海上风电安装平台，该平台集海上风电设备运输、打桩、安装、调试和维护作业等多功能于一体，具有建造成本低、可靠性高、承载能力大、维护成本低和作业条件适应性强等优点，其设计及建造工艺均处于国内领先水平。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种大吨位海上风电安装平台，包括船体、升降机构、吊机、甲板和固桩室，所述甲板设置于所述船体的顶端，所述甲板为方形设置，所述固桩室设置于所述甲板的两侧上，所述升降机构安装于所述固桩室上；

所述升降机构包括升降装置、固定环梁、桩腿和桩靴，所述桩腿套插于所述固定环梁内，所述升降装置安装于所述固定环梁上，所述桩靴设置于所述桩腿的下端，所述桩腿安装于所述固桩室的底端，所述吊机安装于所述固桩室的顶端。

更进一步地，还设置有风电夹具装置，所述风电夹具装置包括移动夹具和固定横架，所述固定横架的两端分别连接于两两所述固桩室的一侧，所述移动夹具安装于所述固定横架上。

更进一步地，所述升降装置包括升降滑座、升降导轨、升降油缸和插销机构，所述升降导轨设置于所述桩腿的外侧，所述升降导轨设有若干个销孔，所述升降油缸安装于所述固定环梁上，所述升降滑座设置于所述升降油缸的活塞杆端一端上；所述升降滑座通过插销机构活动卡接于所述升降导轨上。

更进一步地，还设有锁销装置，所述锁销装置设置于所述固定环梁与所述升降导轨对应的一侧，所述锁销装置包括锁销轴，所述锁销轴与所述销孔相适配。

更进一步地，所述桩腿包括四个工作面和四个非工作面，两个所述工作面之间设置一个所述非工作面，所述工作面和非工作面分别两两相对；所述工作面的厚度大于所述非工作面的厚度。

更进一步地，还设置有生活区和工作区，所述生活区设置于所述甲板的中上部，所述生活区包括卧室区和活动区，所述卧室区设置于所述活动区的一侧，所述卧室区的外侧还设置有挡雨窗，所述挡雨窗的上沿端还设有挡雨板块，所述挡雨板块包括挡雨安装部和挡雨弯曲部，所述挡雨弯曲部设置于所述挡雨安装部的一侧；

所述活动区的其余三侧均设置有走廊，所述走廊的一侧安装有防护栏，所述防护栏包括主防护栏和辅防护栏，所述辅防护栏竖直设置于所述主防护栏的一侧，所述工作区分布于所述生活区的四周。

更进一步地，还设置有压载空舱，所述压载空舱设置于所述船体的内部。

优选地，所述吊机为800吨重型绕桩吊机。

优选地，所述桩腿设置的数量为四个，相应地，所述桩靴设置的数量为四个。

更进一步地，还设置有PLC控制模块，所述PLC控制模块电连接所述升降机构。

本发明的有益效果：1.本发明的海上风电安装平台，与传统采用起重船和其他浮式装备进行海上风电安装作业相比，采用自升式的升降机构和安装平台的整体布局设计，实现大型重量大的风电设备运输、打桩、安装和维护作业等功能，此平台具有安全可靠，适应性强，灵活性高和工作稳定等特点，更适合于风电机组的安装和运维工作；2.此平台配置有800吨重型绕桩吊机用于风机模块吊装；采用液压插销式桩腿，用以保证作业稳定和安装精度；3.所述甲板空间大，能搭载便携式或模块式海上施工设备；操作机动、灵活，可快速避开不良海况条件，通用性好，可承接如海上工程设备吊装、辅助打桩、海上维修等不同类型的作业。此海上风电安装平台的工作效率高，承载能力大，维护成本低，作业条件适应性强，市场前景可观。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一个实施例的海上风电安装平台的整体结构侧视图；

图2是本发明的一个实施例的海上风电安装平台的整体结构俯视图；

图3是本发明的一个实施例的升降机构的整体结构示意图。

其中：固定环梁1、桩腿2、升降装置3、升降导轨21、销孔22、升降滑座31、升降油缸32、插销机构33、锁销装置4、船体5、桩靴6、吊机7、甲板8、固桩室9、移动夹具101、固定横架102、生活区11。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

一种大吨位海上风电安装平台，如图1-3所示，包括船体5、升降机构、吊机7、甲板8和固桩室9，所述甲板8设置于所述船体5的顶端，所述甲板8为方形设置，所述固桩室9设置于所述甲板8的两侧上，所述升降机构安装于所述固桩室9上；

所述升降机构包括升降装置3、固定环梁1、桩腿2和桩靴6，所述桩腿2套插于所述固定环梁1内，所述升降装置3安装于所述固定环梁1上，所述桩靴6设置于所述桩腿2的下端，所述桩腿2安装于所述固桩室9的底端，所述吊机7安装于所述固桩室9的顶端。

本发明通过设置有升降机构，当船体把风电组件及设备等零件放在所述甲板8上进行运输，当运输到适当的作业位置时，所述船体浮在海面上，此时通过设定的升降系统控制所述升降机构，所述桩腿2会向下延伸直到海底面，所述桩靴6与海底表面接触，使得整个船体5稳固定位于海上；当所述桩靴6稳定于海底上时，通过升降系统所述桩腿2向上延伸，把整体船体5举身起来，便于把风电设备进行安装和维护，可快速避开不良海况条件，所述升降机构固定于所述固桩室9稳定牢靠；

设置所述甲板8，所述甲板8为方形设置，所述甲板8有足够的组装空间和运输空间，能搭载便携式或模块式海上施工设备，提高安装平台的工作效率，该平台的整体结构尺寸需满足一次性3台6MW风机的运输、吊装工作；设置吊机7，所述吊机7用于风机模块的吊装，操作机动、灵活，工作稳定，承重负荷能力强；此平台不但可以满足目前国内主力的3-4MW风机的安装和维护，也可以满足目前世界主流的5-6MW的海上风机的安装维护，为未来国内风机的升级换代预留了安装维护能力的空间。通过采用该海上风电安装平台的整体布局，有助于实现大型重量大的风电设备运输、打桩、安装和维护作业等功能，此平台受环境影响小，安全可靠，适应性强，工作效率高，市场前景可观。

更进一步地，还设置有风电夹具装置，所述风电夹具装置包括移动夹具101和固定横架102，所述固定横架102的两端分别连接于两两所述固桩室9的一侧，所述移动夹具101安装于所述固定横架102上。

通过设置所述风电夹具装置，可通过所述移动夹具101夹取风电机组零件，有效安装风电装置，所述风电机组包括风机塔筒、风机机头和风机叶片，所述固定横架102起到安装固定所述移动夹具101的作用，移动夹具101可在所述固定横架102上进行往复运动，夹取风电机组，便于所述吊机7进行安装，稳定可靠，可把所需安装的风机组件等零件放置在所述甲板8上，操作过程简单快捷，从而提高安装风电机组的工作效率，缩短了安装时间，同时也能够将风机塔筒、风机机头及风机叶片一体化安装，从而提高安装精度，缩短海上施工时间，减少施工费用。

更进一步地，如图3所示，所述升降装置3包括升降滑座31、升降导轨21、升降油缸32和插销机构33，所述升降导轨21设置于所述桩腿2的外侧，所述升降导轨21设有若干个销孔22，所述升降油缸32安装于所述固定环梁1上，所述升降滑座31设置于所述升降油缸32的活塞杆端一端上；所述升降滑座31通过插销机构33活动卡接于所述升降导轨21上。

所述升降装置3的升降滑座31上设有所述插销机构33，所述插销机构33设有与所述销孔22相适配的插销轴，从而将所述插销轴插入所述桩腿2的所述销孔22，然后所述升降油缸32带动所述升降滑座31沿所述升降导轨21纵向运动，即可带动所述桩腿2纵向运动。可设置多个所述升降油缸32，可提高所述升降装置3的举升能力，而且可平衡载荷，提高所述升降油缸32的运行可靠性。

所述升降机构为液压插销式连续升降。所述升降机构为升降系统所控制的，所述升降系统为液压插销式平台升降系统，其广泛用于各种需要频繁升降的平台和作业船舶，升降油缸32在平台升降时具有一定的液压缓冲作用，升降到位后自动插销锁定平台，极大地提高平台的安全性能，所述液压插销式平台升降系统具有寿命长、升降机构体积小，重量轻等优点，便于进行伸缩合拢；所述升降系统还具备平台倾斜保护、失电失压自锁等功能，安全性高，同时具有操作便捷、自动化程度高、举升力大、适应力强、维护方便等特点，可实现快速的收放桩功能，同时升降速度达24米/小时，节约平台站立时间，缩短安装风机的窗口期。

更进一步地，还设有锁销装置4，所述锁销装置4设置于所述固定环梁1与所述升降导轨21对应的一侧，所述锁销装置4包括锁销轴，所述锁销轴与所述销孔22相适配。

设置有所述锁销装置4，用于锁紧所述桩腿2和对所述桩腿2实现径向约束固紧作用。固定平台时所述锁销装置4的锁销轴和所述升降装置3的插销轴均插入对应的所述销孔22，而其他作业过程开始时，所述锁销装置4的锁销轴插入所述销孔22和收回所述升降装置3的插销轴，以便于调节所述升降油缸32伸缩。所述锁销装置4承载能力强，可单独承载海上平台的最大载荷，保证载荷的均匀分布。所述插销机构33和所述锁销装置4的材料均为合金钢，强度大，低温韧性强，有效抵抗海上复杂多变的环境。

更进一步地，所述桩腿2包括四个工作面和四个非工作面，两个所述工作面之间设置一个所述非工作面，所述工作面和非工作面分别两两相对；所述工作面的厚度大于所述非工作面的厚度。

所述桩腿2的结构为八边形桩腿2，便于装配，提高空间利用率，从而提高平台安装运行的可靠性，所述工作面的厚度大于所述非工作面的厚度，提高工作面的使用寿命，同时采用八边形的所述桩腿2，提高了所述桩腿2的牢固性和抵抗性，有助于所述桩腿2抗击海底的冲击力等多变环境，以及提高所述桩腿2的承载负荷能力，采用海上平台的插销式连续升降系统的所述桩腿2，其升降速度为24米/小时，升降能力为5000吨/腿，支撑力为举升能力的2倍，升降速度快，升降能力强，该设计的桩腿2适用于重载的海上平台，快速升降平台，可提高作业的效率和安全性。

更进一步地，还设置有生活区11和工作区，所述生活区11设置于所述甲板8的中上部，所述生活区11包括卧室区和活动区，所述卧室区设置于所述活动区的一侧，所述卧室区的外侧还设置有挡雨窗，所述挡雨窗的上沿端还设有挡雨板块，所述挡雨板块包括挡雨安装部和挡雨弯曲部，所述挡雨弯曲部设置于所述挡雨安装部的一侧；

所述活动区的其余三侧均设置有走廊，所述走廊的一侧安装有防护栏，所述防护栏包括主防护栏和辅防护栏，所述辅防护栏竖直设置于所述主防护栏的一侧，所述工作区分布于所述生活区11的四周。

通过在所述甲板8上设置有所述生活区11和工作区，所述生活区11用于作业人员进行作息生活等活动，所述工作区用于作业人员进行操作海上风电安装平台进行运输、打桩、安装、调试和维护作业等一系列的过程，所述生活区11的卧室区用于作业人员进行作息，通过在所述挡雨窗的上沿端设有挡雨板块，所述挡雨板块的挡雨安装部起到安装所述挡雨窗上的作用，所述挡雨弯曲部有助于抵挡雨水和海水的飞溅进入窗户里，便于作业人员打开窗户观看外部情况；所述活动区用于作业人员进行娱乐等活动，所述活动区外设走廊，以便作业人员观看海景等周边环境，通过设置防护栏，提高人员的安全性，因此通过设置所述生活区11和工作区，便于作业人员可长时间呆在船体5上进行工作和生活，从而提高安装风机设备的工作效率。

更进一步地，还设置有压载空舱，所述压载空舱设置于所述船体5的内部。通过设置有压载空舱，所述压载空舱用于盛放海水，使得船舶稳定便于操作，在不装压载物时，根据水箱和船舶种类的具体情况，这些船舱可盛放淡水、燃油甚至装载货物，另外，在局部舱装载货物时，可以使得部分压载舱装水，调节船舶的浮态，减少船舶和横倾或纵倾，根据海上情况，可向所述压载空舱加载，使所述船体5吃水深度加大，以免引起过大的弯曲力矩与剪切力，降低船体5振动，改善空舱适航性，调节稳定性。

更进一步地，所述吊机7为800吨重型绕桩吊机7。采用所述800吨重型绕桩吊机7，它具备有重心低、自重轻、起升速度快、安全平稳等特点以及灵活高效、环境适应性强等功能，同时满足用于海上风电设备安装和维护、海洋石油生产以及海上打捞等各种海上作业；使用所述吊机7进行风机模块的吊装，安全性高，过程快捷，可吊起大型大吨位的风电组件。

更进一步地，所述桩腿2设置的数量为四个，相应地，所述桩靴6设置的数量为四个。通过设置四个八角型的所述桩腿2在所述船体5的四端上，四个所述桩腿2以稳定整个所述船体5在海面上，提高所述桩腿2的负荷载能力，能固定或举升所述船体5，所述桩腿2为液压插销式桩腿2，用以保证作业稳定和安装精度；所述桩靴6设置于所述桩腿2的下端，所述桩靴6增大了所述桩腿2的支撑面积，起到增大所述船体5的受力面积，从而减少由长期作业所述船体5的重量对于所述桩腿2的磨损，延长所述桩腿2的使用寿命，设置所的桩腿2、桩靴6满足了中国沿海风电场的所有工况。

更进一步地，还设置有PLC控制模块，所述PLC控制模块电连接所述升降机构。设置PLC控制模块，可以通过预设的程序控制所述升降机构运行的时机和行程，使得海上风电安装平台可以自动地、连续地实现所述桩腿2进行升降工作，体现了海上风电安装平台的智能自动化，以提高作业的稳定和安装的精度，通过所述PLC控制模块可使得承接如海上工程设备吊装、辅助打桩、海上维修等不同类型的作业效率得到大大提高。

本发明的海上风电安装平台，与传统采用起重船和其他浮式装备进行海上风电安装作业相比，采用自升式的升降机构和安装平台的整体布局设计，实现大型重量大的风电设备运输、打桩、安装和维护作业等功能，此平台具有安全可靠，适应性强，灵活性高和工作稳定等特点，更适合于风电机组的安装和运维工作。此平台配置有800吨重型绕桩吊机7用于风机模块吊装；采用液压插销式桩腿2，用以保证作业稳定和安装精度；所述甲板8空间大，能搭载便携式或模块式海上施工设备；操作机动、灵活，可快速避开不良海况条件；通用性好，可承接如海上工程设备吊装、辅助打桩、海上维修等不同类型的作业。此海上风电安装平台的工作效率高，承载能力大，维护成本低，作业条件适应性强，市场前景可观。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种大吨位海上风电安装平台，其特征在于：包括船体、升降机构、吊机、甲板和固桩室，所述甲板设置于所述船体的顶端，所述甲板为方形设置，所述固桩室设置于所述甲板的两侧上，所述升降机构安装于所述固桩室上；

所述升降机构包括升降装置、固定环梁、桩腿和桩靴，所述桩腿套插于所述固定环梁内，所述升降装置安装于所述固定环梁上，所述桩靴设置于所述桩腿的下端，所述桩腿安装于所述固桩室的底端，所述吊机安装于所述固桩室的顶端。

2.根据权利要求1所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：还设置有风电夹具装置，所述风电夹具装置包括移动夹具和固定横架，所述固定横架的两端分别连接于两两所述固桩室的一侧，所述移动夹具安装于所述固定横架上。

3.根据权利要求1所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：所述升降装置包括升降滑座、升降导轨、升降油缸和插销机构，所述升降导轨设置于所述桩腿的外侧，所述升降导轨设有若干个销孔，所述升降油缸安装于所述固定环梁上，所述升降滑座设置于所述升降油缸的活塞杆端一端上；所述升降滑座通过插销机构活动卡接于所述升降导轨上。

4.根据权利要求3所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：还设有锁销装置，所述锁销装置设置于所述固定环梁与所述升降导轨对应的一侧，所述锁销装置包括锁销轴，所述锁销轴与所述销孔相适配。

5.根据权利要求1所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：所述桩腿包括四个工作面和四个非工作面，两个所述工作面之间设置一个所述非工作面，所述工作面和非工作面分别两两相对；所述工作面的厚度大于所述非工作面的厚度。

6.根据权利要求1所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：还设置有生活区和工作区，所述生活区设置于所述甲板的中上部，所述生活区包括卧室区和活动区，所述卧室区设置于所述活动区的一侧，所述卧室区的外侧还设置有挡雨窗，所述挡雨窗的上沿端还设有挡雨板块，所述挡雨板块包括挡雨安装部和挡雨弯曲部，所述挡雨弯曲部设置于所述挡雨安装部的一侧；

所述活动区的其余三侧均设置有走廊，所述走廊的一侧安装有防护栏，所述防护栏包括主防护栏和辅防护栏，所述辅防护栏竖直设置于所述主防护栏的一侧，所述工作区分布于所述生活区的四周。

7.根据权利要求1所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：还设置有压载空舱，所述压载空舱设置于所述船体的内部。

8.根据权利要求1所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：所述吊机为800吨重型绕桩吊机。

9.根据权利要求1所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：所述桩腿设置的数量为四个，相应地，所述桩靴设置的数量为四个。

10.根据权利要求1-9所述的大吨位海上风电安装平台，其特征在于：还设置有PLC控制模块，所述PLC控制模块电连接所述升降机构。