CN108951593B - 基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统及安装方法。本发明的目的是提供提供一种施工方便、工期较短、成本较低的基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统及安装方法。本发明的技术方案是：一种基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统，其特征在于：具有用于运输和安装海上风机的运输安装船和用于将海上风机吊装到运输安装船上的陆上吊机；海上风机包括四桶导管架复合基础和安装于四桶导管架复合基础上的风机塔架、机舱和叶片，四桶导管架复合基础具有导管架钢结构，导管架钢结构底部具有4个均匀布置的负压吸力桶，导管架钢结构顶部预制有法兰盘。本发明适用于与海洋岩土工程相关的，在海上风力发电机基础设计的技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统及安装方法。适用于与海洋岩土工程相关的，在海上风力发电机基础设计的技术领域。
背景技术
作为一种新型的可再生能源，海上风能具有储量大、高风速、低风切变、低湍流、环境噪音污染小和不占用耕地等优势，从而成为各国可持续发展战略的重要组成部分。相比于欧洲，我国海上风电建设起步晚但发展迅速。截止2016年，我国海上风电装机容量成功超越丹麦跻身世界前三甲。
由于海上施工环境的复杂性，海上风机建设要求现场施工迅速，作业量小，施工工法简单，施工质量可控。风机基础是海上风机的重要组成部分，其受力性能和安装精度直接决定了风机的服役性能和使用年限。统计发现，海上风机基础的设计施工费用占到风机总成本的30％以上。采用传统桩基础的海上风电建设涉及到现场的打桩、稳桩、割桩、塔架和叶片分步式运输、现场分步吊装等复杂的施工过程，风机基础结构施工工期长，安装设备要求高，施工总体费用高昂，并且仅适用于30m水深以内的海域。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种施工方便、工期较短、成本较低的基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统及安装方法。
本发明所采用的技术方案是：一种基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统，其特征在于：具有用于运输和安装海上风机的运输安装船和用于将海上风机吊装到运输安装船上的陆上吊机；
所述海上风机包括四桶导管架复合基础和安装于四桶导管架复合基础上的风机塔架、机舱和叶片，所述四桶导管架复合基础具有导管架钢结构，导管架钢结构底部具有4个均匀布置的负压吸力桶，导管架钢结构顶部预制有法兰盘；
所述安装运输船船体的一端具有沿船体前进方向布置的作业槽，作业槽上设有能够用于放置所述海上风机的可伸缩甲板，可伸缩甲板的四周均匀设有四个钢框架，钢框架顶部设有滑轮组，对应滑轮组设有卷扬机，卷扬机的钢绞线绕于相应的滑轮组上。
所述四桶导管架复合基础四周均匀设有4组吊环，每组的两个吊环固定于四桶导管架复合基础上对应的上下两个位置。
所述卷扬机具有8台，对应每个钢框架布置有2台，钢框架所对应的两台卷扬机的钢绞线分别接于同组所述吊环中的上下两个吊环上。
所述安装运输船上安装有能经抽水管与所述四桶导管架复合基础上的负压吸力桶连通的抽水机。
一种基于四桶导管架复合基础的海上风机一步式安装方法，其特征在于：
预制所述四桶导管架复合基础；
通过陆上吊机将所述四桶导管架复合基础吊装到安装运输船上，所述四桶导管架复合基础放置于可伸缩甲板上，该四桶导管架复合基础经绕于所述滑轮组上的钢绞线连接卷扬机；
通过所述陆上吊机将风机塔架、机舱和叶片分别安装在所述四桶导管架复合基础上部，完成四桶导管架复合基础海上风机整机拼装；
利用所述安装运输船将采用四桶导管架复合基础的海上风机整体运输到指定场址，运输过程中通过卷扬机控制限位钢绞线保证海上风机的稳定性；
到达场址后，通过卷扬机收紧钢绞线，使海上风机整体悬空，收缩安装运输船上的所述可收缩甲板后控制卷扬机释放钢绞线将海上风机整机缓慢释放到海床面，并利用风机整体结构自重进行沉贯，下放过程中控制卷扬机保证整体结构水平度；
完成自重沉贯后，利用抽水机将负压吸力桶中海水抽出，形成桶内负压，利用桶内外压、力差实现基础沉贯，通过控制四个抽水电机保证风机整体的水平度；
完成沉贯后关闭负压吸力桶上的抽水孔，收回钢绞线，安装运输船驶离场址。
本发明的有益效果是：本发明避免了海上风电传统基础形式的繁琐分步式施工过程，施工便捷，海上作业量少，海上作业无需大型起重设备，经济性高，适用于多种水域范围。本发明中四桶导管架复合基础可通过反压回收，重复利用，大大降低工程成本，且施工质量可控，工程意义重大。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图2为实施例中海上风机的结构示意图。
图3为实施例中运输安装船的俯视图。
图4～图12为实施例中海上风机运输安装过程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例为一种基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统具有运输安装船12和陆上吊机11，运输安装船12用于运输和安装海上风机，陆上吊机11用于将海上风机吊装到运输安装船12上。
如图2所示，本实施例中海上风机包括四桶导管架复合基础，四桶导管架复合基础包括导管架钢结构2，导管架钢结构2具有4根均匀布置的立柱201，每根立柱201下端连接有一个负压吸力桶1，立柱201中部接有上下两个吊环4，导管架钢结构2顶部预制有法兰盘3。本例中四桶导管架复合基础顶部的法兰盘3上依次安装风机塔架8、机舱9和叶片10，组装成海上风机。
如图3所示，本实施例中运输安装船12船体的一端具有沿船体前进方向布置的作业槽1201，对应作业槽1201上设有可伸缩甲板13，该可伸缩甲板可由动力机构带动实现伸缩，当可伸缩甲板13伸出时，可在作业槽1201的正上方形成一个用于放置海上风机的放置平台。在运输安装船12船体、放置平台四周均匀设置有4个钢框架14，在钢框架14的顶部设有滑轮组15，对应每个钢框架14设有两台卷扬机17，卷扬机17上的钢绞线16经钢框架14上的滑轮组15后可于海上风机上的吊环4连接。同一立柱201上的上下两个吊环4分别经钢绞线16连接相应的某个钢框架14所对应的两台卷扬机17。
本实施例中运输安装船12上安装有4台抽水机7，抽水机7可经抽水管6连接海上风机底部的负压吸力桶1。
如图4～图12所示，本实施例的具体实施步骤如下：
1、预制所述四桶导管架复合基础；
2、通过陆上吊机11将所述四桶导管架复合基础吊装到运输安装船12上，所述四桶导管架复合基础放置于可伸缩甲板13上，该四桶导管架复合基础经绕于所述滑轮组15上的钢绞线16连接卷扬机17；
3、通过所述陆上吊机11将风机塔架8、机舱9和叶片10分别安装在所述四桶导管架复合基础上部，完成四桶导管架复合基础海上风机整机拼装；
4、利用所述运输安装船12将采用四桶导管架复合基础的海上风机整体运输到指定场址，运输过程中通过卷扬机17控制限位钢绞线16保证海上风机的稳定性(见图8)；
5、到达场址后，通过卷扬机17收紧钢绞线16，使海上风机整体悬空，收缩运输安装船12上的所述可收缩甲板后控制卷扬机17释放钢绞线16将海上风机整机缓慢释放到海床面(见图9)，并利用风机整体结构自重进行沉贯，下放过程中控制卷扬机17保证整体结构水平度(见图10)；
6、完成自重沉贯后，利用抽水机7将负压吸力桶1中海水抽出，形成桶内负压，利用桶内外压、力差实现基础沉贯，通过控制四个抽水电机保证风机整体的水平度(见图11)；
7、完成沉贯后关闭负压吸力桶1上的抽水孔5，收回钢绞线16，运输安装船12驶离场址。
Claims (3)
1.一种基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统的安装方法，
基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统，具有用于运输和安装海上风机的运输安装船（12）和用于将海上风机吊装到运输安装船（12）上的陆上吊机（11）；
所述海上风机包括四桶导管架复合基础和安装于四桶导管架复合基础上的风机塔架（8）、机舱（9）和叶片（10），所述四桶导管架复合基础具有导管架钢结构（2），导管架钢结构（2）底部具有4个均匀布置的负压吸力桶（1），导管架钢结构（2）顶部预制有法兰盘（3）；
所述运输安装船（12）船体的一端具有沿船体前进方向布置的作业槽（1201），作业槽（1201）上设有能够用于放置所述海上风机的可伸缩甲板（13），可伸缩甲板（13）的四周均匀设有四个钢框架（14），钢框架（14）顶部设有滑轮组（15），对应滑轮组（15）设有卷扬机（17），卷扬机（17）的钢绞线（16）绕于相应的滑轮组（15）上；
所述运输安装船（12）上安装有能经抽水管（6）与所述四桶导管架复合基础上的负压吸力桶（1）连通的抽水机（7）；
所述安装系统的安装方法，其特征在于：
1.1、预制所述四桶导管架复合基础；
1.2、通过陆上吊机（11）将所述四桶导管架复合基础吊装到运输安装船（12）上，所述四桶导管架复合基础放置于可伸缩甲板（13）上，该四桶导管架复合基础经绕于所述滑轮组（15）上的钢绞线（16）连接卷扬机（17）；
1.3、通过所述陆上吊机（11）将风机塔架（8）、机舱（9）和叶片（10）分别安装在所述四桶导管架复合基础上部，完成四桶导管架复合基础海上风机整机拼装；
1.4、利用所述运输安装船（12）将采用四桶导管架复合基础的海上风机整体运输到指定场址，运输过程中通过卷扬机（17）控制限位钢绞线（16）保证海上风机的稳定性；
1.5、到达场址后，通过卷扬机（17）收紧钢绞线（16），使海上风机整体悬空，收缩运输安装船（12）上的所述可伸缩甲板后控制卷扬机（17）释放钢绞线（16）将海上风机整机缓慢释放到海床面，并利用风机整体结构自重进行沉贯，下放过程中控制卷扬机（17）保证整体结构水平度；
1.6、完成自重沉贯后，利用抽水机（7）将负压吸力桶（1）中海水抽出，形成桶内负压，利用桶内外压力差实现基础沉贯，通过控制四个抽水电机保证风机整体的水平度；
1.7、完成沉贯后关闭负压吸力桶（1）上的抽水孔（5），收回钢绞线（16），运输安装船（12）驶离场址。
2.根据权利要求1所述的基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统的安装方法，其特征在于：所述四桶导管架复合基础四周均匀设有4组吊环（4），每组的两个吊环（4）固定于四桶导管架复合基础上对应的上下两个位置。
3.根据权利要求2所述的基于四桶导管架复合基础的海上风机安装系统的安装方法，其特征在于：所述卷扬机（17）具有8台，对应每个钢框架（14）布置有2台，钢框架（14）所对应的两台卷扬机（17）的钢绞线（16）分别接于同组所述吊环（4）中的上下两个吊环（4）上。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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