CN108996405B - 海上风电机组关键零部件吊装方法 - Google Patents

海上风电机组关键零部件吊装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海上风电机组关键零部件吊装方法，首先，将放置在拖船上的主起重机集装箱和对接平台和翻身支架集装箱，用拖船运输靠近风电塔筒，再用小型起重装置将对接平台和翻身支架吊装到风电塔筒上部的机舱指定位置，用主绞车缆绳经对接平台上的轮系后和拖船上的辅助绞车连接主起升绞车，启动辅助绞车牵拉，将主起升绞车拖拽至安装平台上并固定；然后，将翻身支架向外旋转悬出机舱外部，主起升绞车通过主绞车缆绳经轮系连接主起重机，启动主起升绞车牵拉，将倒置的主起重机提升到机舱高度并与翻身支架对接，在动力驱动装置驱动下翻身支架旋转翻身135度，将倒置的主起重机翻正，最后，将翻正后的主起重机固定在机舱上，即可进行吊装作业。

Description

海上风电机组关键零部件吊装方法
技术领域
本发明涉及一种海上风电机组安装方法，尤其是一种海上风电机组关键零部件吊装方法。
背景技术
目前，海上风电项目已经全面展开，因为起步较晚，我国在这方面相关配套技术尚不成熟。主要体现在以下几个方面：风机零部件运行过程中损坏率较高，关键零部件在服役的20年内需要频繁更换；专业的风电安装设备储备缺乏；大型化的风电安装设备门槛较高，造价昂贵，进一步制约海电吊装发展。
吊装大功率海上风机一般采用专门风电安装船，国内仅有的风电安装船多为海上自升式jackup船或者大型补给服务船改造而来。行业来看国内发展尚不充分，储备量少，可随时调用的资源非常稀缺。一旦风机运行过程中出现关键部件损坏造成风机停机，对这些零部件的更换会是非常急迫的事情；此时由于资源的稀缺，专业船只无法第一时间到场，风机无法按时维修，造成重大经济损失。即便能在第一时间调配到临时风电安装船，相关船只的单项目出海作业租金往往也会超过200万元，代价巨大。
专门用于海上风电机组关键零部件更换的简易工具及完整的解决工艺，在我国尚无先例。当前设计为风电机组的吊装齿轮箱和发电机；将来吊臂延长，可以吊装风机叶片、水冷设备等。因此，虽然主要吊装齿轮箱(40吨)和发电机(12吨)，但因为吊装原理上的通用性当前设计题目为“海上风电机组关键零部件吊装”来涵盖其他风电机组内部关键设备。
传统的风电安装船，已不能满足当前风电的经济性、实用性、灵活性的发展要求。因此，需要一种基于常用拖船和简单吊装工具的专门用于海上风电机组零部件安装、更换的新型吊装工艺，在对专用工具进行设计，对过程工艺进行优化后，得到一套全新的、完整的吊装工艺。
发明内容
本发明是要提供一种海上风电机组关键零部件吊装方法，用于实现不借助大型专业风电安装船，只用普通拖船即可更换机组关键零部件，且用少量工具和设备的组合解决海洋风电机组风电机组关键零部件(大件)吊装困难、吊装需要专用风电安装船、风电安装船成本高、数量少、档期不可控，租金极其昂贵等问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种海上风电机组关键零部件吊装方法，采用拖船，专用吊装设备，专用吊装设备包括辅助绞车、小型起重装置、主起重机、主起升绞车、翻身支架、对接平台，辅助绞车安装在拖船上，小型起重装置置于风电机组上，该方法的具体步骤为：首先，将主起重机集成到主起重机集装箱、以及将对接平台和翻身支架集成到对接平台和翻身支架集装箱，并放置在拖船上，用拖船运输靠近风电塔筒，再用小型起重装置将对接平台和翻身支架吊装到风电塔筒上部的机舱指定位置，并使对接平台上的轮系伸出机舱，将主绞车缆绳一端穿过对接平台上的轮系后连接拖船上的辅助绞车，另一端连接主起升绞车，启动辅助绞车牵拉，将主起升绞车拖拽至风电塔筒下部的安装平台上，并将主起升绞车固定于安装平台上；然后，将翻身支架围绕销轴向外旋转悬出机舱外部，准备对接主起重机；主起升绞车通过主绞车缆绳经安装平台的轮系、对接平台上的轮系和翻身支架上的轮系连接主起重机，启动主起升绞车牵拉，将倒置的主起重机提升到机舱高度，并与翻身支架对接，翻身支架在动力驱动装置驱动下围绕销轴旋转翻身135度，将倒置的主起重机翻正，最后，将翻正后的主起重机固定在机舱上，即可进行吊装作业；吊装作业完毕后，逆向复现，完成专用吊装设备的拆解复原。
进一步，所述倒置的主起重机在提升过程中，用缆风绳连接主起重机和辅助绞车，用于增加提升过程中的主起重机的稳定性，同时在对中翻身支架过程中起到微调的作用。
进一步，所述主起重机的主臂架为A字架、桁架、箱型梁中的一种；主臂架为固定长度的臂架或伸缩臂架。
进一步，所述小型起重装置为便携式小型起重支架或机组自带起重葫芦。
进一步，所述主起升绞车为液压绞车或电绞车。
进一步，所述翻身支架的动力驱动装置为液压油缸、电推缸、绞车中的一种。
进一步，所述对接平台与机舱的连接方式为销轴铰接、螺栓连接、铆接中的一种。
进一步，所述主起重机固定在机舱上后可对风电设备关键大型部件：齿轮箱、发电机、风冷设备、叶片进行安装，拆卸，更换作业。
进一步，所述海上风电机组关键零部件吊装方法也可用于陆地风电机组关键零部件吊装。
本发明的有效益效果是：
本发明提供了一种全新的适用于海洋环境大功率风电机组关键零部件安装、更换的解决方，能实现不借助大型专业风电安装船，只用普通拖船即可更换机组关键零部件；整体机构自动化程度高，结构精简，安装方便。新工艺流程中在无任何辅助大吊机吊装的前提下可实现吊点高度上的提升，用少量工具和设备的组合解决了国内海洋风电机组风电机组关键零部件(大件)吊装困难、吊装需要专用风电安装船、风电安装船成本高、数量少、档期不可控，租金极其昂贵的问题。
本发明不同于传统吊装--起重机和风机结构为两个独立的组成部分，吊机和风机处于分离状态，吊机高度必须超过风机；该方法中主起重机位于机舱内部/上部，依靠塔筒和机舱高度，实现自身高度的提升；在机舱内通过对接平台和机舱固有结构的连接实现起重机的固定；其主体起重机通过翻转的方式实现吊臂高度的提升，起重动力为固定于塔筒平台的主绞车；为消除波浪对吊装的影响，其主起升绞车固定于塔筒平台；主绞车通过不同穿绳方式，既可以将起重机本体提升到指定机舱位置，又在起重机安装就位后吊装风电机组大型零部件；一机多用。
本发明的工艺方法过程流畅、设备紧凑、运输方便，总体项目使用成本和风机宕机时间远小于完成相同作业任务所用的专业风电安装船；在经济性和可操作性方面均大大超过现有解决方案。
附图说明
图1为本发明的实施例中海上风电机组关键零部件吊装工艺中所用的总体设备构成示意图；
图2为实施例中拖船携带机械设备靠近塔筒示意图；
图3为实施例中起升小起重支架或机组自带小起重机，准备吊装对接平台和翻身支架示意图；
图4为实施例中吊装对接平台和翻身支架支架示意图；
图5为实施例中穿绳后在辅助绞车作用下主绞车从拖船移到塔筒平台并固定示意图；
图6为实施例中小起重支架提拉主绞车缆绳至对接平台后穿绳准备吊装主起重机示意图；
图7为实施例中翻身支架围绕销轴向外旋转准备对接起主起重机，主绞车穿绳完毕准备吊装主起重机示意图；
图8为实施例中主起升绞车起升主起重机使起重机处于倒置状态示意图；
图9为实施例中主起重机在主起升绞车牵拉下提拉至机舱外侧并使主起重机底部和翻身支架对接示意图；
图10为实施例中主起重机在动力牵引下由倒置状态逐渐提拉扶正示意图；
图11为实施例中主起重机完全竖直状态插销固定后开始吊装作业示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的海上风电机组关键零部件吊装方法，采用拖船1，专用吊装设备，专用吊装设备包括辅助绞车2、小型起重装置8、主起重机3、主起升绞车11、翻身支架9、对接平台10。辅助绞车安装在拖船1上，小型起重装置置于风电机组上。
本发明的海上风电机组关键零部件吊装方法的具体步骤为：
首先，将主起重机集成到主起重机集装箱、以及将对接平台和翻身支架集成到对接平台和翻身支架集装箱4，并放置在拖船1上，用拖船1运输靠运输靠近风电塔筒5，再用小型起重装置8将对接平台10和翻身支架9吊装到风电塔筒5上部的机舱7指定位置，并使对接平台10上的轮系伸出机舱7的外壁16，将主绞车缆绳13一端穿过对接平台10上的轮系后连接拖船1上的辅助绞车2，另一端连接主起升绞车11，启动辅助绞车2牵拉，将主起升绞车11拖拽至风电塔筒5下部的塔筒外接绞车平台6的安装平台12上，并将主起升绞车11固定于安装平台12上；然后，将翻身支架9围绕销轴向外旋转悬出机舱7的外壁16，准备对接主起重机3；主起升绞车11通过主绞车缆绳13经安装平台12的轮系、对接平台10上的轮系和翻身支架9上的轮系连接主起重机3，启动主起升绞车11牵拉，将倒置的主起重机3提升到机舱高度，并与翻身支架9对接，翻身支架9在动力驱动装置驱动下围绕销轴旋转翻身135度，将倒置的主起重机3翻正，最后，将翻正后的主起重机3固定在机舱7上，即可进行吊装作业。吊装作业完毕后，逆向复现，完成专用吊装设备的拆解复原。
倒置的主起重机3在提升过程中，用缆风绳14连接主起重机3和辅助绞车2(见图9)，用于增加提升过程中的主起重机的稳定性，同时在对中翻身支架过程中起到微调的作用。
用于吊装翻身支架9和对接平台10的小型起重装置8可以是机组自带起重葫芦等，也可以是便携式小型起重支架等各种起重工具。主起重机3的主体结构中的主臂架结构可以是A字架，可以是桁架，也可以是箱型梁；其沿弦杆方向可以为固定长度，也可以为伸缩臂架。主起升绞车11可以是液压绞车也可以是电绞车。翻身支架9的翻身动力可以是液压油缸，电推缸，也可以是绞车。对接平台10和机舱内结构的连接方式为销轴铰接，也可以为螺栓连接，铆接等。
本发明的用于海上风电机组关键零部件的吊装工艺，其工艺原理同样可适用于陆地风电解决方案。
实施例：
海上风电机组关键零部件吊装工艺，包括以下步骤：
Step 1.如图2所示，拖船1携带机械设备靠近塔筒；
Step 2.如图3所示，起升小起重支架或机组自带小起重机，准备吊装对接平台和翻身支架；
Step 3.如图4所示，吊装对接平台和翻身支架；
Step 4.如图5所示，穿主绞车缆绳，在辅助绞车作用下，主起升绞车从拖船移到塔筒平台并固定；
Step 5.如图6所示，小起重支架提拉主起升绞车至对接平台，穿主绞车缆绳，准备吊装；
Step 6.如图7所示，翻身支架围绕销轴向外旋转，准备对接主起重机；主起升绞车穿绳完毕，准备吊装主起重机；
Step 7.如图8所示，主起升绞车准备起升主起重机，主起重机处于倒置状态；
Step 8.如图9所示，主起重机在主起升绞车牵拉下，提拉至机舱外侧，主起重机底部和翻身支架对接，采用缆风绳，增加吊装过程中系统的稳定性，同时在对中过程中起到微调的作用；
Step 9.如图10所示，主起重机在动力牵引(液压缸)下，由倒置状态，围绕销轴旋转，逐渐提拉扶正(其他动力可以是油缸，可以是绞车，可以是电推缸等)；
Step 10.如图11所示，主起重机完全竖直状态，插销固定后，开始吊装作业；
Step 11.吊装作业完毕，逆向复现，完成设备的拆解复原。

Claims (9)

1.一种海上风电机组关键零部件吊装方法，采用拖船(1)，专用吊装设备，专用吊装设备包括辅助绞车(2)、小型起重装置(8)、主起重机(3)、主起升绞车(11)、翻身支架(9)、对接平台(10)，辅助绞车(2)安装在拖船(1)上，小型起重装置(8)置于风电机组上，其特征在于：该方法的具体步骤为：首先，将主起重机(3)集成到主起重机集装箱、以及将对接平台(10)和翻身支架(9)集成到对接平台和翻身支架集装箱(4)，并放置在拖船(1)上，用拖船(1)运输靠近风电塔筒(5)，再用小型起重装置(8)将对接平台(10)和翻身支架(9)吊装到风电塔筒(5)上部的机舱(7)指定位置，并使对接平台(10)上的轮系伸出机舱(7)，将主绞车缆绳(13)一端穿过对接平台(10)上的轮系后连接拖船(1)上的辅助绞车(2)，另一端连接主起升绞车(11)，启动辅助绞车(2)牵拉，将主起升绞车(11)拖拽至风电塔筒(5)下部的安装平台(12)上，并将主起升绞车(11)固定于安装平台(12)上；然后，将翻身支架(9)围绕销轴向外旋转悬出机舱(7)外部，准备对接主起重机(3)；主起升绞车(11)通过主绞车缆绳(13)经安装平台(12)的轮系、对接平台(10)上的轮系和翻身支架(9)上的轮系连接主起重机(3)，启动主起升绞车(11)牵拉，将倒置的主起重机(3)提升到机舱(7)高度，并与翻身支架(9)对接，翻身支架(9)在动力驱动装置驱动下围绕销轴旋转翻身135度，将倒置的主起重机(3)翻正，最后，将翻正后的主起重机(3)固定在机舱(7)上，即可进行吊装作业；吊装作业完毕后，逆向复现，完成专用吊装设备的拆解复原。
2.根据权利要求1所述的海上风电机组关键零部件吊装方法，其特征在于：所述倒置的主起重机(3)在提升过程中，用缆风绳连接主起重机(3)和辅助绞车(2)，用于增加提升过程中的主起重机(3)的稳定性，同时在对中翻身支架(9)过程中起到微调的作用。
3.根据权利要求1所述的海上风电机组关键零部件吊装方法，其特征在于：所述主起重机(3)的主臂架为A字架、桁架、箱型梁中的一种；主臂架为固定长度的臂架或伸缩臂架。
4.根据权利要求1所述的海上风电机组关键零部件吊装方法，其特征在于：所述小型起重装置(8)为便携式小型起重支架或机组自带起重葫芦。
5.根据权利要求1所述的海上风电机组关键零部件吊装方法，其特征在于：所述主起升绞车(11)为液压绞车或电绞车。
6.根据权利要求1所述的海上风电机组关键零部件吊装方法，其特征在于：所述翻身支架(9)的动力驱动装置为液压油缸、电推缸、绞车中的一种。
7.根据权利要求1所述的海上风电机组关键零部件吊装方法，其特征在于：所述对接平台(10)与机舱(7)的连接方式为销轴铰接、螺栓连接、铆接中的一种。
8.根据权利要求1所述的海上风电机组关键零部件吊装方法，其特征在于：所述主起重机(3)固定在机舱(7)上后可对风电机组关键零部件：齿轮箱、发电机、风冷设备、叶片进行安装，拆卸，更换作业。
9.根据权利要求1-8任一所述的海上风电机组关键零部件吊装方法，其特征在于：所述海上风电机组关键零部件吊装方法也可用于陆地风电机组关键零部件吊装。
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