CN111441327A - 一种坐底式海上风电安装平台及海上风电的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种坐底式海上风电安装平台,包括平台本体、起重装置、软体排铺设装置和操作室;平台本体包括平台甲板、平台底座和若干支撑柱;平台底座内分隔成多个独立的压载水舱;起重装置安装在平台甲板上;软体排铺设装置安装在平台甲板的一舷侧中部;该软体排铺设装置沿平台甲板的纵向设置由电机驱动的后排滚筒,并在靠近平台甲板的舷侧边缘设置与后排滚筒平行并位于后排滚筒的正前方的前排滚筒,该前排滚筒与后排滚筒之间通过环形的传动带连接;操作室设在平台甲板的另一舷侧的前部。本发明还公开了一种海上风电的安装方法。本发明的安装方法解决了安装平台在坐底作业时,尤其是在软弱海床面作业时易出现地基掏空、平台滑移的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上风电,具体涉及一种坐底式海上风电安装平台及海上风电的安装方法。
背景技术
随着我国经济的迅速发展,海上风电凭借风力资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、适宜大规模开发等特点,近年来成为新能源开发的重要发展方向。在海上风电场建设的初期,海上风机的安装主要采用多船配合,效率低,成本高,安全性差,作业环境要求高。随着海上风电行业的发展,应欧洲深水风场大规模开发建设的需求,近年来出现专门适用于海上风机安装的集装载运输安装功能于一体的自航自升式安装船,一般适用于20~80米水深,且结构设备复杂,造价极高,而我国滩浅海水深为5~30米,风场的地质条件多为粉土淤泥,土质松散分层严重,承载力低,插拔桩困难,不适合自升式安装船。
坐底式安装是海上风电安装工程常见的一种形式,通过坐底式海上风电安装平台的主动下沉到缓慢与海床泥面接触,利用海床的支撑作用进行风机安装作业。坐底式安装可以有效降低天气与海况条件对吊机工作的影响,具有作业周期短、安装成本低的优势。
我国沿海海域广泛分布有深厚的饱和软土,坐底式平台在此类海床条件下作业,容易出现掏空、滑移等事故,必须要充分考虑平台作业期间的坐底稳定性。影响安装平台坐底状态的主要原因有海床地形、海流运移、海浪冲蚀、海床基质液化或软化等,并且一旦出现安装平台失稳,往往不是单一因素造成,而是多种原因综合作用的结果。
砂肋软体排是复合土工布的一种,在排布上缝制均布排列的加筋带和砂肋套,砂肋套中穿入土工织物长管袋,长管袋中充填砂料形成砂肋,常用于堤坝、河岸、河床底部及滩面等防冲刷工程,还具有垫层作用与防滑作用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种坐底式海上风电安装平台及海上风电的安装方法,它解决了坐底式海上风电安装平台在坐底作业时海床面易出现地基掏空、平台滑移的问题,提高安装平台在作业期间的坐底稳定性,进而能提高海上风机的安装精度和施工效率。
实现本发明的目的的一种技术方案是:一种坐底式海上风电安装平台,包括平台本体、起重装置、软体排铺设装置和操作室;其中,
所述平台本体包括平台甲板、平台底座和若干连接在平台甲板和平台底座之间的支撑柱;所述平台底座为箱体结构并通过若干纵隔板和横隔板分隔成多个独立的压载水舱;
所述起重装置安装在所述平台甲板上;该起重装置的基座固定在平台甲板的一侧端角部,该基座上安装回转柱;该起重装置的支座固定在平台甲板上并与所述基座呈对角布置,该支座上安装起升机构;该起重装置的悬臂的后端与所述回转柱的顶部铰接,该起重装置的悬臂的中部与所述起升机构的顶部连接;
所述软体排铺设装置安装在所述平台甲板的一舷侧中部;该软体排铺设装置沿平台甲板的纵向设置由电机驱动的后排滚筒,并在靠近平台甲板的舷侧边缘设置与后排滚筒平行并位于后排滚筒的正前方的前排滚筒,该前排滚筒与后排滚筒之间通过环形的传动带连接;
所述操作室设在所述平台甲板的另一舷侧的前部。
上述的坐底式海上风电安装平台,其中,所述平台底座的前部设置一排前压载水舱,在平台底座的左侧中部设置一个左压载水舱,在平台底座的中部设置两排中部压载水舱,两排中部压载水舱之间设置中泵仓,在平台底座的右侧中部设置一个右压载水舱,所述平台底座的后部设置一排后压载水舱,所述左压载水舱与两排中部压载水舱之间设置左泵仓,所述右压载水舱与两排中部压载水舱之间设置右泵仓。
实现本发明的目的的另一种技术方案是:一种海上风电的安装方法,采用上述本发明的坐底式海上风电安装平台实现并包括以下步骤:
步骤一,通过以下公式计算所述坐底式海上风电安装平台将要坐落在选定的风机安装点的海床面上需要铺设软体排的面积;
先通过式1计算海床地基破坏时的垂向力:
Q=Cu×Nc×A′×Kc 式1
式1中,Q为海床地基破坏时的最大垂向力KN;Cu为土壤的不排水剪切强度KPa;Nc为无因次常数,这里取5.14;A′为根据载荷偏心确定的基础的有效面积m2;Kc为考虑载荷倾斜、基础形状、埋置深度、基底倾斜、土表面倾斜的修正系数;
再通过式2计算砂体排的铺设面积:
A=A′×G÷Q 式2
式2中,A为软体排的铺设面积m2;G为平台最低时最不利工况下的浮重KN;A′为根据载荷偏心确定的基础的有效面积m2;Q为地基破坏时的最大垂向力KN;
步骤二,先利用拖轮将坐底式海上风电安装平台拖至风机安装点,再将提前加工好的第一段软体排吊放在所述平台甲板上的软体排铺设装置的传送带上,并将第一段软体排的后端与传送带临时固定;
步骤三,启动软体排铺设装置的传动系统,将第一段软体排的前端向所述平台甲板的舷侧传送;
步骤四,在第一段软体排的后端离开传送带之前,暂停软体排铺设装置的传动系统,并吊放第二段软体排,将第一段软体排与传送带的固定端解开,并与第二段软体排的前端相系;
步骤四,将第二段软体排的后端临时固定在传送带上,再重新启动传动系统,将第二段软体排的前端向平台甲板的舷侧传送并铺设在海床面上;
步骤五,重复步骤二至步骤四,铺设后续段软体排,并在铺设完一定面积后在拖轮的辅助下移动坐底式海上风电安装平台,再重复步骤二至步骤四,直至选定的海床面上软体排的铺设面积达到步骤一计算的面积A;
步骤六,先根据风机的安装要求在拖轮的辅助下移动坐底式海上风电安装平台至坐底位置并定位,再向所述平台底座上的压载水舱内注入压载水,使移动坐底式海上风电安装下潜至坐底位置,并坐落在软体排上,完成坐底,同时调节所述支撑柱,使平台甲板露出水面;
步骤七,启动起重装置,利用起重装置进行风机吊装。
步骤八,风机安装完成后,收起起重装置;
步骤九,排出压载水舱中的压载水,使坐底式海上风电安装平台在浮力的作用下起浮;
步骤十,坐底式海上风电安装平台在拖轮的辅助下移动至下一个选定的风机安装点,重复步骤一至步骤九,进行下一个海上风机的安装作业。
上述的海上风电的安装方法,其中,进行步骤六时,应根据坐底式海上风电安装平台的重心按照设定的顺序将压载水注入不同的压载水舱中,使坐底式海上风电安装平台平稳下沉;坐底式海上风电安装平台在下沉过程中,应密切监测坐底式海上风电安装平台的浮态,随时调节压载水舱的注水顺序和压载水量,使坐底式海上风电安装平台始终保持平稳状态。
本发明的坐底式海上风电安装平台及海上风电的安装方法具有以下特点:
通过在安装平台的平台底座内设置多个可向内充注压载水的压载水舱,从而实现海上风电安装作业前的下沉坐底与作业完成后的起浮;通过在安装平台上设置起重系统,在安装平台坐底后用于风机设备的起吊安装;通过在在安装平台上设置软体排铺设装置,能提前在安装平台的坐底位置的海床面上铺设软体排,利用软体排的垫层作用,增加了海床地基的承载力,提高坐底位置的海床面的抗滑移能力,并且能防止软体排以下的海床地基被冲刷与掏空,提高安装平台在作业期间的坐底稳定性,进而能保障作业安全,提高海上风机的安装精度和施工效率。
附图说明
图1是本发明的坐底式海上风电安装平台的主视图;
图2是本发明的坐底式海上风电安装平台的俯视图;
图3是本发明的坐底式海上风电安装平台的软体排铺设装置的安装示意图;
图4是本发明的坐底式海上风电安装平台的平台底座内的压载水舱的布置图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图4,本发明的坐底式海上风电安装平台,包括平台本体1、起重装置3、软体排铺设装置2和操作室4。
平台本体1包括平台底座11、平台甲板13和若干连接在平台甲板13和平台底座11之间的支撑柱12;其中,
平台底座11为箱体结构并通过若干纵隔板和横隔板分隔成多个独立的压载水舱;纵隔板和横隔板连接在平台底座11的上、下底板之间,起到加强筋板的作用;
平台底座11的前部设置一排共六个前压载水舱111,在平台底座11的左侧中部设置一个左压载水舱112,在平台底座11的中部设置两排中部压载水舱13,每排中部压载水舱113有三个中部压载水舱113构成,两排中部压载水舱113之间设置中泵仓114,在平台底座11的右侧中部设置一个右压载水舱115,平台底座11的后部设置一排共六个后压载水舱116,左压载水舱112与两排中部压载水舱113之间设置左泵仓117,右压载水舱115与两排中部压载水舱112之间设置右泵仓118。
起重装置3安装在平台甲板13上;该起重装置3的基座31固定在平台甲板13的一侧端角部,该基座31上安装回转柱;该起重装置3的支座32固定在平台甲板13上并与基座31呈对角布置,该支座32上安装起升机构;该起重装置3的悬臂33的后端与回转柱的顶部铰接,该起重装置3的悬臂33的中部与起升机构的顶部连接。
软体排铺设装置2安装在平台甲板13的一舷侧中部;该软体排铺设装置沿平台甲板13的纵向设置由电机驱动的后排滚筒22,并在靠近平台甲板13的舷侧边缘设置与后排滚筒22平行并位于后排滚筒22的正前方的前排滚筒21,该前排滚筒21与后排滚筒22之间通过环形的传动带23连接。
操作室4设在平台甲板13的另一舷侧的前部。
为了保证坐底式海上风电安装平台结构的强度,平台甲板13、平台底部11以及纵隔板和横隔板的材质均为船用钢板。
本发明的坐底式海上风电安装平台,通过在安装平台的平台底座内设置多个可向内充注水时下沉或排水时上浮的压载水舱,从而实现海上风电安装作业前的下沉坐底与作业完成后的起浮;通过在安装平台上设置起重系统,在安装平台坐底后用于风机设备的起吊安装;通过在在安装平台上设置软体排铺设装置,能提前在安装平台的坐底位置的海床面上铺设软体排,利用软体排的垫层作用,增加了海床地基的承载力,提高坐底位置的海床面的抗滑移能力,并且能防止软体排以下的海床地基被冲刷与掏空,提高了安装平台在作业期间的坐底稳定性。
本发明的海上风电的安装方法,采用上述本发明的坐底式海上风电安装平台实现并包括以下步骤:
步骤一,通过以下公式计算所述坐底式海上风电安装平台将要坐落在选定的风机安装点的海床面上需要铺设软体排的面积;
先通过式1计算海床地基破坏时的垂向力:
Q=Cu×Nc×A′×Kc 式1
式1中,Q为海床地基破坏时的最大垂向力KN;Cu为土壤的不排水剪切强度KPa;Nc为无因次常数,这里取5.14;A′为根据载荷偏心确定的基础的有效面积m2;Kc为考虑载荷倾斜、基础形状、埋置深度、基底倾斜、土表面倾斜的修正系数;
再通过式2计算砂体排的铺设面积:
A=A′×G÷Q 式2
式2中,A为软体排的铺设面积,m2;G为平台最低时最不利工况下的浮重KN;A′为根据载荷偏心确定的基础的有效面积m2;Q为地基破坏时的最大垂向力KN;
步骤二,先利用拖轮将坐底式海上风电安装平台拖至风机安装点,再将提前加工好的第一段软体排吊放在平台甲板3上的软体排铺设装置的传送带23上,并将第一段软体排的后端与传送带23临时固定;软体排为砂肋软体排,铺设在海床面后,能起到提高海床地基承载力、增加坐底稳性与防止坐底式安装平台下部地基冲刷的功能;
步骤三,启动软体排铺设装置2的传动系统,将第一段软体排的前端向平台甲板13的舷侧传送;
步骤四,在第一段软体排的后端离开传送带23之前,暂停软体排铺设装置的传动系统,并吊放第二段软体排,将第一段软体排与传送带23的固定端解开,并与第二段软体排的前端相系;
步骤四,将第二段软体排的后端临时固定在传送带23上,再重新启动传动系统,将第二段软体排的前端向平台甲板3的舷侧传送并铺设在海床面上;
步骤五,重复步骤二至步骤四,铺设后续段软体排,并在铺设完一定面积后在拖轮的辅助下移动坐底式海上风电安装平台,再重复步骤二至步骤四,直至选定的海床面上软体排的铺设面积达到步骤一计算的面积A;
步骤六,先根据风机的安装要求在拖轮的辅助下移动坐底式海上风电安装平台至坐底位置并定位,再根据坐底式海上风电安装平台的重心按照设定的顺序将压载水注入不同的压载水舱中,使坐底式海上风电安装平台平稳下沉,在下沉过程中,应密切监测坐底式海上风电安装平台的浮态,随时调节压载水舱的注水顺序和压载水量,使坐底式海上风电安装平台始终保持平稳状态,直至坐底式海上风电安装平台下潜至坐底位置,并坐落在软体排上,完成坐底,同时调节支撑柱2,使平台甲板3露出水面;
步骤七,启动起重装置3,利用起重装置3进行风机吊装。
步骤八,风机安装完成后,收起起重装置3;
步骤九,排出压载水舱中的压载水,使坐底式海上风电安装平台在浮力的作用下起浮;
步骤十,坐底式海上风电安装平台在拖轮的辅助下移动至下一个选定的风机安装点,重复步骤一至步骤九,进行下一个海上风机的安装作业。
本发明的海上风电的安装方法,提前在安装平台的坐底位置的海床面上铺设软体排,利用软体排的垫层作用,增加了海床地基的承载力,提高坐底位置的海床面的抗滑移能力,并且能防止软体排以下的海床地基被冲刷与掏空,提高安装平台在作业期间的坐底稳定性,进而能保障作业安全,提高海上风机的安装精度和施工效率。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。
Claims (4)
1.一种坐底式海上风电安装平台,包括平台本体、起重装置和操作室;其特征在于,所述安装平台还包括软体排铺设装置;
所述平台本体包括平台甲板、平台底座和若干连接在平台甲板和平台底座之间的支撑柱;
所述平台底座为箱体结构并通过若干纵隔板和横隔板分隔成多个独立的压载水舱;
所述起重装置安装在所述平台甲板上;该起重装置的基座固定在平台甲板的一侧端角部,该基座上安装回转柱;该起重装置的支座固定在平台甲板上并与所述基座呈对角布置,该支座上安装起升机构;该起重装置的悬臂的后端与所述回转柱的顶部铰接,该起重装置的悬臂的中部与所述起升机构的顶部连接;
所述软体排铺设装置安装在所述平台甲板的一舷侧中部;该软体排铺设装置沿平台甲板的纵向设置由电机驱动的后排滚筒,并在靠近平台甲板的舷侧边缘设置与后排滚筒平行并位于后排滚筒的正前方的前排滚筒,该前排滚筒与后排滚筒之间通过环形的传动带连接;
所述操作室设在所述平台甲板的另一舷侧的前部。
2.根据权利要求1所述的坐底式海上风电安装平台,其特征在于,所述平台底座的前部设置一排前压载水舱,在平台底座的左侧中部设置一个左压载水舱,在平台底座的中部设置两排中部压载水舱,两排中部压载水舱之间设置中泵仓,在平台底座的右侧中部设置一个右压载水舱,所述平台底座的后部设置一排后压载水舱,所述左压载水舱与两排中部压载水舱之间设置左泵仓,所述右压载水舱与两排中部压载水舱之间设置右泵仓。
3.一种海上风电的安装方法,采用如权利要求1所述的坐底式海上风电安装平台实现,其特征在于,所述安装方法包括以下步骤:
步骤一,通过以下公式计算所述坐底式海上风电安装平台将要坐落在选定的风机安装点的海床面上需要铺设软体排的面积;
先通过式1计算地基破坏时的垂向力:
Q=Cu×Nc×A′×Kc 式1
式1中,Q为地基破坏时的最大垂向力KN;Cu为土壤的不排水剪切强度KPa;Nc为无因次常数,这里取5.14;A′为根据载荷偏心确定的基础的有效面积m2;Kc为考虑载荷倾斜、基础形状、埋置深度、基底倾斜、土表面倾斜的修正系数;
再通过式2计算砂体排的铺设面积:
A=A′×G÷Q 式2
式2中,A为软体排的铺设面积m2;G为平台最低时最不利工况下的浮重KN;A′为根据载荷偏心确定的基础的有效面积m2;Q为地基破坏时的最大垂向力KN;
步骤二,先利用拖轮将坐底式海上风电安装平台拖至风机安装点,再将提前加工好的第一段软体排吊放在所述平台甲板上的软体排铺设装置的传送带上,并将第一段软体排的后端与传送带临时固定;
步骤三,启动软体排铺设装置的传动系统,将第一段软体排的前端向所述平台甲板的舷侧传送;
步骤四,在第一段软体排的后端离开传送带之前,暂停软体排铺设装置的传动系统,并吊放第二段软体排,将第一段软体排与传送带的固定端解开,并与第二段软体排的前端相系;
步骤四,将第二段软体排的后端临时固定在传送带上,再重新启动传动系统,将第二段软体排的前端向平台甲板的舷侧传送并铺设在海床面上;
步骤五,重复步骤二至步骤四,铺设后续段软体排,并在铺设完一定面积后在拖轮的辅助下移动坐底式海上风电安装平台,再重复步骤二至步骤四,直至选定的海床面上软体排的铺设面积达到步骤一计算的面积A;
步骤六,先根据风机的安装要求在拖轮的辅助下移动坐底式海上风电安装平台至坐底位置并定位,再向所述平台底座上的压载水舱内注入压载水,使移动坐底式海上风电安装下潜至坐底位置,并坐落在软体排上,完成坐底,同时调节所述支撑柱,使平台甲板露出水面;
步骤七,启动起重装置,利用起重装置进行风机吊装。
步骤八,风机安装完成后,收起起重装置;
步骤九,排出压载水舱中的压载水,使坐底式海上风电安装平台在浮力的作用下起浮;
步骤十,坐底式海上风电安装平台在拖轮的辅助下移动至下一个选定的风机安装点,重复步骤一至步骤九,进行下一个海上风机的安装作业。
4.根据权利要求3所述的海上风电的安装方法,其特征在于,进行步骤六时,应根据坐底式海上风电安装平台的重心按照设定的顺序将压载水注入不同的压载水舱中,使坐底式海上风电安装平台平稳下沉;坐底式海上风电安装平台在下沉过程中,应密切监测坐底式海上风电安装平台的浮态,随时调节压载水舱的注水顺序和压载水量,使坐底式海上风电安装平台始终保持平稳状态。
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PB01 | Publication | ||
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