CN111847216A - 适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统和吊装方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统和吊装方法,导向钢索穿过顶部导向支撑装置,一端连接底部固定装置,另一端连接底部锁定装置,形成从塔筒底部至塔筒顶部的吊物通道的导向路径,使吊物在导向钢索和导向卸扣的限制下沿着导向钢索的导向路径上升或下放。本发明实现漂浮式海上风电机组的零部件在塔筒顶部与底部间的吊装更换,使吊装作业过程不受基础摇摆和运动的影响,保证吊装过程中吊物与塔筒之间无相对运动,避免撞击。安全快捷,成本低廉,提高了漂浮式海上风电机组的易维护性,增加了海上作业时间窗口,减少了大型起吊船舶的使用,具有巨大的经济效益,可以解决漂浮式海上风电规模化发展、大批量应用的关键瓶颈限制。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统和吊装方法。
背景技术
海上风电机组受海上到达困难、维护船舶起吊能力有限等因素的影响,通常需要风电机组自身拥有一套能够实现更换吊装其内部零部件的便捷吊装系统。这类吊装系统通常设在塔筒顶部的机舱内,利用塔顶的起重机或行车(有的需要配合使用塔筒底部的卷扬设备),通过机舱尾部的吊物通道,实现偏航驱动、冷却单元乃至发电机、齿轮箱等零部件在塔筒顶部和底部间的吊装,如图1所示。该类方法针对固定式海上风电机组,多利用动滑轮组或外置卷扬相配合的方式,以最小的、可便捷安装的起重设备实现较大物品的吊装。现有方法与装置只适用于固定式基础的海上风电机组。该方法在吊装过程中风电机组的基础部分为固定结构,无大幅度的横摇与纵摇。只要在风速允许的情况下即可实施零部件的吊装。
对于基础型式为漂浮式的海上风电机组,由于其基础不是固定在海底,整个基础连同上部的塔筒和风电机组随波浪进行周期性的横向与纵向摇摆,同时还伴有水平以及垂向的起伏运动。在此情况下,前述吊装方法无法保障安全。如图2所示,当基础摇摆时吊物会受到角加速度与水平加速度影响,产生水平力,由于此时的钢丝绳无法抵抗水平力,因此存在吊物加速撞向塔筒,造成塔筒失效风机倒塌的灾难性后果。而如果严苛的限定在极小风速、极小波浪的情况下进行吊装作业,又会导致海上风电机组的维护无法及时进行。
发明内容
本发明提供一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统和吊装方法,实现漂浮式海上风电机组的零部件在塔筒顶部与底部间的吊装更换,使吊装作业过程不受基础摇摆和运动的影响,保证吊装过程中吊物与塔筒之间无相对运动,避免撞击。安全快捷,成本低廉,提高了漂浮式海上风电机组的易维护性,增加了海上作业时间窗口,减少了大型起吊船舶的使用,具有巨大的经济效益,可以解决漂浮式海上风电规模化发展、大批量应用的关键瓶颈限制。
为了达到上述目的,本发明提供一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统,包含:
底部固定装置,其设置在塔筒底部平台上,用于固定导向钢索的一端;
底部锁定装置,其设置在塔筒底部平台上,用于锁定导向钢索的另一端;
至少一个顶部导向支撑装置,其设置在塔筒顶部,用于支撑导向钢索;
导向钢索,其一端连接底部固定装置,另一端穿过所述顶部导向支撑装置后连接底部锁定装置,形成从塔筒底部至塔筒顶部的吊物通道的导向路径;
导向卸扣,其用于连接吊物和导向钢索,使吊物可沿导向钢索移动。
所述的顶部导向支撑装置包含:
框架;
第一导向定滑轮,其设置在框架上,用于穿引导向钢索并实现对导向钢索的导向;
至少两个限位定滑轮,其设置在框架上,用于限制导向钢索的位置,保障导向钢索在受到横向载荷时不脱落。
所述的底部锁定装置包含:
安装支架;
第二导向定滑轮,其设置在安装支架上,用于穿引导向钢索并实现对导向钢索的导向;
至少两个限位定滑轮,其设置在安装支架上,用于限制导向钢索的位置,保障导向钢索在受到横向载荷时不脱落;
锁紧装置,其设置在安装支架上并连接导向钢索的末端,用于调节导向钢索的张紧力;
锁定机构,其设置在安装支架上并套设在导向钢索上,用于锁定导向钢索的位置。
本发明还提供一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装方法,其特征在于,包含以下步骤:
利用底部锁定装置将导向钢索的张紧力调节至设定值;
利用吊装设备将吊物移位至导向钢索的吊物通道,并利用导向卸扣连接吊物和导向钢索;
启动吊装设备,使吊物在导向钢索和导向卸扣的限制下沿着导向钢索的导向路径上升或下放。
吊物被吊装设备吊装到位后,拆掉导向卸扣。
所述的导向钢索的张紧力的设定值与吊物重量和漂浮式海上风电机组横摇纵摇加速度有关。
本发明实现漂浮式海上风电机组的零部件在塔筒顶部与底部间的吊装更换,使吊装作业过程不受基础摇摆和运动的影响,保证吊装过程中吊物与塔筒之间无相对运动,避免撞击。安全快捷,成本低廉,提高了漂浮式海上风电机组的易维护性,增加了海上作业时间窗口,减少了大型起吊船舶的使用,具有巨大的经济效益,可以解决漂浮式海上风电规模化发展、大批量应用的关键瓶颈限制。
附图说明
图1是背景技术中固定基础的海上风电机组的零部件吊装示意图。
图2是背景技术中漂浮基础的海上风电机组的零部件吊装示意图。
图3和图4是本发明提供的一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统的结构示意图。
图5是本发明的顶部导向支撑装置的结构示意图。
图6是本发明的底部锁定装置的结构示意图。
具体实施方式
以下根据图3~图6,具体说明本发明的较佳实施例。
如图3和图4所示,本发明提供一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统,包含:
底部固定装置4,其设置在塔筒底部平台上,用于固定导向钢索3的一端;
底部锁定装置5,其设置在塔筒底部平台上,用于锁定导向钢索3的另一端;
至少一个顶部导向支撑装置1,其设置在塔筒顶部,用于支撑导向钢索3;
导向钢索3,其穿过顶部导向支撑装置1,且一端连接底部固定装置4,另一端连接底部锁定装置5,形成从塔筒底部至塔筒顶部的导向路径;
导向卸扣2,其用于连接吊物和导向钢索,使吊物可沿导向钢索移动。
在本发明的一个实施例中,底部固定装置4设置在塔筒底部物品装卸平台的下部,底部锁定装置5也设置在塔筒底部物品装卸平台的下部,顶部导向支撑装置1根据机舱内起重设备不同,可选择安装在塔筒顶部的机舱后底部框架上(例如,在采用两个顶部导向支撑装置1的情况下,可以将其安装在塔筒顶部的机舱后底部的吊物口通道两侧固定点处)或安装在塔顶起重机的外伸支架上。
如图5所示,所述的顶部导向支撑装置1包含:
框架102;
第一导向定滑轮101,其设置在框架102上,用于穿引导向钢索3并实现对导向钢索3的导向;
至少两个限位定滑轮,其设置在框架102上,用于限制导向钢索3的位置,保障导向钢索3在受到横向载荷时不脱落;在本发明的一个实施例中,可以在导向钢索3的两侧分别设置第一限位定滑轮103和第二限位定滑轮104。
如图6所示,所述的底部锁定装置5包含:
安装支架508;
第二导向定滑轮504,其设置在安装支架508上,用于穿引导向钢索3并实现对导向钢索3的导向;
至少两个限位定滑轮,其设置在安装支架508上,用于限制导向钢索3的位置,保障导向钢索3在受到横向载荷时不脱落;在本发明的一个实施例中,可以在导向钢索3的两侧分别设置第三限位定滑轮502和第四限位定滑轮503;
锁紧装置,其设置在安装支架508上并连接导向钢索3的末端,用于调节导向钢索3的张紧力;
锁定机构,其设置在安装支架508上并套设在导向钢索3上,用于锁定导向钢索3的位置。
在本发明的一个实施例中,所述的锁紧装置可以采用电动卷扬机507。
在本发明的另一个实施例中,所述的锁定机构包含:
锁定板505,其设置在安装支架508上并套设在导向钢索3上;
锁定销506,其插入锁定板505后顶住导向钢索3,用于锁定导向钢索3的位置。
本发明还提供一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装方法,包含以下步骤:
利用底部锁定装置将导向钢索的张紧力调节至设定值;
利用吊装设备将吊物移位至导向钢索的吊物通道,并利用导向卸扣连接吊物和导向钢索;
启动吊装设备,使吊物在导向钢索和导向卸扣的限制下沿着导向钢索的导向路径上升或下放。
在本发明的一个实施例中,本发明的安装方法和工作原理如下:
1、安装零部件吊装系统;
将底部固定装置4和底部锁定装置5固定安装到塔筒底部平台上;
将所有的顶部导向支撑装置1固定安装到塔筒顶部的各个选定位置处;
首先将导向钢索3的一端固定在底部固定装置4上,利用塔顶起重设备提起导向钢索3的另一端至塔筒顶部,依次将导向钢索3穿过所有的顶部导向支撑装置1后再下放到塔筒底部,将导向钢索3的末端联接到底部锁定装置5上的电动卷扬机507;
根据吊装物品的重量、基础横摇纵摇加速度等条件计算得到导向钢索3的预设张紧力,启动电动卷扬机507将导向钢索3的张紧力加载到设定值后,将锁定销506插入锁定板505,将导向钢索3固定在底部锁定装置5上,释放电动卷扬机507。
2、利用零部件吊装系统来吊装零件(以从塔筒顶部将拆卸后的发电机吊到塔筒底部平台为例);
利用塔顶起重设备将拆卸后的发电机移位至安装好导向钢索3的吊物通道;
利用导向卸扣2将吊物与导向钢索3连接;
启动吊装设备,吊物在导向钢索3和导向卸扣2的限制下沿着导向钢索3下放;
吊物到达塔筒底部后,拆掉导向卸扣2,完成吊装。
此过程中即使有摇摆带来的横向力也可由导向钢索3抵消,吊装过程安全可控。从塔筒底部平台向上吊装零部件按类似操作进行。
本发明实现漂浮式海上风电机组的零部件在塔筒顶部与底部间的吊装更换,使吊装作业过程不受基础摇摆和运动的影响,保证吊装过程中吊物与塔筒之间无相对运动,避免撞击。安全快捷,成本低廉,提高了漂浮式海上风电机组的易维护性,增加了海上作业时间窗口,减少了大型起吊船舶的使用,具有巨大的经济效益,可以解决漂浮式海上风电规模化发展、大批量应用的关键瓶颈限制。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统,其特征在于,包含:
底部固定装置,其设置在塔筒底部平台上,用于固定导向钢索的一端;
底部锁定装置,其设置在塔筒底部平台上,用于锁定导向钢索的另一端;
至少一个顶部导向支撑装置,其设置在塔筒顶部,用于支撑导向钢索;
导向钢索,其一端连接底部固定装置,另一端穿过所述顶部导向支撑装置后连接底部锁定装置,形成从塔筒底部至塔筒顶部的吊物通道的导向路径;
导向卸扣,其用于连接吊物和导向钢索,使吊物可沿导向钢索移动。
2.如权利要求1所述的适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统,其特征在于,所述的顶部导向支撑装置包含:
框架;
第一导向定滑轮,其设置在框架上,用于穿引导向钢索并实现对导向钢索的导向。
3.如权利要求2所述的适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统,其特征在于,所述的顶部导向支撑装置还包含:
至少两个限位定滑轮,其设置在框架上,用于限制导向钢索的位置,保障导向钢索在受到横向载荷时不脱落。
4.如权利要求1所述的适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统,其特征在于,所述的底部锁定装置包含:
安装支架;
第二导向定滑轮,其设置在安装支架上,用于穿引导向钢索并实现对导向钢索的导向;
锁紧装置,其设置在安装支架上并连接导向钢索的末端,用于调节导向钢索的张紧力;
锁定机构,其设置在安装支架上并套设在导向钢索上,用于锁定导向钢索的位置。
5.如权利要求4所述的适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装系统,其特征在于,所述的底部锁定装置还包含:至少两个限位定滑轮,其设置在安装支架上,用于限制导向钢索的位置,保障导向钢索在受到横向载荷时不脱落。
6.一种适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装方法,利用如权利要求1-5中任意一项所述的零部件吊装系统进行吊装,其特征在于,包含以下步骤:
利用底部锁定装置将导向钢索的张紧力调节至设定值;
利用吊装设备将吊物移位至导向钢索的吊物通道,并利用导向卸扣连接吊物和导向钢索;
启动吊装设备,使吊物在导向钢索和导向卸扣的限制下沿着导向钢索的导向路径上升或下放。
7.如权利要求6所述的适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装方法,其特征在于,吊物被吊装设备吊装到位后,拆掉导向卸扣。
8.如权利要求6所述的适用于漂浮式海上风电机组的零部件吊装方法,其特征在于,所述的导向钢索的张紧力的设定值与吊物重量和漂浮式海上风电机组横摇纵摇加速度有关。
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Application publication date: 20201030 |