CN111962488B - 一种海上风电升压站上部组件的底部工装和安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电升压站上部组件的底部工装和安装方法，包括：支墩以及四个工装单元，工装单元包括：设置在支墩上两根平行的大梁；固定在两根平行的大梁上的两根第一主梁；固定在两根第一主梁之间的两根第二主梁，第一主梁和第二主梁的中部为海上风电升压站上部组件的安装座；固定在两根平行的大梁上的两根边梁；以及设置在边梁和第一主梁之间以及第一主梁与第二主梁之间的水平斜支撑。本发明中，每个工装单元都带有一个海上风电升压站上部组件的安装座，四个工装单元带有四个安装座，海上风电升压站上部组件有四个桩腿连接节点，将四个桩腿连接节点与四个安装座固定后，用于安装和运输，提高安装精度，确保受力的整体性和稳定性。

Description

一种海上风电升压站上部组件的底部工装和安装方法

技术领域

本发明涉及滚装技术领域，具体涉及一种海上风电升压站上部组件的底部工装和安装方法。

背景技术

海上风电升压站是海上风力发电的重要组件之一，是建造在海上的重要的节点设备，工艺设备复杂，对应的结构体系庞大，构件众多，重量约4000t，不利于在海上进行安装，因此升压站选择在陆地上进行结构安装和设备安装，形成整体后用大型运输船运到现场进行整体吊装。

这一安装过程需要一套完整安全的安装方法，这使得安装过程中的底部工装就成为关键的部件。底部工装需要在海上升压站陆地安装时作为升压站的基座，在安装过程中需要底部工装将上部组件的荷载传递给SPMT滚装车。

由于升压站上部组件的运输过程中荷载比较复杂，包括组件自重，风荷载、组件滚装中的倾斜带来的荷载，滚装过程中加速度带来的惯性力等等。另外为便于安装和拆卸整个底部工装应采用装配式结构体系，因此设计一种构造简单，满足受力要求、满足安装施工要求的底部工装非常有必要。

发明内容

本发明提供了一种海上风电升压站上部组件的底部工装和安装方法。

由于海上风电升压站上部组件有四个桩腿连接节点，需要4个底部工装用于安装和运输。

一种海上风电升压站上部组件的底部工装，包括：支墩以及四个工装单元，所述的工装单元包括：

设置在所述支墩上两根平行的大梁；

固定在所述两根平行的大梁上的两根第一主梁；

固定在所述两根第一主梁之间的两根第二主梁，所述的第一主梁和第二主梁的中部为海上风电升压站上部组件的安装座；

固定在所述两根平行的大梁上的两根边梁；

以及设置在所述边梁和第一主梁之间以及所述第一主梁与第二主梁之间的水平斜支撑。

本发明中，每个工装单元都带有一个海上风电升压站上部组件的安装座，四个工装单元带有四个安装座，海上风电升压站上部组件有四个桩腿连接节点，将四个桩腿连接节点与四个安装座固定后，用于安装和运输。每个工装单元先采用两根平行的大梁，然后在两根平行的大梁固定两根第一主梁，然后在两根第一主梁之间的两根第二主梁，形成海上风电升压站上部组件的安装座，同时采用水平斜支撑提高稳固性，确保受力的整体性和稳定性。

所述的支墩由三腹板箱型截面构成，一定间距设置T型截面加劲梁，支墩高度应适合SPMT滚装车的高度，柱墩的底面积应该能保证将上部组件的荷载安全的传递给地面。

所述的大梁为两根箱型截面大梁，截面一定距离设置加劲肋保证截面的整体性。

所述的两根第一主梁(即主梁一)平行固定在所述两根平行的大梁上，所述的第一主梁与所述大梁垂直。主梁一：箱型大梁上面设置两根支承在大梁上的主梁一，主梁一与大梁采用高强度螺栓连接，主梁一的端部与大梁腹板对应的位置设置加劲肋。

所述的第二主梁与所述第一主梁垂直，形成井字形支架，即海上风电升压站上部组件的安装座。第二主梁(即主梁二)：垂直于主梁一的方向设置两根支承在主梁一上的主梁二，主梁二采用连接角钢和高强度螺栓连接在主梁一的腹板上。主梁一和主梁二形成井字形支架，中间的空间放置上部组件有四个桩腿连接节点，主梁一和大梁的高度之和要大于桩腿连接的高度。

所述的边梁与所述大梁垂直，所述的边梁与所述第一主梁平行，两根边梁设置在两根第一主梁的外侧。。所述的边梁为了提高主梁一和主梁二的整体性和稳定性，在平行于主梁一的方向设置两根边梁为水平支撑提供支承点和边缘构件，边梁采用高强度螺栓连接在大梁上。

所述的水平斜支撑包括第一水平斜支撑和第二水平斜支撑，所述的第一水平斜支撑的一端固定在所述第一主梁的中点，所述的第一水平斜支撑的另一端固定在所述边梁的端部，所述的第一水平斜支撑为4个。所述的第二水平斜支撑的一端固定在所述第二主梁的中点，所述的第二水平斜支撑的另一端固定在所述第一主梁的端部，所述的第二水平斜支撑为4个。

所述的边梁和第一主梁之间以及两根第一主梁之间沿所述大梁的长度方向设置有水平直支撑，所述的水平直支撑为6个。

支撑：水平斜支撑和水平直支撑以及边梁形成水平刚性层保证主梁的受力整体性能，各构件之间均采用节点板配合高强度螺栓连接。

工装传力过程：上部组件的荷载通过有四个桩腿连接节点传递给主梁一、二。其中主梁二承担的荷载通过角钢连接件和高强度螺栓传给主梁一，再由主梁一将荷载传递给大梁。

一种海上风电升压站上部组件的底部工装的安装方法，包括以下步骤：

1)放置底部支墩，将大梁放置在支墩上，先将第二主梁用角钢连接件和螺栓安装在第一主梁上，再将第一主梁和第二主梁安装到大梁上，用螺栓连牢，安装边梁、水平斜支撑、水平直支撑形成受力整体，形成底部工装；

2)海上风电升压站上部组件安装，通过海上风电升压站上部组件的四个桩腿连接节点与底部工装的四个安装座固定；

3)海上风电升压站上部组件建造完毕并通过验收后，四台SPMT滚装车运行到位，分别支承底部工装的两根大梁，将上部组件以及底部支墩一并抬起；

4)由SPMT滚装车将海上风电升压站上部组件滚装到运输船，运输船将其运至海上安装现场；

5)完成海上风电升压站的海上吊装安装作业。

步骤4)中，滚装过程中注意滚装车运行加速度不超过0.2m/s²，整个上部组件的倾斜度不超过2°。

与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：

1、底部工装各构件之间均采用高强度螺栓连接，方便现场安装和拆卸。

2、底部工装传力路径明确，主梁二传力采用角钢拼接件和高强度螺栓直接传力给主梁一的腹板，减小了节点传力的偏心。主梁一采用加劲肋直接对应与大梁的腹板，这样主梁一的荷载能够直接传递给大梁，这些传力过程安全可靠。

3、边梁和支撑系统(水平斜支撑和水平直支撑)与主梁一、二形成水平刚性层保证了结构体系受力的整体性和稳定性。

4、大梁的加劲肋体系保证了大梁的截面稳定性。

5、底部工装为可拆装结构，方便循环利用，方便进行改装，可以拥有其他类似的结构的安装。

附图说明

图1为本发明中海上风电升压站上部组件的底部工装的结构示意图；

图2为本发明中另一视角的海上风电升压站上部组件的底部工装的结构示意图；

图3为本发明中支墩的结构示意图；

图4为图3中AA的剖面结构示意图；

图5为本发明中底部工装的结构示意图；

图6为本发明中另一视角的底部工装的结构示意图；

图7为本发明中大梁和第一主梁的结构示意图；

图中附图标记说明如下：

1：海上风电升压站上部组件；2：底部工装支架；3：SPMT运输车；4：支墩；5：大梁；6：第一主梁；7：第二主梁；8：边梁；9：水平斜支撑；10：水平直支撑；11：主梁2与主梁1的角钢连接件；12：T型截面加劲梁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1、图2、图5、图6和图7所示，一种海上风电升压站上部组件的底部工装，包括：支墩4以及四个工装单元，工装单元包括：设置在支墩4上两根平行的大梁5；固定在两根平行的大梁5上的两根第一主梁6；固定在两根第一主梁6之间的两根第二主梁7，第一主梁6和第二主梁7的中部为海上风电升压站上部组件1的安装座；固定在两根平行的大梁5上的两根边梁8；以及设置在边梁8和第一主梁6之间以及第一主梁6与第二主梁7之间的水平斜支撑9。两根第一主梁6平行，第一主梁6的长度方向与大梁5的长度方向垂直。第二主梁7的长度方向与第一主梁6的长度方向垂直。

如图5所示，边梁8的长度方向与大梁5的长度方向垂直，边梁8与第一主梁6平行，两根边梁设置在两根第一主梁6的外侧。水平斜支撑9包括第一水平斜支撑和第二水平斜支撑。第一水平斜支撑的一端固定在第一主梁6的中点，第一水平斜支撑的另一端固定在边梁8的端部，第一水平斜支撑为4个。第二水平斜支撑的一端固定在第二主梁7的中点，第二水平斜支撑的另一端固定在第一主梁6的端部，第二水平斜支撑为4个。

如图6所示，边梁8和第一主梁6之间以及两根第一主梁6之间沿大梁的长度方向设置有水平直支撑10，水平直支撑为6个。

参考图1至图7，本发明一种海上风电升压站上部组件的底部工装和安装方法，所述底部工装包括：底部工装支架2和支墩4。

其中底部工装支架2如图5所示，包括：大梁5；第一主梁6(主梁一)；第二主梁7(主梁二)；边梁8；水平斜支撑9；底部工装水平直支撑10；主梁二与主梁一的角钢连接件11。

其中支墩4如图2所示，支墩4安装在大梁5下，支墩4由三块腹板箱型截面构成，一定间距设置T型截面加劲梁12。

一种海上风电升压站上部组件的底部工装的具体安装方法，具体包括：

1、放置底部支墩4位于升压站上部组件底部连接节点下方，长度方向按前后放置；将大梁5按照位置要求放置在支墩4上。先将第二主梁7用角钢连接件11和高强度螺栓安装在第一主梁6上，再将第一主梁6和第二主梁7形成的井字形支架安装到大梁5上，用高强度螺栓连牢。安装边梁8、水平斜支撑9和水平直支撑10支撑形成有水平刚性层都受力结构整体。

2、完成海上风电升压站上部组件1的安装，先以底部工装为基础进行上部结构的安装，再进行上部组件设备安装。

3、四台SPMT运输车3运行到位，支承底部工装的两根大梁5。将上部组件、底部工装及支墩6一并抬起。

4、由SPMT运输车3将上部组件滚装到运输船上，由船将其运至海上安装现场。滚装过程中注意滚装车运行加速度不超过0.2m/s²，整个上部组件的倾斜度不超过2°。

5、完成海上升压站的海上吊装安装作业。

Claims (5)

1.一种海上风电升压站上部组件的底部工装，包括：支墩以及四个工装单元，其特征在于，所述的工装单元包括：

设置在所述支墩上两根平行的大梁；

固定在所述两根平行的大梁上的两根第一主梁；

固定在所述两根第一主梁之间的两根第二主梁，所述的第一主梁和第二主梁的中部为海上风电升压站上部组件的安装座；

固定在所述两根平行的大梁上的两根边梁；

以及设置在所述边梁和第一主梁之间以及所述第一主梁与第二主梁之间的水平斜支撑；

所述的水平斜支撑包括第一水平斜支撑和第二水平斜支撑；

所述的第一水平斜支撑的一端固定在所述第一主梁的中点，所述的第一水平斜支撑的另一端固定在所述边梁的端部，所述的第一水平斜支撑为4个；

所述的第二水平斜支撑的一端固定在所述第二主梁的中点，所述的第二水平斜支撑的另一端固定在所述第一主梁的端部，所述的第二水平斜支撑为4个；

所述的边梁和第一主梁之间以及两根第一主梁之间沿所述大梁的长度方向设置有水平直支撑，所述的水平直支撑为6个。

2.根据权利要求1所述的海上风电升压站上部组件的底部工装，其特征在于，所述的两根第一主梁平行，所述的第一主梁与所述大梁垂直。

3.根据权利要求1所述的海上风电升压站上部组件的底部工装，其特征在于，所述的第二主梁与所述第一主梁垂直。

4.根据权利要求1所述的海上风电升压站上部组件的底部工装，其特征在于，所述的边梁与所述大梁垂直，所述的边梁与所述第一主梁平行，两根边梁设置在两根第一主梁的外侧。

5.一种如权利要求1~4任一项所述的海上风电升压站上部组件的底部工装的安装方法，包括以下步骤：

1）放置底部支墩，将大梁放置在支墩上，先将第二主梁用角钢连接件和螺栓安装在第一主梁上，再将第一主梁和第二主梁安装到大梁上，用螺栓连牢，安装边梁、水平斜支撑、水平直支撑形成受力整体，形成底部工装；

2）海上风电升压站上部组件安装，通过海上风电升压站上部组件的四个桩腿连接节点与底部工装的四个安装座固定；

3）海上风电升压站上部组件建造完毕并通过验收后，四台SPMT滚装车运行到位，分别支承底部工装的两根大梁，将上部组件以及底部支墩一并抬起；

4）由SPMT滚装车将海上风电升压站上部组件滚装到运输船，运输船将其运至海上安装现场；

5）完成海上风电升压站的海上吊装安装作业。