CN113006049A - 一种海上风力发电机组吊装结构及其安装和吊装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海上风力发电机组吊装结构及其安装和吊装方法，包括支撑平台和起重机，所述支撑平台搭建于机组的基础桩上，或塔筒上，或基础桩和塔筒上，所述起重机装于支撑平台上，通过调整起重机的伸缩臂完成风力发电机组的吊装。本发明通过利用基础桩、塔筒结构支撑，在基础桩或塔筒或基础桩与塔筒上搭建支撑平台，将起重机安装在支撑平台上，当海上风力发电机组安装，不需要使用昂贵的专用吊装船或专用的海上作业平台，不必局限于浅海区，极大降低了吊装成本，且吊装相关设备制造配套周期短，吊装难度低，适用范围更广。

Description

一种海上风力发电机组吊装结构及其安装和吊装方法
技术领域
本发明涉及海上风力发电机组海上安装和维护的技术领域，尤其是指一种海上风力发电机组吊装结构及其安装和吊装方法。
背景技术
当前在世界海上风电领域，海上风力发电机组的安装通常采用自升式平台船吊装或在浅水区采用配置大型履带起重机的船舶坐滩安装风机。
采用自升式平台船吊装造价成本高，一艘专用的自升式风电安装平台船费用昂贵，且制造和装置周期长，同时随着深海吊装的要求，这种平台的支腿桩会很长，成本会更高，海上吊装市场上满足深海吊装的这种平台船基本上很少。在浅水区采用配置大型履带起重机的船舶只能在浅海施工，施工区域受限。同时当海上风力发电机组出现故障时，还需要使用吊装船对风力发电机组上的组件进行拆装更换，此时对单个风机维修，单独租赁吊装船的费用更高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种海上风力发电机组吊装结构及其安装和吊装方法，通过利用基础桩、塔筒结构支撑，在基础桩或塔筒或基础桩与塔筒上搭建支撑平台，将起重机安装在支撑平台上，当海上风力发电机组安装，不需要使用昂贵的专用吊装船或专用的海上作业平台，不必局限于浅海区，极大降低了吊装成本，且吊装相关设备制造配套周期短，吊装难度低，适用范围更广。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种海上风力发电机组吊装结构，包括支撑平台和起重机，所述支撑平台搭建于机组的基础桩上，或塔筒上，或基础桩和塔筒上，所述起重机装于支撑平台上，通过调整起重机的伸缩臂完成风力发电机组的吊装。
进一步，所述支撑平台与基础桩或塔筒可拆卸式连接，且所述支撑平台的上方或下方可拆卸式连接有斜拉支撑结构，所述斜拉支撑结构可拆卸式连接至基础桩或塔筒上，通过斜拉支撑结构辅助承重。
进一步，所述支撑平台可拆卸式连接至塔筒或塔筒的过渡结构上，所述斜拉支撑结构可拆卸式连接至基础桩与塔筒之间的过渡结构上，或塔筒的其他过渡结构上。
进一步，所述支撑平台的底部焊接有支撑支架，所述支撑平台和支撑支架均由型材焊接而成，所述支撑平台和支撑支架整体固定安装在基础桩上，或塔筒上，或基础桩和塔筒上。
进一步，所述支撑平台固定连接在塔筒或塔筒的过渡结构上，所述支撑支架固定连接在基础桩与塔筒之间的过渡结构上，或塔筒的其他过渡结构上。
进一步，所述支撑平台呈环形或多边形结构，布置于基础桩或塔筒的四周。
进一步，所述支撑平台呈矩形结构，布置于基础桩或塔筒的一侧。
一种海上风力发电机组吊装结构的安装和吊装方法，其特征在于，小型辅助浮船、运输船；包括以下步骤：
1)将支撑平台通过支撑支架或斜拉支撑结构装于基础桩或塔筒上：当装于基础桩上时，该支撑平台在基础桩海底打桩前预安装在基础桩上，或在桩体打桩后安装；当支撑平台安装在塔筒上时，将支撑平台在塔筒吊装前预安装在塔筒上，或在塔筒吊装之后再安装塔筒上；当支撑平台装于基础桩体和塔筒之间时，首先将支撑平台和支撑支架或斜拉支撑结构连接成整体，在基础桩和塔筒安装之后再与支撑平台连接，或将支撑平台与支撑支架或斜拉支撑结构分成两部分，其中一部分在基础桩打桩前安装在基础桩上，另一部分与塔筒预安装，然后在塔筒与基础桩连接后，再将两部分连接成整体；当支撑平台安装在基础桩与塔筒之间的过渡结构或在塔筒与塔筒之间的过渡结构上时，先安装过渡结构，再把支撑平台和支撑支架或斜拉支撑结构安装在过渡结构的接口上；
2)采用小型辅助浮船将起重机安装在支撑平台上；
3)采用运输船将需要吊装的风力发电机组组件全部运到机组机位附近，等待吊装；
4)通过起重机依次将风力发电机组组件起吊并转移至支撑平台上，并调整起重机伸缩臂的臂长以适应不同组件的吊装工况，将风力发电机组组件按照顺序依次从支撑平台吊装至设定位置。
进一步，在步骤4)中，采用支撑平台上的起重机完成所有风力发电机组组件的吊装。
进一步，在步骤4)中，采用支撑平台上的起重机作为主吊机与小型辅助浮船上的常规吊装设备作为辅吊机共同完成所有风力发电机组组件的吊装。
本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、本发明通过利用基础桩、塔筒结构支撑，在基础桩或塔筒或基础桩与塔筒上搭建支撑平台，将起重机安装在支撑平台上，当海上风力发电机组安装，不需要使用昂贵的专用吊装船或专用的海上作业平台，不必局限于浅海区，极大降低了吊装成本，且吊装相关设备制造配套周期短，吊装难度低，适用范围更广。
2、本发明通过利用基础桩、塔筒结构支撑，在基础桩或塔筒或基础桩与塔筒上搭建支撑平台，当后期海上风力发电组大部件需要维修更换，不必使用费用昂贵的吊装船，同时在远海和深海，也避免了普通支腿船不能支撑到底，浮船的起重性能达不到部件更换要求的问题，有效解决了海上风力发电组大部件维修更换的难题。
附图说明
图1为本发明的吊装结构装于塔筒上的结构示意图。
图2为本发明的吊装结构装于塔筒和基础桩上的结构示意图。
图3为本发明的斜拉支撑结构装于支撑平台上方的结构示意图。
图4为本发明的斜拉支撑结构装于支撑平台下方的结构示意图。
图5为本发明的吊装结构装于塔筒及基础桩与塔筒之间过渡结构上的结构示意图。
图6为本发明的吊装结构装于塔筒的过渡结构上的结构示意图。
图7为本发明的支撑平台和支撑支架的结构示意图。
图8为本发明的支撑平台为环形结构的结构示意图。
图9为本发明的支撑平台为多边形结构的结构示意图。
图10为本发明的支撑平台为矩形结构的安装示意图。
图11为采用本发明的吊装结构进行吊装的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
如图1至图2所示，本实施例所述的一种海上风力发电机组吊装结构，包括支撑平台1、斜拉支撑结构4和起重机(图中未示出)，所述支撑平台1通过螺栓、销轴或螺栓与销轴的组合安装方式可拆卸式与基础桩5或塔筒3上预留的接口进行连接，当不需要支撑平台1承载较大重量时，可以不安装斜拉支撑结构4，当需要承载较大重量时，在支撑平台1的上方或下方通过螺栓、销轴或螺栓与销轴的组合安装方式可拆卸式连接有斜拉支撑结构4，再将斜拉支撑结构4通过可拆卸式方式与基础桩5或塔筒3上预留的接口进行连接，其中，当斜拉支撑结构4位于支撑平台1上方时，如图3所示，斜拉支撑结构4为受拉承重结构，当斜拉支撑结构4位于支撑平台1下方时，如图4所示，斜拉支撑结构4为支撑式受压承重结构，通过斜拉支撑结构4辅助承重，所述起重机装于支撑平台1上，通过调整起重机的伸缩臂完成风力发电机组的吊装。
基础桩5与塔筒3预留的接口可以是一个铰耳，也可以是一组螺栓孔。
如图5、图6所示，所述支撑平台1也可以可拆卸连接在塔筒3或塔筒3的过渡结构6上，斜拉支撑结构4可拆卸连接在基础桩5与塔筒3之间的过渡结构6上，或塔筒3的其他过渡结构6上。
实施例二
本实施例所述的一种海上风力发电机组吊装结构，包括支撑平台1、支撑支架2和起重机(图中未示出)，所述支撑平台1的底部焊接有支撑支架2，所述支撑平台1和支撑支架2均由型材焊接而成，所述支撑平台1及支撑支架2整体固定安装于机组的基础桩5上，或塔筒3上(如图7所示)，或基础桩5和塔筒3上，所述起重机装于支撑平台1上，通过调整起重机的伸缩臂完成风力发电机组的吊装。
另外所述支撑平台1也可以固定连接在塔筒3或塔筒3的过渡结构6上，支撑支架2固定连接在基础桩5与塔筒3之间的过渡结构6上，或塔筒3的其他过渡结构6上。
实施例一和实施例二中所述支撑平台1的形状可以为环形或多边形结构，如图8、图9所示，布置于基础桩或塔筒3的四周，也可以设计成矩形结构，如图10所示，布置于基础桩或塔筒3的一侧。
本实施例所述的海上风力发电机组吊装结构的安装和吊装方法，需配置有：小型辅助浮船、运输船；包括以下步骤：
1)将支撑平台通过支撑支架或斜拉支撑结构装于基础桩或塔筒上：当装于基础桩上时，该支撑平台在基础桩海底打桩前预安装在基础桩上，或在桩体打桩后安装；当支撑平台安装在塔筒上时，将支撑平台在塔筒吊装前预安装在塔筒上，或在塔筒吊装之后再安装塔筒上；当支撑平台装于基础桩体和塔筒之间时，首先将支撑平台和支撑支架或斜拉支撑结构连接成整体，在基础桩和塔筒安装之后再与支撑平台连接，或将支撑平台与支撑支架或斜拉支撑结构分成两部分，其中一部分在基础桩打桩前安装在基础桩上，另一部分与塔筒预安装，然后在塔筒与基础桩连接后，再将两部分连接成整体；当支撑平台安装在基础桩与塔筒之间的过渡结构或在塔筒与塔筒之间的过渡结构上时，先安装过渡结构，再把支撑平台和支撑支架或斜拉支撑结构安装在过渡结构的接口上；
2)采用小型辅助浮船将起重机安装在支撑平台上；
3)采用运输船将需要吊装的风力发电机组组件全部运到机组机位附近，等待吊装；
4)如图11所示，将运输船7停靠在起重机8与风机基础的侧后方或后方，以使运输船7与基础桩有足够的安全距离，使运输船7不会碰到基础桩，同时满足起重机8起吊工作幅度。由于运输船7在海面上会随浪涌晃动，起重机8卸货起吊时会有附加的冲击载荷，对起重机8起重安全系数要求更大，且卸货时吊高较低，根据起重机8的特性，将起重机8调整到短臂状态，并将需要吊装的风力发电组组件从运输船7卸货到支撑平台1上，再把起重机8的伸缩臂伸长到吊装工况，将风力发电机组组件按照顺序依次从支撑平台1吊装至设定位置。
实际吊装过程中有两种方法，一种是采用支撑平台上的起重机完成所有风力发电机组组件的吊装。另一种是采用支撑平台上的起重机作为主吊机与小型辅助浮船上的常规吊装设备作为辅吊机共同完成所有风力发电机组组件的吊装，当小型辅助浮船上的常规吊装设备完成不了的组件吊装由支撑平台上的起重机完成。
另外如支撑平台上安装的是不可伸缩臂长的起重机，可以用浮式吊装船等辅助吊机把风力发电组组件从运输船卸货到不晃动的支撑平台，再用不可伸缩臂长的起重机把风力发电组部件从支撑平台吊装高处到位。
本发明的吊装方法和现有带有支腿桩的自升式平台船吊装施工成本对比：
一艘带有支腿桩的自升式平台船造价约为20亿，按吊装200台回本，平均吊装一台海上风力发电组成本约为1000万。
本发明的吊装方法采用起重机造价约为5000万，按吊装200台回本，平均吊装一台海上风力发电组成本约为25万；支撑平台成本约为100万，如附加的平台通用拆装反复使用，200台均摊下成本约为0.5万，用于平台安装的小型辅助浮船的单台费用约为200万，得出本发明的吊装方法成本约为225.5万。
通过上述对比可以看出，本发明的吊装方法只有现有技术成本的1/4，单台吊装成本可节省约750万，按每年海上风机吊装1000台计算，一年可为海上风电行业节省约达75亿，经济效益显著。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种海上风力发电机组吊装结构，其特征在于：包括支撑平台和起重机，所述支撑平台搭建于机组的基础桩上，或塔筒上，或基础桩和塔筒上，所述起重机装于支撑平台上，通过调整起重机的伸缩臂完成风力发电机组的吊装。
2.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组吊装结构，其特征在于：所述支撑平台与基础桩或塔筒可拆卸式连接，且所述支撑平台的上方或下方可拆卸式连接有斜拉支撑结构，所述斜拉支撑结构可拆卸式连接至基础桩或塔筒上，通过斜拉支撑结构辅助承重。
3.根据权利要求2所述的一种海上风力发电机组吊装结构，其特征在于：所述支撑平台可拆卸式连接至塔筒或塔筒的过渡结构上，所述斜拉支撑结构可拆卸式连接至基础桩与塔筒之间的过渡结构上，或塔筒的其他过渡结构上。
4.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组吊装结构，其特征在于：所述支撑平台的底部焊接有支撑支架，所述支撑平台和支撑支架均由型材焊接而成，所述支撑平台和支撑支架整体固定安装在基础桩上，或塔筒上，或基础桩和塔筒上。
5.根据权利要求4所述的一种海上风力发电机组吊装结构，其特征在于：所述支撑平台固定连接在塔筒或塔筒的过渡结构上，所述支撑支架固定连接在基础桩与塔筒之间的过渡结构上，或塔筒的其他过渡结构上。
6.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组吊装结构，其特征在于：所述支撑平台呈环形或多边形结构，布置于基础桩或塔筒的四周。
7.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组吊装结构，其特征在于：所述支撑平台呈矩形结构，布置于基础桩或塔筒的一侧。
8.根据权利要求1至7任一项所述的一种海上风力发电机组吊装结构的安装和吊装方法，其特征在于，需配置有：小型辅助浮船、运输船；包括以下步骤：
1)将支撑平台通过支撑支架或斜拉支撑结构装于基础桩或塔筒上：当装于基础桩上时，该支撑平台在基础桩海底打桩前预安装在基础桩上，或在桩体打桩后安装；当支撑平台安装在塔筒上时，将支撑平台在塔筒吊装前预安装在塔筒上，或在塔筒吊装之后再安装塔筒上；当支撑平台装于基础桩体和塔筒之间时，首先将支撑平台和支撑支架或斜拉支撑结构连接成整体，在基础桩和塔筒安装之后再与支撑平台连接，或将支撑平台与支撑支架或斜拉支撑结构分成两部分，其中一部分在基础桩打桩前安装在基础桩上，另一部分与塔筒预安装，然后在塔筒与基础桩连接后，再将两部分连接成整体；当支撑平台安装在基础桩与塔筒之间的过渡结构或在塔筒与塔筒之间的过渡结构上时，先安装过渡结构，再把支撑平台和支撑支架或斜拉支撑结构安装在过渡结构的接口上；
2)采用小型辅助浮船将起重机安装在支撑平台上；
3)采用运输船将需要吊装的风力发电机组组件全部运到机组机位附近，等待吊装；
4)通过起重机依次将风力发电机组组件起吊并转移至支撑平台上，并调整起重机伸缩臂的臂长以适应不同组件的吊装工况，将风力发电机组组件按照顺序依次从支撑平台吊装至设定位置。
9.根据权利要求8所述的一种海上风力发电机组吊装结构的安装及吊装方法，其特征在于：在步骤4)中，采用支撑平台上的起重机完成所有风力发电机组组件的吊装。
10.根据权利要求8所述的一种海上风力发电机组吊装结构的安装及吊装方法，其特征在于：在步骤4)中，采用支撑平台上的起重机作为主吊机与小型辅助浮船上的常规吊装设备作为辅吊机共同完成所有风力发电机组组件的吊装。
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