CN114590358B - 一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统及其配重、安装和回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统及其配重、安装和回收方法，包括相连接的回收环和浮球，所述回收环与锚链相连接。通过设置回收环，能够便于回收时挂钩，以快速地搜索并将存放系统拉出水面。

Description

一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统及其配重、安装 和回收方法

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统及其配重、安装和回收方法。

背景技术

风电行业必将和海上油气行业逐渐从近海的自升式油气平台到深远海的漂浮式油气平台一样，逐渐从开发近海风资源到开发离岸更远水深更深的风资源、逐渐从近浅海走向远深海，风电基础形式也将由固定式的导管架、单桩、群桩式高桩承台等转变为驳船式、半潜式、Spar形式等浮式基础形式，然而不管是半潜式、驳船式还是Spar形式都需要通过系泊缆将上述基础连接至海底。

一般来说，系泊缆铺设完成后需要和风电机组的基础或浮式平台连接，然而，浮式平台与系泊缆连接需要足够长的作业窗口期，且该连接作业天气限制条较大，特别是对于安装了风电机组的浮式风电装备，系泊锚链铺设完成后，有可能因为天气窗口原因无法与浮式平台或浮式风电装备的基础连接。因此目前海上铺设好的系泊缆常规存放方法为：通过绳索将系泊缆与浮球连接，浮球置于海面，浮球漂浮在海面，回收时方便寻找。但该方案的浮球置于海面，对船舶通航有一定影响。并且由于海面风浪较大，特别是台风季节受台风影响，很有可能造成浮球与系泊缆的连接绳索断裂。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统及其配重、安装和回收方法，能够快速回收存放系统。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，包括相连接的回收环和浮球，所述回收环与锚链相连接。

进一步地，所述回收环与锚链通过钢丝绳一连接，所述浮球与回收环通过钢丝绳二连接。

进一步地，还包括配重块，所述钢丝绳一与锚链的末端连接，所述配重块设置在锚链的末端。

进一步地，所述配重块通过安装架与锚链连接，所述安装架包括连接环和存放盒，所述连接环设置在存放盒上，并可拆卸地套设置在锚链上，所述配重块设置在存放盒内。

进一步地，其特征在于：所述连接环包括两个半环，其中一个所述半环固定设置在存放盒上，两个所述半环通过螺栓连接并套设在锚链上；

所述存放盒内设有多个隔间，且每个隔间的开口处内壁均设有阻断块，所述隔间的内壁上开设有凹槽，所述阻断块与凹槽滑动连接，且通过弹簧与凹槽底部连接。

进一步地，还包括回收架，所述回收架包括主框架、承载杆和销轴，所述主框架的一端开设有导向口，另一端上设有吊耳，所述导向口的两侧均设有支撑座，所述承载杆的一端通过销轴与主框架相铰，且通过弹簧铰铰接，所述承载杆能够与支撑座抵接，所述回收环能够插入到回收架内。

进一步地，所述支撑座靠近导向口的一侧具有斜面，所述斜面朝向相对的一侧设置。

进一步地，一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的配重方法，采用一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，且包括以下步骤：

S1，计算水流对存放系统的水流力，所述水流力的计算方式为：

其中，F为水流力，C为水流阻力系数，ρ为水密度，V为水流速度，A为水流方向在存放系统上的正投影面积；

S2，选择配重块，且海床对锚链和配重块的摩擦力不小于所述水流力。

进一步地，一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的安装方法，采用一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，且包括以下步骤：

S1，在所述锚链的末端依次安装配重块、钢丝绳一、回收环、钢丝绳二和浮球；

S2，将所述锚链铺设至海底，并标记所述浮球坐标。

进一步地，所述锚链铺设并存放至浮球距离水面不小于30米的位置。

进一步地，一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的回收方法，采用一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的安装方法，且包括以下步骤：

S1，通过安装时标记的所述浮球的坐标位置，作业船下放吊钩；

S2，通过水下作业机器人将吊钩扣接在所述回收环上；

S3，作业船回收所述吊钩，通过回收环将所述锚链拉至水面。

一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统及其配重、安装和回收方法的有益效果是：(1)设置回收环后，能够便于回收时挂钩，以快速地将存放系统拉出水面。

(2)通过设置浮球，确保回收环位于泥面以上且不会因海底泥沙流动导致存放系统被掩埋，便于在回收作业时快速找到存放系统。

(3)设置配重块后，将存放系统放置在浮球与水面距离超过30米的位置，使存放系统只会在较小区域内移动，方便回收时寻找。

(4)通过设置回收架，能够快速方便地扣接在回收环上，提升回收锚链及存放系统的效率。

(5)通过设置足够强度的钢丝绳，可以确保在受到极限条件(包括极限海况或其他极限条件)时不会失效断裂，还可以确保在回收时不会应泥沙的额外负荷而失效断裂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一实施例提供的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的示意图；

图2为图1所示的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的安装架的示意图；

图3为图2所示的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的存放盒的剖视图；

图4为本发明一实施例提供的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的回收方法所用回收架的示意图；

附图标记：

10-存放系统、11-锚链、12-配重块、121-连接环、122-存放盒、123-阻断块、124-弹簧；

20-回收环、21-钢丝绳一、22-钢丝绳二、23-回收架、231-主框架、232-导向口、233-吊耳、234-支撑座、235-承载杆；

30-浮球。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

请参阅图1至图4，本发明提供一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，存放系统10用于存放锚链，包括相连接的回收环20和浮球30，依次将锚链11、配重块12、回收环20和浮球30连接后铺设至水下，能够便于在与浮式风电机组锚链回接作业时快速搜索到并将回收。

具体地，如图1所示，锚链11上设有配重块12，配重块12可拆卸地设置在锚链11的末端，回收环20通过钢丝绳一21与锚链11的末端连接，浮球30通过钢丝绳二22与回收环20连接。在回收时可以将吊具挂在回收环20上进行回收，通过配重块12提升锚链11的重量，使其只会在较小区域内移动或不移动，在该情况下只需要记录浮球30坐标，即可便于回收时快速寻找。并且通过钢丝绳连接，相较于其他的常规绳索，安全工作负荷及安全余量较高，不容易被破坏，且使用成本低。

具体地，还包括安装架，安装架可拆卸地与锚链11连接，配重块设置在安装架内。如图2和图3所示，安装架包括连接环121和存放盒122，连接环121包括两个半环，其中一个半环固定设置在存放盒122上，两个半环能够合围在锚链11上，且相互靠近的一侧两端均通过螺栓连接。存放盒122内设有多个隔间，且均能放入配重块12，通过放入不同数量的配重块12可调整重量。隔间开口处的相对的两侧内壁均设有阻断块123，隔间内壁上开设有凹槽，阻断块123插设在凹槽内且滑动连接，通过弹簧124与凹槽的底部相连接。将配重块12放入到隔间内后，在弹簧124作用下，两个阻断块123相向移动并抵接，且一端还位于凹槽内，从而能够将配重块12锁在存放盒122内，避免受水流影响脱落。进一步地，阻断块123朝外的一侧具有斜面，在放入配重块12时，可以推动阻断块123朝向凹槽内滑动，从而能够方便快速地插入。

上述一种漂浮式风电机组系泊锚链存放系统的配重方法，包括以下步骤：

S1，计算水流对存放系统的作用力，也就是水流力，计算方式如下，

其中的F为水流力(kN)；C为水流阻力系数；ρ为水密度(t/m³)，淡水取值为1.0，海水取值为1.025；V为水流速度(m/s)；A为水流方向在存放系统上的正投影面积(m²)。

计算出水流力后，选择配重块的重量，使海床对锚链和配重块的摩擦力不小于水流力，即可确保存放系统能够在较小区域内移动，便于回收。

上述一种漂浮式风电机组系泊锚链存放系统的安装方法，包括以下步骤：

S1，在锚链11的末端安装连接配重块12，并依次连接钢丝绳一21、回收环20、钢丝绳二22和浮球30，配重块根据实际所在海域水流对系统作用力进行数量调整。回收环的尺寸和形状根据回收时使用设备进行确定，其安全工作荷载根据所在位置的流速、锚链单位长度重量和配重块确定，确保在水流作用下不会被破坏，且回收时能够将锚链和配重块拉出水面。

钢丝绳一的长度根据安装海域泥沙及海床稳定性进行确定，以确保回收环不会被泥沙掩埋，其安全工作荷载根据所在位置流速、锚链单位长度重量、配重块重量、锚链与配重块的掩埋深度进行确定，确保在极端工况作用下不会被破坏，并且回收时能够将锚链和配重块拉出水面，安装海域泥沙和海床的稳定性在锚链铺设前确定。钢丝绳二的长度以回收时浮球高度不影响回收作业确定，其安全工作载荷根据所在海域极端工况对浮球的作用力确定，安装海域极端工况会在系泊锚链铺设前确定。

S2，将锚链及存放系统铺设至海底，并标记浮球30坐标。漂浮式风电机组一般安装在水深大于60米的海域，在除去钢丝绳一、钢丝绳二、回收环和浮球等占用的水深后，浮球的顶部与水面的距离应不小于30米，从而受水面风浪水流的影响较小，相较于置于海面受风浪流影响更小、失效率更低，并且在配重块的作用下，存放系统只会在较小区域内移动，便于回收时快速寻回。

通过上述方法安装铺设的一种漂浮式风电机组系泊锚链存放系统，其回收方法包括以下步骤：

S1，通过安装时标记的浮球的坐标位置，回收时作业船使用在吊钩上连接回收装置，并下放吊钩至水面下。如图4所示，回收装置为回收架23，用于吊钩快速地与回收环连接。

回收架23包括主框架231、支撑座234和承载杆235，主框架231的一端开设有为导向口232的开口，另一端上设有吊耳233，回收环能够插入到主框架231内部。支撑座234固定设置在主框架231内的两侧内壁上，承载杆235与主框架231内壁通过弹簧铰铰接，且能够抵接在支撑座234上，支撑座234靠近导向口232的一侧具有斜面，且两侧的斜面朝向相对的方向设置。

S2，通过水下作业机器人将吊钩扣接在回收环上。下水前将吊钩连接在吊耳233上，水下作业时将导向口232对准回收环并持续下放，支撑座234的斜面能够起到导向的作用，具有更宽的开口范围，回收环先推动弹力承载杆235转动，并进入到主框架231内，随后在弹力作用下承载杆235复位并抵接在支撑座234上，并插入到回收环内，即可完成回收架23与回收环的连接，通过弹簧将回收环扣接的方式，能够避免回收环与回收架脱离，确保能够拉动回收环及整个存放系统。

S3，作业船回收吊钩，通过回收环将锚链拉至水面。在水下机器人监控下连接好回收环后，将吊钩回收后，即可将回收架、回收环以及锚链各部件一起吊至水面指定位置。

使用上述一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，以及其配重方法、安装方法和回收方法，具有以下有益效果：

(1)设置回收环后，能够便于回收时挂钩，以快速地将存放系统拉出水面。

(2)通过设置浮球，确保回收环位于泥面以上且不会因海底泥沙流动导致存放系统被掩埋，便于在回收作业时快速找到存放系统。

(3)设置配重块后，将存放系统放置在浮球与水面距离超过30米的位置，并使存放系统只会在较小区域内移动，方便回收时寻找。

(4)通过设置回收架，能够快速方便地扣接在回收环上，提升回收锚链及存放系统的效率。

(5)通过设置足够强度的钢丝绳，可以确保在受到极限条件(包括极限海况或其他极限条件)时不会失效断裂，还可以确保在回收时不会应泥沙的额外负荷而失效断裂。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，其特征在于：包括相连接的回收环和浮球，所述回收环与锚链相连接；

还包括回收架，所述回收架包括主框架、承载杆和销轴，所述主框架的一端开设有导向口，另一端上设有吊耳，所述导向口的两侧均设有支撑座，所述承载杆的一端通过销轴与主框架相铰，且通过弹簧铰铰接，所述承载杆能够与支撑座抵接，所述回收环能够插入到回收架内；

所述支撑座靠近导向口的一侧具有斜面，所述斜面朝向相对的一侧设置。

2.根据权利要求1所述的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，其特征在于：所述回收环与锚链通过钢丝绳一连接，所述浮球与回收环通过钢丝绳二连接。

3.根据权利要求2所述的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，其特征在于：还包括配重块，所述钢丝绳一与锚链的末端连接，所述配重块设置在锚链的末端。

4.根据权利要求3所述的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，其特征在于：所述配重块通过安装架与锚链连接，所述安装架包括连接环和存放盒，所述连接环设置在存放盒上，并可拆卸地套设置在锚链上，所述配重块设置在存放盒内。

5.根据权利要求4所述的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，其特征在于：所述连接环包括两个半环，其中一个所述半环固定设置在存放盒上，两个所述半环通过螺栓连接并套设在锚链上；

所述存放盒内设有多个隔间，且每个隔间的开口处内壁均设有阻断块，所述隔间的内壁上开设有凹槽，所述阻断块与凹槽滑动连接，且通过弹簧与凹槽底部连接。

6.一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的配重方法，其特征在于：采用权利要求3-5任一所述的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，且包括以下步骤：

S1，计算水流对存放系统的水流力，所述水流力的计算方式为：

其中，F为水流力，C为水流阻力系数，ρ为水密度，V为水流速度，A为水流方向在存放系统上的正投影面积；

S2，选择配重块，且海床对锚链和配重块的摩擦力不小于所述水流力。

7.一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的安装方法，其特征在于：采用权利要求1-5任一所述的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统，且包括以下步骤：

S1，在所述锚链的末端依次安装配重块、钢丝绳一、回收环、钢丝绳二和浮球；

S2，将所述锚链铺设至海底，并标记所述浮球坐标。

8.根据权利要求7所述的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的安装方法，其特征在于：所述锚链铺设并存放至浮球距离水面不小于30米的位置。

9.一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的回收方法，其特征在于：采用权利要求7或8所述的一种漂浮式风电机组系泊锚链海上存放系统的安装方法，且包括以下步骤：

S1，通过安装时标记的所述浮球的坐标位置，作业船下放吊钩；

S2，通过水下作业机器人将吊钩扣接在所述回收环上；

S3，作业船回收所述吊钩，通过回收环将所述锚链拉至水面。

Images