CN115030870A - 一种直立预安装式的海上风电整机安装装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直立预安装式的海上风电整机安装装置和方法，其装置包括双体安装运输船和平台基础；双体安装运输船设有基板，基板设有多个发电机安装位，发电机安装位用于安装多个风力发电机；基板还设有紧固装置一、紧固装置二和滑轨，紧固装置一用于夹紧平台基础，紧固装置二用于夹紧风力发电机；紧固装置二与滑轨活动连接，紧固装置二可沿滑轨方向移动。其方法是在风电场预先安装平台基础，在岸边直立安装风力发电机于基板的发电机安装位上并运输至平台基础，用紧固装置一把基板与平台基础耦合连接，再用紧固装置二将风力发电机平移并落入平台基础上。此安装装置及方法降低了对起重能力的要求，减少了建设成本。

Description

一种直立预安装式的海上风电整机安装装置和方法

技术领域

本发明涉及海上风电施工安装领域，特别涉及一种直立预安装式的海上风电整机安装装置和方法。

背景技术

由于陆上风力土地资源有限，海上风电发展十分迅速，尤其是深远海海上风电发展。随着风电行业的不断发展，在海上风电场建设的过程中，其安装建设成本不断增加，约占总成本的三分之一。

目前，在海上风电场建设施工安装过程中，主要采用的安装方法有分体吊装、整机吊装、拖航式安装等。分体吊装主要是应用起重船、自升式风电安装平台作为承载工具，从岸边把风机组件运输到海上风电场选址处，对风力发电机的塔筒、机舱、轮毂、叶片依次进行吊装装配，具体可以更加进一步的分为单叶片吊装、兔耳式吊装、三叶片整体吊装；整机吊装主要是将风力发电机的塔筒及以上的部件先在岸边装配好，竖直摆放在风电安装运输船上，由预先准备好的支架固定住，再通过安装运输船运送的指定位置，通过抱桩器与起重机联合作用将整机紧固在平台基础上完成安装；拖航式安装主要是针对漂浮式半潜平台基础海上风力发电机，先在岸边把风力发电机装配好，通过拖航船机连接拖航安装至指定地点。

随着海上风电场选址离岸距离不断增大以及海上风机功率不断大型化，海上风机尺寸外形也不断增大，对起重船吊机的起重能力要求也更高；此外，分体吊装作业时间长，施工效率低，安装运输船的租金昂贵，海上施工窗口期有限；而拖航式安装仅仅适用于漂浮式半潜海上风机。因此，急需提出了一种新的安装装置和方法来解决海上风机安装面临的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直立预安装式的海上风电整机安装装置和方法，以解决现有海上风电整机安装作业时间长、施工效率低、价格贵等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种直立预安装式的海上风电整机安装装置，包括双体安装运输船和平台基础；所述双体安装运输船设有基板，所述基板设有多个发电机安装位，所述发电机安装位用于安装多个风力发电机；所述基板还设有紧固装置一、紧固装置二和滑轨，所述紧固装置一用于夹紧所述平台基础，所述紧固装置二用于夹紧所述风力发电机；所述紧固装置二与所述滑轨活动连接，所述紧固装置二可沿所述滑轨方向移动。

在其中一个实施例中，所述紧固装置一设有两个对称可伸缩的紧固件一，所述紧固件一的紧固面中部挖空呈凹弧面，所述紧固件一的凹弧面用于与所述平台基础的周侧抵接。

在其中一个实施例中，所述紧固装置二包括两个对称的紧固件二和两个对称的移动件，位于同一侧的所述紧固件二和所述移动件之间设有多条倾斜布置的可伸缩连杆一，所述可伸缩连杆一用于控制所述紧固件二的夹紧程度。

在其中一个实施例中，所述紧固件二的紧固面的中部挖空呈凹弧面，所述紧固件二的凹弧面用于与所述风力发电机的塔筒周侧抵接。

在其中一个实施例中，所述基板设有多个支撑装置，每个所述支撑装置用于支撑一个所述风力发电机。

在其中一个实施例中，每个所述支撑装置包括两个对称的支撑部，两个对称的所述支撑部分别置于所述发电机安装位的两侧。

在其中一个实施例中，每个所述支撑部包括挡板一、支撑杆和挡板二，所述挡板一直立安装于所述基板上，所述支撑杆倾斜插入所述挡板一中，所述支撑杆底部与所述基板连接，所述支撑杆顶部设有可伸缩连杆二，所述可伸缩连杆二与所述挡板二连接，所述挡板二用于围纳所述风力发电机的塔筒。

在其中一个实施例中，所述挡板二呈弧面，所述挡板二密切贴合所述风力发电机的塔筒。

本发明还提供了一种直立预安装式的海上风电整机安装方法，包括所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置；

其步骤包括：

S1，预先在风力发电选址处搭建好所述平台基础；

S2，在岸边将所述风力发电机的均吊装完毕后安装于所述发电机安装位上；

S3，驱动所述支撑装置支撑将所述风力发电机；

S4，用所述双体安装运输船运送所述风力发电机至所述平台基础处；

S5，用所述紧固装置一夹紧所述平台基础，实现所述基板与所述平台基础耦合连接；

S6，将所述紧固装置二沿所述滑轨方向移动至需安装的所述风力发电机处；

S7，驱动所述紧固装置二夹紧所述风力发电机；

S8，驱动所述支撑装置使其与所述风力发电机分离；

S9，将所述紧固装置二沿所述滑轨方向移动至需安装的所述平台基础处；

S10，驱动所述紧固装置二放松所述风力发电机，使其向下降落，完成所述风力发电机与所述平台基础连接固定；

S11，用所述紧固装置一放松所述平台基础，实现所述基板与所述平台基础分离。

完成以上步骤后，所述双体安装运输船运输至下一个所述平台基础重复以上步骤。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的直立预安装式的海上风电整机安装装置和方法，通过在风电场选址地点预先安装好平台基础，再于岸边把需要安装的风力发电机的整机直立安装于双体安装运输船，双体安装运输船把风力发电机的整机运输至平台基础，随后采用紧固装置一把基板与预先好装好的平台基础耦合连接，通过紧固装置二来保持风力发电机的固定，将风力发电机起升、平移、再落入平台基础上。此安装装置及方法可以降低甚至消除海上风浪对安装作业时的影响，解决了海洋环境载荷的复杂作用影响，消减了起重吊机的数量需求，不需要采取使用大型的起重机设备进行分体式吊装的方式，能够节省大量时间，降低安装成本，大大提高安装效率与安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明优选实施方式提供的立体图；

图2是本发明优选实施方式提供的俯视图；

图3是本发明优选实施方式提供的正视图；

图4是本发明优选实施方式提供的侧视图。

附图标记如下：

1、双体安装运输船；10、基板；100、发电机安装位；11、紧固装置一；110、紧固件一；12、紧固装置二；120、紧固件二；121、移动件；122、可伸缩连杆一；13、滑轨；

2、平台基础；

3、风力发电机；30、塔筒；31、机舱；32、轮毂；33、叶片；

4、支撑装置；40、支撑部；400、挡板一；401、支撑杆；402、挡板二；403、安装框架；404、可伸缩连杆二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种直立预安装式的海上风电整机安装装置，其实施例如图1至图4所示，包括双体安装运输船1和平台基础2；双体安装运输船1设有基板10，基板10设有多个发电机安装位100，发电机安装位100用于安装多个风力发电机3；基板10还设有紧固装置一11、紧固装置二12和滑轨13，紧固装置一11用于夹紧平台基础2，紧固装置二12用于夹紧风力发电机3；紧固装置二12与滑轨13活动连接，紧固装置二12可沿滑轨13方向移动。

在采用上述设置方式后，通过在风电场选址地点预先安装好平台基础2，再于岸边把需要安装的风力发电机3的整机直立安装于基板10的发电机安装位100上，双体安装运输船1把风力发电机3的整机运输至平台基础2处，随后采用紧固装置一11把基板10与预先好装好的平台基础2耦合连接，通过紧固装置二12来保持风力发电机3的固定，再通过紧固装置二12与滑轨13的配合将风力发电机3起升、平移、再落入平台基础上。此安装装置可以降低甚至消除海上风浪对安装作业时的影响，解决了海洋环境载荷的复杂作用影响，消减了起重吊机的数量需求，不需要采取使用大型的起重机设备进行分体式吊装的方式，能够节省大量时间，降低安装成本，大大提高安装效率与安全性。

如图1至图4所示，多个风力发电机3直立排列安装于的基板10的发电机安装位100上。风力发电机3包括塔筒30、机舱31、轮毂32和多个叶片33，塔筒30直立安装于的基板10的发电机安装位100上，机舱31与塔筒30顶部连接固定，轮毂32一侧连接机舱31，轮毂32另一侧连接多个叶片33。风力发电机3为5MW风力发电机，其转子直径为126米,轮毂直径为3米，切入风速、额定风速和切出风速分别是3m/s、11.4m/s和25m/s，转子重量为110吨，塔筒30重量为347.46吨，机舱31重量为240吨；双体安装运输船1是风力发电机3的运载工具，双体安装运输船1的长度达144米，宽度为60米，吃水为8米，排水质量达18502吨。双体安装运输船1一次可以放置容纳四台5MW风力发电机；在将风力发电机3直立安装至基板10的发电机安装位100的过程中，风力发电机3处于停机状态，同时转子也是被固定，处于非转动状态。

在采用上述设置方式后，先把多个风力发电机3在岸边整机安装至基板10的发电机安装位100上，能够节省在海上风电场进行分体吊装的大量时间，同时增加施工作业的安全性。

如图1至图4所示，紧固装置一11设有两个对称可伸缩的紧固件一110，紧固件一110的紧固面中部挖空呈凹弧面，紧固件一110的凹弧面用于与平台基础2的周侧抵接。

在采用上述设置方式后，当安装风力发电机3时，通过紧固装置一11内的驱动电机驱动两个紧固件一110的伸长，对平台基础2进行夹紧固定，实现基板10与平台基础2的耦合连接，增强安装的稳定性和可靠性；当完成风力发电机3的安装时，通过紧固装置一11内的驱动电机驱动两个紧固件一110的收缩，对平台基础2进行放松，实现基板10与平台基础2的分离。

如图1至图4所示，紧固装置二12包括两个对称的紧固件二120和两个对称的移动件121，位于同一侧的紧固件二120和移动件121之间设有多条倾斜布置的可伸缩连杆一122，可伸缩连杆一122用于控制紧固件二120的夹紧程度。

在采用上述设置方式后，当安装风力发电机3时，通过紧固装置二12内的驱动电机驱动可伸缩连杆一122的伸长，带动两个对称的紧固件二120对风力发电机3的塔筒30进行夹紧固定，由于可伸缩连杆一122倾斜地置于紧固件二120和移动件121之间，在驱动电机的驱动下，除了产生向内的紧固力外，还形成向上的抬升力，因此，在夹紧风力发电机3的塔筒30的同时，将其向上提升，同时移动件121与滑轨13活动连接，带动夹紧的风力发电机3沿滑轨13方向移动至平台基础2处，最后通过紧固装置二12内的驱动电机驱动可伸缩连杆一122的收缩，带动两个对称的紧固件二120对风力发电机3的塔筒30放松降落，完成安装，随后分离。

如图1至图4所示，紧固件二120的紧固面的中部挖空呈凹弧面，紧固件二120的凹弧面用于与风力发电机3的塔筒30周侧抵接。

在采用上述设置方式后，当紧固件二120紧固风力发电机3的塔筒30时，紧固件二120的紧固面的中部挖空呈凹弧面，可与风力发电机3的塔筒30的周侧完全紧密贴合，保证受力均衡，提高抬升风力发电机3过程的稳定性。

如图1至图4所示，基板10设有多个支撑装置4，每个支撑装置4用于支撑一个风力发电机3。

在采用上述设置方式后，支撑装置4用于对每个风力发电机3进行支撑固定，防止在双体安装运输船1的运输途中，由于海风、海浪等不可抗力因素导致风力发电机3出现翻侧等问题。

如图1至图4所示，每个支撑装置4包括两个对称的支撑部40，两个对称的支撑部40分别置于发电机安装位100的两侧。

在采用上述设置方式后，两个支撑部40的设置能够保持两个支撑力的平衡，以较合理的支撑形式对风力发电机3进行保护支撑。

如图1至图4所示，每个支撑部40包括挡板一400、支撑杆401和挡板二402，挡板一400直立安装于基板10上，挡板一400顶部设有安装框架403，支撑杆401倾斜插入安装框架403中，支撑杆401底部与基板10连接，支撑杆401顶部设有可伸缩连杆二404，可伸缩连杆二404与挡板二402连接，挡板二402用于围纳风力发电机3的塔筒30。

在采用上述设置方式后，挡板二402围纳风力发电机3的塔筒30，避免风力发电机3在双体安装运输船1的运输过程中发生侧翻；支撑杆401倾斜插入挡板一400的安装框架403中，可为提供更大的支撑力，增强支撑的稳定性；支撑杆401通过可伸缩连杆二404与挡板二402连接，当需要支撑风力发电机3时，通过支撑部40内的驱动电机驱动可伸缩连杆二404伸长，推动挡板二402向内压紧风力发电机3，防止其左右晃动，当需要将支撑部40与风力发电机3进行分离时，通过支撑部40内的驱动电机驱动可伸缩连杆二404收缩，使得挡板二402向外放松风力发电机3，实现分离。

如图1至图4所示，挡板二402呈弧面，挡板二402密切贴合风力发电机3的塔筒30。

在采用上述设置方式后，挡板二402设置为弧面，与风力发电机3的塔筒30周侧为处处等距的偏移面，能完全贴合地围纳于风力发电机3的塔筒30，保证受力均衡。

本发明还提供了一种直立预安装式的海上风电整机安装方法，包括的直立预安装式的海上风电整机安装装置，其实施例的具体步骤如图1至图4所示，

S1，预先在风力发电选址处搭建好平台基础2；

S2，在岸边将风力发电机3的各个零部件，如塔筒30、机舱31、轮毂32和叶片33等均吊装完毕后安装于基板10的发电机安装位100上；

S3，用支撑装置4内的驱动电机驱动可伸缩连杆二404伸长，推动挡板二402向内夹紧风力发电机3，以支撑将风力发电机3；

S4，用双体安装运输船1运送风力发电机3至平台基础2处；

S5，用紧固装置一11内的驱动电机驱动两个紧固件一110伸长，夹紧平台基础2，实现基板10与平台基础2耦合连接；

S6，将紧固装置二12沿滑轨13方向移动至需安装的风力发电机3处；

S7，用紧固装置二12内的驱动电机驱动可伸缩连杆一122伸长，夹紧风力发电机3，使其向上抬升。

S8，用支撑装置4内的驱动电机驱动可伸缩连杆二404收缩，引起挡板二402向外放松风力发电机3，使其与风力发电机3分离；

S9，将紧固装置二12沿滑轨13方向移动至需安装的平台基础2处；

S10，用紧固装置二12内的驱动电机驱动可伸缩连杆一122收缩，放松风力发电机3，使其向下降落，完成风力发电机3与平台基础2连接固定；

S11，用紧固装置一11内的驱动电机驱动两个紧固件一110收缩，放松平台基础2，实现基板10与平台基础2分离。

完成以上步骤后，双体安装运输船1运输至下一个平台基础2重复以上步骤。

在采用上述设置方式后，通过在风电场选址地点预先安装好平台基础2，再于岸边把需要安装的风力发电机3的整机直立安装于基板10的发电机安装位100上，双体安装运输船1把风力发电机3的整机运输至平台基础2处，随后采用紧固装置一11把基板10与预先好装好的平台基础2耦合连接，通过紧固装置二12和滑轨13的配合，将风力发电机3起升、平移、再落入平台基础2上。此安装方法可以降低甚至消除海上风浪对安装作业时的影响，解决了海洋环境载荷的复杂作用影响，消减了起重吊机的数量需求，不需要采取使用大型的起重机设备进行分体式吊装的方式，能够节省大量时间，降低安装成本，大大提高安装效率与安全性。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种直立预安装式的海上风电整机安装装置，其特征在于，

包括双体安装运输船和平台基础；

所述双体安装运输船设有基板，所述基板设有多个发电机安装位，所述发电机安装位用于安装多个风力发电机；

所述基板还设有紧固装置一、紧固装置二和滑轨，所述紧固装置一用于夹紧所述平台基础，所述紧固装置二用于夹紧所述风力发电机；

所述紧固装置二与所述滑轨活动连接，所述紧固装置二可沿所述滑轨方向移动。

2.根据权利要求1所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置，其特征在于，所述紧固装置一设有两个对称可伸缩的紧固件一，所述紧固件一的紧固面中部挖空呈凹弧面，所述紧固件一的凹弧面用于与所述平台基础的周侧抵接。

3.根据权利要求1所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置，其特征在于，所述紧固装置二包括两个对称的紧固件二和两个对称的移动件，位于同一侧的所述紧固件二和所述移动件之间设有多条倾斜布置的可伸缩连杆一，所述可伸缩连杆一用于控制所述紧固件二的夹紧程度。

4.根据权利要求3所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置，其特征在于，所述紧固件二的紧固面的中部挖空呈凹弧面，所述紧固件二的凹弧面用于与所述风力发电机的塔筒周侧抵接。

5.根据权利要求1所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置，其特征在于，所述基板设有多个支撑装置，每个所述支撑装置用于支撑一个所述风力发电机。

6.根据权利要求5所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置，其特征在于，每个所述支撑装置包括两个对称的支撑部，两个对称的所述支撑部分别置于所述发电机安装位的两侧。

7.根据权利要求6所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置，其特征在于，每个所述支撑部包括挡板一、支撑杆和挡板二，所述挡板一直立安装于所述基板上，所述支撑杆倾斜插入所述挡板一中，所述支撑杆底部与所述基板连接，所述支撑杆顶部设有可伸缩连杆二，所述可伸缩连杆二与所述挡板二连接，所述挡板二用于围纳所述风力发电机的塔筒。

8.根据权利要求7所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置，其特征在于，所述挡板二呈弧面，所述挡板二密切贴合所述风力发电机的塔筒。

9.一种直立预安装式的海上风电整机安装方法，其特征在于，

包括权利要求1至8所述的直立预安装式的海上风电整机安装装置；

S1，预先在风力发电选址处搭建好所述平台基础；

S2，在岸边将所述风力发电机的均吊装完毕后安装于所述发电机安装位上；

S3，驱动所述支撑装置支撑将所述风力发电机；

S4，用所述双体安装运输船运送所述风力发电机至所述平台基础处；

S5，用所述紧固装置一夹紧所述平台基础，实现所述基板与所述平台基础耦合连接；

S6，将所述紧固装置二沿所述滑轨方向移动至需安装的所述风力发电机处；

S7，驱动所述紧固装置二夹紧所述风力发电机；

S8，驱动所述支撑装置使其与所述风力发电机分离；

S9，将所述紧固装置二沿所述滑轨方向移动至需安装的所述平台基础处；

S10，驱动所述紧固装置二放松所述风力发电机，使其向下降落，完成所述风力发电机与所述平台基础连接固定；

S11，用所述紧固装置一放松所述平台基础，实现所述基板与所述平台基础分离。

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