CN117719639A - 半潜式风机安装平台及风机的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半潜式风机安装平台及风机的安装方法。半潜式风机安装平台包括上操作平台、多个立柱、两下浮体以及承托平台。上操作平台上设有用于风机组装的组装件，上操作平台的前端设有水平限位件；下浮体的前端超过位于前端的立柱，且两下浮体的前端向内倾斜；承托平台设置于两下浮体上并位于下浮体的前端；承托平台上设有竖向限位件；其中，该半潜式风机安装平台能够整体移动，且能够通过调节压载水而上浮或下沉，使承托平台能够移动至浮式基础正下方以支撑浮式基础，或下浮体脱离浮式基础，水平限位件限位器和竖向限位件限位器与浮式基础连接而限制浮式基础的位移，上操作平台在半潜式风机安装平台下沉过程中始终位于水面上。

Description

半潜式风机安装平台及风机的安装方法

技术领域

本发明涉及风机安装技术领域，特别涉及一种半潜式风机安装平台及风机的安装方法。

背景技术

海上风能是海洋可再生能源中极具价值的清洁能源，世界各国都在不断调整能源政策，加强对海上风电发展的规划部署，加大对相关项目的建设和投入。海上风电机组正朝着大型化、大功率化以及深远海发展，面对如此趋势及巨大市场潜力，当前的安装方法却仍是采用通常的海上安装施工船。

目前，海上风机的安装通常用整体吊装法和分体吊装法。整体吊装法所采用的大型起吊船成本较高且资源紧缺。分体吊装法虽无需昂贵的大型起吊设备但需进行多次定位吊装且调用多艘船舶，这使得其施工效率低下、经济效益较差。

在水深50m以上的海域，浮式风机具有绝对的优势，但是在面对深远海更为恶劣多变的环境时，漂浮的机组吊机和浮式基础两者之间的相对运动和倾斜度将会更难控制，导致浮式风机的安装效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半潜式风机安装平台及风机的安装方法，以解决现有技术中浮式风机的安装效率较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种半潜式风机安装平台，包括：

上操作平台，其上具有存放区，所述上操作平台上设有用于风机组装的组装件，所述上操作平台的前端设有水平限位件；

多个立柱，沿所述操作平台的周向间隔设置于所述操作平台的底部；

两下浮体，沿左右间隔设置；各所述下浮体沿前后延伸并位于所述立柱的底部，所述下浮体的前端超过位于前端的立柱，且两所述下浮体的前端向内倾斜；

承托平台，其设置于两所述下浮体上并位于所述下浮体的前端，所述承托平台的后端与位于前端的立柱连接固定；所述承托平台上设有竖向限位件；

其中，整个半潜式风机安装平台能够移动，且能够通过压载水而上浮或下沉，使所述承托平台能够移动至位于浮式基础的正下方而支撑所述浮式基础，或所述下浮体脱离所述浮式基础，所述水平限位件和所述竖向限位件与所述浮式基础连接而限制所述浮式基础的位移，所述上操作平台在所述半潜式风机安装平台下沉过程中始终位于水面上。

在其中一实施方式中，所述承托平台包括分列于两所述下浮体上的基板，所述基板包括倾斜设置的斜撑，两所述斜撑逐渐靠近，且所述斜撑在竖向上的投影覆盖所述浮式基础底部在竖向上的投影。

在其中一实施方式中，所述基板包括与所述半潜式风机安装平台的中线平行的纵向延伸部，两所述纵向延伸部用于分别支撑一所述浮式基础的立柱，所述斜撑设置于对应的纵向延伸部的前端，两所述斜撑之间连接有连接板，所述连接板沿左右延伸；

两所述斜撑上均设有所述竖向限位件。

在其中一实施方式中，所述下浮体包括浮体主体以及设置于所述浮体主体前端的倾斜部，所述倾斜部位于所述承托平台的斜撑的下方以支撑所述斜撑；

所述倾斜部平行于所述斜撑。

在其中一实施方式中，所述承托平台上设置有用于支撑所述浮式基础的立柱的第一支座以及用于支撑所述浮式基础的横撑的第二支座，所述第一支座和所述第二支座与浮式基础接触部的材质均为橡胶。

在其中一实施方式中，所述下浮体的底部间隔设有多个推进器，以引导整个半潜式风机安装平台移动；

所述下浮体的底部设有动力定位系统，以控制下浮体的位置和艏向。

在其中一实施方式中，所述组装件包括一主吊机和一第一副吊机，所述主吊机和第一副吊机分列于所述上操作平台的相对两侧；和/或，

所述组装件还包括一设置于后端的第二副吊机，且所述主吊机、所述第一副吊机以及所述第二副吊机分列于所述上操作平台的三个角落处。

在其中一实施方式中，所述上操作平台的前端的两侧均设有所述水平限位件，所述水平限位件包括间隔设置的横向定位件以及纵向定位件，所述横向定位件包括能够沿左右移动的横向定位销，所述纵向定位件包括能够沿前后移动的纵向定位销；

所述竖向限位件包括沿竖向延伸的竖向定位销，且所述竖向定位销能够沿竖向升降。

在其中一实施方式中，所述存放区包括位于所述上操作平台后端的风机叶片存放区、位于中部的风机塔筒存放区以及位于前端的风机机舱存放区。

在其中一实施方式中，所述立柱的高度满足所述下浮体下潜时所述上操作平台位于水面以上的要求；

相邻的两所述立柱的顶部连接有横梁，所述横梁沿左右延伸。

在其中一实施方式中，所述半潜式风机安装平台包括用于牵引的牵引链，所述牵引链设置于所述上操作平台上，用于引导所述下浮体向所述浮式基础移动。

本发明还提供一种风机的安装方法，采用如上所述的半潜式风机安装平台进行安装，所述风机的安装方法包括以下步骤：

将所述半潜式风机安装平台航行至浮式基础附近，调整所述半潜式风机安装平台使所述半潜式风机安装平台与所述浮式基础呈一相对位置，该位置所呈现的角度应使得所述半潜式风机安装平台驶入所述浮式基础底部后，所述下浮体的斜撑在竖向上的投影覆盖所述浮式基础底部在竖向上的投影；

压载所述下浮体使所述半潜式风机安装平台压载至潜水吃水深度，将所述浮式基础卸载排水使其上升至压载吃水深度；

所述半潜式风机安装平台朝所述浮式基础移动，直至所述承托平台间隔位于所述浮式基础的正下方；

卸载所述下浮体的排水使半潜式风机安装平台上浮，直至所述承托平台完全接触所述浮式基础；

通过所述水平限位件连接所述浮式基础和所述上操作平台，通过所述竖向限位件连接所述浮式基础和所述承托平台，并继续卸载下浮体的排水，使所述浮式基础与所述承托平台的运动一致，且所述上操作平台在所述下浮体下沉过程中始终位于水面上；

所述组装件进行风机的安装；

完成风机的安装后，解除所述上操作平台、所述承托平台与所述浮式基础之间的连接，压载所述下浮体使所述半潜式风机安装平台压载至潜水吃水深度，移动并远离所述浮式基础。

在其中一实施方式中，在所述承托平台完全接触所述浮式基础的步骤中，所述浮式基础位于所述承托平台上。

在其中一实施方式中，所述承托平台上设置有用于支撑所述浮式基础的立柱的第一支座以及用于支撑所述浮式基础的横撑的第二支座，

卸载所述下浮体的排水使半潜式风机安装平台上浮，直至所述承托平台完全接触所述浮式基础的步骤中，调整两所述下浮体的位置，确保所述浮式基础的立柱与所述第一支座一一对应，所述横撑与所述第二支座一一对应。

在其中一实施方式中，在压载所述下浮体使所述半潜式风机安装平台压载至潜水吃水深度的步骤中，实时调整两所述下浮体的压载，以保持平衡。

在其中一实施方式中，在卸载所述下浮体的排水使半潜式风机安装平台上浮的过程中，所述承托平台与所述浮式基础接触并进行荷载转移，实时调整两所述下浮体的压载，以使所述承托平台与所述浮式基础充分接触。

在其中一实施方式中，在所述组装件进行风机的安装的步骤中，实时调整两所述下浮体的压载，以保持平衡。

在其中一实施方式中，所述半潜式风机安装平台包括用于的牵引链，在所述半潜式风机安装平台朝所述浮式基础移动的步骤中，所述半潜式风机安装平台沿着所述牵引链移动。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

本发明中的半潜式风机安装平台，其两下浮体与承托平台组合的结构构成能够“叉”起并固定浮式基础的关键所在，通过承托平台与浮式基础之间的重力摩擦，竖向限位件和水平限位件与浮式基础的连接，使承托平台与浮式基础处于相对静止状态，避免了相对运动，保证了组装件在吊装施工时的稳定性，减小了环境影响，提高了安装精度，提高了工作效率。

同时，该半潜式风机安装平台能够独立完成安装和调试工作，精简了施工设备，降低了工作成本。在后期浮式风机维护时，该半潜式风机安装平台可以对浮式风机进行原场地进行风机构件的拆卸和安装作业，无须解脱浮式基础锚链和与浮式基础相连的动态电缆，可以极大地降低浮式风机维护成本。且该半潜式风机安装平台可以一次性运输多台风机机组，进一步提高了效率。

附图说明

图1是本发明中浮式风机其中一实施例的主视示意图。

图2是本发明中浮式风机其中一实施例的部分结构的俯视示意图。

图3是本发明中半潜式风机安装平台其中一实施例的主视示意图。

图4是本发明中上操作平台装载风机部件的俯视示意图。

图5是本发明中下浮体与立柱的俯视示意图。

图6是本发明中承托平台、立柱与横梁的俯视示意图。

图7和图8是本发明中半潜式风机安装平台与浮式基础不同状态的主视示意图。

图9和图10是本发明中浮式基础位于半潜式风机安装平台的承托平台正上方不同状态的主视示意图。

图11是图10的俯视示意图。

图12是本发明中半潜式风机安装平台组装一浮式风机的主视示意图。

图13是本发明中半潜式风机安装平台组装一浮式风机后解除连接的主视示意图。

图14是本发明中半潜式风机安装平台组装一浮式风机后下沉至潜水吃水深度的主视示意图。

图15是本发明中半潜式风机安装平台远离浮式基础的主视示意图。

图16是本发明中半潜式风机安装平台远离浮式基础后压载至处于作业吃水深度的主视示意图。

图17是本发明中半潜式风机安装平台远离浮式基础后，浮式基础压载至处于深吃水深度的主视示意图。

附图标记说明如下：

2、浮式风机；21、浮式基础；211、立柱；212、横撑；22、风机塔架；221、风机塔筒；23、风机机舱；24、风机叶片；25、系泊锚链；

5、半潜式风机安装平台；51、上操作平台；511、控制室及生活区；512、横向限位件；513、纵向限位件；52、立柱；53、下浮体；531、浮体主体；532、倾斜部；54、承托平台；541、斜撑；542、纵向延伸部；543、连接板；544、竖向限位件；551、主吊机；552、第一副吊机；553、第二副吊机；56、牵引链。

具体实施方式

尽管本发明可以容易地表现为不同形式的实施例，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施例，同时可以理解的是本说明书应视为是本发明原理的示范性说明，而并非旨在将本发明限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明的一个实施例的其中一个特征，而不是暗示本发明的每个实施例必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本发明的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，已有一些初步的探索针对浮式风机的安装，例如，HywindScotland海上风电场使用了Spar浮式基础，采用重型吊船Saipem 7000对6MW风机进行整体吊装，此种方法面临着风机机组零件不可更换的问题以及整体吊装的通病即安装成本较高。Huisman开发了一种新的半潜式装置，但采用的创新过多直接使用造价较高。采用传统的WTIU吊装法或是用港口起重机进行吊装都需要将浮式基础拖到浅水处进行操作，不方便对部件进行更换；其他的比如在半潜式基础边立柱上安装吊机然后再对风机进行安装的方法，安装和拆卸吊机本身就是一个难题。

因此，本申请提供一种半潜式风机安装平台，用于安装浮式风机，且安装效率较高，成本较低，安装精度较高。

图1示出了浮式风机的主视示意图，图2示出了浮式风机部分结构的俯视示意图，结合图1和图2，浮式风机2包括浮式基础21、系泊锚链25以及设置于浮式基础21上的风机塔架22、风机叶片24以及风机机舱23。

浮式基础21的截面呈三角形。具体地，浮式基础21包括间隔设置的三个立柱211以及连接任意两立柱211底部的横撑212。系泊锚链25一端连接浮式基础21，另一端用于与海床连接固定，进而限制浮式基础21。本实施例中，系泊锚链25的数量为三个，与立柱211一一对应设置，并设置于对应立柱211的外周。

风机塔架22设置于浮式基础21的其中一立柱211上，风机机舱23设置于风机塔架22的顶端，风机叶片24设置于风机机舱23的前端。其中，风机塔架22包括多段风机塔筒221，即多段风机塔筒221沿竖向依次连接而形成风机塔架22。

浮式风机2具有压载吃水深度(Ballast Draft，简称BD)和深吃水深度(HeavyDraft，简称HD)。其中，压载吃水深度小于深吃水深度。

半潜式风机安装平台5用于将风机塔架22、风机叶片24以及风机机舱23安装于浮式基础21上。

为便于描述，定义半潜式风机安装平台5朝向浮式基础21的一端为前端，远离浮式基础21的一端为后端。相对两侧分别为左侧和右侧。

图3示出了半潜式风机安装平台5的结构示意图，参阅图3，半潜式风机安装平台5包括上操作平台51、多个立柱52、两下浮体53以及承托平台54。通过下浮体53的下沉或上浮，而使承托平台54能够下沉至浮式基础21下方再上浮而使浮式基础21位于承托平台54上，并保证承托平台54与浮式基础21之间的运动一致，然后通过上操作平台51上的组装件将风机塔筒221、风机机舱23和风机叶片24安装于浮式基础21上，且上操作平台51在下浮体53下沉过程中始终位于水面上。

由于半潜式风机安装平台5的下浮体53能够带着承托平台54移动至浮式基础21的下方，然后再上升至支撑浮式基础21，并进行安装工作，因此，将该半潜式风机安装平台5定义为半潜式海上叉车(Semi-sumbersiable Sea Forklift，简称SSF)。

上操作平台51上具有存放区，用于存放风机叶片24、风机塔筒221以及风机机舱23。图4示出了上操作平台51装载风机部件的俯视示意图，参阅图4，存放区包括位于上操作平台51后端的风机叶片24存放区、位于中部的风机塔筒221存放区以及位于前端的风机机舱23存放区。本实施例中，风机叶片24放置于风机叶片24存放区时，风机叶片24的长度沿左右方向延伸。多个风机叶片24以多行多列多层的方式布置于风机叶片24存放区。

风机塔筒221在风机塔筒221存放区即可以竖立形式放置，也可以卧躺形式放置。竖立时，风机塔筒221的轴线竖向延伸。卧躺时，风机塔筒221的轴线左右延伸。结合竖立和卧躺的形式，充分的利用空间。

风机机舱23设置于风机机舱23存放区，多个风机机舱23依次放置。

本实施例中，存放区可以一次性存放三台浮式风机2的结构，例如在风机叶片24存放区以三横三列的方式存放9个风机叶片24，在风机塔筒221存放区卧躺形式放置4个风机塔筒221，竖立形式放置5个风机塔筒221。

上操作平台51上还设有控制室及生活区511。本实施例中，控制室及生活区511设置于前端。

上操作平台51上设有用于风机组装的组装件，上操作平台51的前端设有水平限位件。

结合图3和图4，组装件包括一主吊机551和一第一副吊机552，主吊机551和第一副吊机552分列于上操作平台51的相对两侧。进一步地，组装件还包括一设置于后端的第二副吊机553，且主吊机551、第一副吊机552以及第二副吊机553分列于上操作平台51的三个角落处。

主吊机551用于对风机机组各节段的拼装以及对现有风机进行调试、维修和拆除。第一副吊机552用于配合主吊机进行风机安装。传输各节段以及操作人员上下的运输。第二副吊机553用于对第一副吊机552进行补充以及远端机组部件的运输。

本实施例中，主吊机551的机座位于前端，第一副吊机552的机座位于前端，第二副吊机553的机座位于后端。

上操作平台51的前端的两侧均设有水平限位件。水平限位件包括间隔设置的横向限位件512和纵向限位件513。横向限位件512包括能够沿左右移动的横向定位销。纵向限位件513包括能够沿前后移动的纵向定位销。

本实施例中，横向定位销通过液压驱动的方式而实现沿左右移动。纵向定位销通过液压驱动的方式而实现沿前后移动。

进一步地，上操作平台51前端的两角落处均设有配合部，配合部的截面均呈弧形，该弧形的凹面朝向前方，且该弧形与立柱211的外周适配。各水平限位件的横向定位销和纵向定位销均设置于配合部上，并沿配合部的周向间隔设置。浮式基础21的立柱211上均设有纵向定位孔和横向定位孔，且纵向定位孔和横向定位孔均沿立柱211的周向间隔设置。

在立柱211与配合部贴合后，使横向定位销和纵向定位销均伸出，实现浮式基础21与上操作平台51之间的连接。

多个立柱52沿操作平台的周向间隔设置于操作平台的底部。本实施例中，立柱52的数量为四个。四个立柱52所围合的形状的呈方形。

各立柱52的截面呈方形。

立柱52的高度满足下浮体53下潜时上操作平台51位于水面以上的要求，实现上操作平台51在下浮体53下沉过程中始终位于水面上。因此，在半潜式风机安装平台5进行安装风机的过程中，上操作平台51提供了安装风机的操作场所。

且，立柱52的高度充分考虑了极端海况上浪的风险。即在极端海况时，上操作平台51始终位于水面上。

进一步地，相邻的两立柱52的顶部连接有横梁，横梁沿左右延伸。

图5示出了下浮体53与立柱52的俯视图，参阅图5，两下浮体53沿左右间隔设置。各下浮体53沿前后延伸并位于立柱52的底部。

下浮体53的前端向前伸出位于前端的立柱52，且两下浮体53的前端向内倾斜，以用于适配承托平台54而提供充足的浮力或支撑力。具体地，下浮体53包括浮体主体531以及设置于浮体主体531前端的倾斜部532，倾斜部532位于承托平台54的斜撑541的下方以支撑斜撑541。进一步地，倾斜部532与斜撑541平行。

下浮体53能够通过压载水而上浮或下沉，使整个半潜式风机安装平台能够通过压载水而上浮或下沉，使承托平台54能够移动至位于浮式基础21的正下方而支撑浮式基础21，或下浮体53脱离浮式基础21。具体地，下浮体53内设有压载水箱，而能够压载或者卸载，进而能够上浮或下沉。

下浮体53能够移动，使得整个半潜式风机安装平台5能够移动，进而实现半潜式风机安装平台5的航行。参阅图3，下浮体53的底部间隔设有多个推进器，以驱动下浮体53移动。各下浮体53底部的多个推进器沿下浮体53长度中心线对称设置。本实施例中，各下浮体53底部设有4个推进器，下浮体53长度中心线的前侧设有两个，后侧设有两个。

下浮体53底部设有动力定位系统，以控制下浮体53的位置和艏向。具体在本实施例中，动力定位系统为DP系统。

通过下浮体53的压载水和卸载水，使半潜式风机安装平台5具有潜水吃水深度(Submersible Draft，简称SD)，作业吃水深度(Operation Draft，简称OD)以及运输吃水深度(Transit Draft，简称TD)。其中，潜水吃水深度大于作业吃水深度，作业吃水深度大于运输吃水深度。在半潜式风机安装平台5处于潜水吃水深度时，承托平台54位于浮式基础21的下方。在半潜式风机安装平台5处于作业吃水深度时，承托平台54支撑浮式基础21并进行风机安装作业。在处于运输吃水深度时，半潜式安装平台航行。

图6示出了承托平台54、立柱52与横梁的俯视图，结合图3和图6，承托平台54设置于两下浮体53上并位于下浮体53的前端，承托平台54的后端与位于前端的立柱52连接固定。

承托平台54包括分列于两下浮体53上的基板。基板包括倾斜设置的斜撑541，两斜撑541逐渐靠近。且斜撑541在竖向上的投影覆盖浮式基础21底部在竖向上的投影，以使斜撑541能更好地支撑横撑212。本实施例中，斜撑541在竖向上的投影覆盖横撑212在竖向上的投影。

承托平台54中倾斜设置的形状走势主要为了匹配目标即浮式基础21的三角造型，并使承托平台54承载横撑212的全部荷载。

具体地，基板包括与半潜式风机安装平台中线平行的纵向延伸部542，两纵向延伸部542用于分别支撑一浮式基础的立柱211，斜撑541设置于对应的纵向延伸部542的前端，两斜撑541之间连接有连接板543，连接板543沿左右延伸。本实施例中，承托平台54为一体成型结构。

纵向延伸部542的后端与位于前端的立柱52连接。斜撑541与倾斜部532平行，使斜撑541完全位于下浮体53前端的倾斜部532上，从而使承托平台54与下浮体53保持一致，使下浮体53能够向承托平台54提供充足的浮力。

承托平台54上设有竖向限位件544。水平限位件和竖向限位件544与浮式基础21连接而限制浮式基础21的位移。即，竖向限位件544与水平限位件配合而实现两者的连接，并限制两者在水平以及竖向的位移，使两者的运动保持一致。

具体地，两斜撑541上均设有竖向限位件544。两竖向限位件544对称设置。本实施例中，竖向限位件544设置于斜撑541靠近连接板543处。

竖向限位件544包括沿竖向延伸的竖向定位销，且竖向定位销能够沿竖向升降。本实施例中，竖向定位销通过液压驱动件驱动。

承托平台54位于下浮体53上时，纵向延伸部542的后端与前端的立柱52抵接并连接固定，斜撑541完全贴合倾斜部532，连接板543伸出下浮体53。

承托平台54可以依据目标浮式基础21进行更换，灵活性强，拓宽了半潜式风机安装平台5的应用范围。

进一步地，承托平台54上设置有用于支撑浮式基础21的立柱211的第一支座以及用于支撑浮式基础21的横撑212的第二支座。第一支座和第二支座与浮式基础21接触部的材质均为橡胶。其他实施例中，第一支座和第二支座与浮式基础21接触部的材质还可以为其他防碰撞材质。

通过第一支座和第二支座，为浮式基础21提供缓冲及摩擦力，结合水平限位件和竖向限位件544，确保浮式基础21与承托平台54之间的相对固定，使两者之间的运动保持一致。

半潜式风机安装平台5包括用于牵引的牵引链56，牵引链56设置于上操作平台51上，用于引导下浮体53向浮式基础21移动。具体地，牵引链56绕设于滚筒上，另一端用于与浮式基础21连接，通过滚筒的转动实现牵引链56的收卷，从而使下浮体53沿牵引链56向浮式基础21移动。

本申请依据现有海上风机安装施工中的问题，多角度、多维度进行优化设计而得到上述半潜式风机安装平台5，该平台能安全、独立、快速、经济地进行安装施工。其中，两下浮体53与承托平台54组合的结构构成能够“叉”起并固定浮式基础21的关键所在。通过承托平台54与浮式基础21之间的重力摩擦，竖向限位件544和水平限位件与浮式基础21的连接，使承托平台54与浮式基础21处于相对静止状态，避免了相对运动，保证了组装件在吊装施工时的稳定性，减小了环境影响，提高了安装精度，提高了工作效率。同时，该半潜式风机安装平台5能够独立完成安装和调试工作，精简了施工设备，降低了工作成本。在后期维护时也能直接解开系泊锚链25的约束，单独对浮式基础21和风机机组进行部件检测和更换，灵活性高。且该半潜式风机安装平台5可以一次性运输多台风机机组，进一步提高了效率。

本发明还提供一种风机的安装方法，包括以下步骤：

S1、将半潜式风机安装平台5航行至浮式基础21附近，调整半潜式风机安装平台5使半潜式风机安装平台5与浮式基础21呈一相对位置，该位置所呈现的角度应使得半潜式风机安装平台5驶入浮式基础21底部后，下浮体53的斜撑在竖向上的投影覆盖浮式基础21底部在竖向上的投影。

参阅图7，半潜式风机安装平台5处于运输吃水深度TD，浮式基础21处于深吃水深度HD。

通过动力定位系统即DP系统进行定位而调整半潜式风机安装平台5相对于浮式基础21的位置。本实施例中，半潜式风机安装平台5的中心线与浮式基础21的中心线位于同一直线。其他实施例中，浮式基础21呈不对称结构时，半潜式风机安装平台5的中心线与朝向半潜式风机安装平台5前端的横撑的中线平行。半潜式风机安装平台5与浮式基础21之间的相对位置具体依据实际情况而选择，满足下浮体53的斜撑在竖向上的投影覆盖浮式基础21底部在竖向上的投影即可。

S2、压载下浮体53使半潜式风机安装平台5压载至潜水吃水深度，将浮式基础21卸载排水使其上升至压载吃水深度。

分别经过压载以及卸载，使半潜式风机安装平台5位于潜水吃水深度SD，浮式基础21处于压载吃水深度BD，如图8所示。由图中可以看出，承托平台54间隔位于浮式基础21的下方。承托平台54的顶部与浮式基础21的底部之间具有间隔，为后续承托平台54与浮式基础21留出足够空间进行调整，以使承托平台54更好的支撑浮式基础21。

S3、半潜式风机安装平台5朝浮式基础21移动，直至承托平台54间隔位于浮式基础21的正下方。

继续参阅图8，半潜式风机安装平台5包括用于牵引的牵引链56，将牵引链56与浮式基础21连接，然后半潜式风机安装平台5沿着牵引链56移动。即，在动力定位系统DP系统的控制下，半潜式风机安装平台5沿着牵引链56向浮式基础21移动，由推进器提供动力，动力定位系统实时确保半潜式风机安装平台5姿态准确，使得承托平台54在竖向上的投影覆盖浮式基础21底部在竖向上的投影。

承托平台54上设置有用于支撑浮式基础21的立柱211的第一支座以及用于支撑浮式基础21的横撑212的第二支座。

半潜式风机安装平台5移动，使浮式基础21的立柱211与第一支座，横撑212与第二支座正好一一对齐，如图9所示。此时，半潜式风机安装平台5处于潜水吃水深度SD。

S4、卸载下浮体53的排水使半潜式风机安装平台5上浮，直至承托平台54完全接触浮式基础21。

在此步骤中，浮式基础21的底部位于承托平台54上。其中，保证浮式基础21不会倾倒即可满足基本要求。进一步地，浮式基础21的底部结构尽可能多地位于承托平台54上。本实施例中，浮式基础21的其中两立柱211以及两横撑212与承托平台54完全贴合。

具体地，通过定位件的控制不断调整下浮体53的位置，确保第一支座与立柱211，第二支座与横撑212一一对应接触。完成此步骤后，承托平台54承担浮式基础21的一部分重力。

S5、通过水平限位件连接浮式基础21和上操作平台51，通过竖向限位件544连接浮式基础21和承托平台54，并继续卸载下浮体53的排水，使浮式基础21与承托平台54的运动一致，且上操作平台51在下浮体53下沉过程中始终位于水面上。

完成连接后，继续卸载下浮体53的排水，使下浮体53到达作业吃水深度OD，如图10所示。

具体地，伸出纵向定位销、横向定位销和竖向定位销，确保浮式基础21与承托平台54之间的连接，以及浮式基础21与上操作平台51之间的连接，如图11所示。

需要说明的是，点对点整体接触后，卸载下浮体53的排水使其上浮，使得承托平台54承担的浮式基础21的部分重力满足要求即可。此要求指重力提供的摩檫力和多个定位销提供的约束力能限制浮式基础21位移。

完成该步骤后，浮式基础21作用在承托平台54上的重力达到规定要求，浮式基础21在多个定位销的约束以及重力摩擦作用下，与半潜式风机安装平台5的运动是一致的。

其中，在卸载下浮体53的排水使半潜式风机安装平台5上浮的过程中，承托平台54与浮式基础21接触并进行荷载转移，实时调整两下浮体53的压载，以使承托平台54与浮式基础21充分接触。

S6、组装件进行风机的安装。

通过上操作平台51上的主吊机551、第一副吊机552以及第二副吊机553，将风机塔筒221、风机机舱23以及风机叶片24组装于浮式基础21上，如图12所示。

此时，半潜式风机安装平台5和浮式基础21具有相同的运动，有助于吊装和组装工作。

进一步地，在组装件进行风机的安装的步骤中，实时调整两下浮体53的压载，以保持平衡。

由于在组装过程中，存在风机塔筒221的吊装、风机机舱23的吊装以及风机叶片24的吊装，导致载荷转移，进而产生重心的变化。因此，根据监测结果进行实时的压载调整以平衡结构。

S7、完成风机的安装后，解除上操作平台51、承托平台54与浮式基础21之间的连接，压载下浮体53使半潜式风机安装平台5压载至潜水吃水深度，移动并远离浮式基础21。

操作水平限位件和竖向限位件544，而解除连接。具体地，横向限位件512缩回，纵向限位件513缩回，竖向限位件544缩回，如图13所示。

向下浮体53内压载水，使半潜式风机安装平台5下沉，直至下沉至潜水吃水深度SD，如图14所示。

随着向下浮体53内压载水，浮式基础21将慢慢脱离半潜式风机安装平台5，并在远离浮式基础21，如图15所示。远离浮式基础21后，继续压载水，使半潜式风机安装平台5处于作业吃水深度OD，如图16所示。

压载浮式基础21，使其处于深吃水深度HD，如图17所示。

进一步地，在压载下浮体53使半潜式风机安装平台5压载至潜水吃水深度SD的步骤中，实时调整两下浮体53的压载，以保持平衡。

浮式基础21离开的过程中，半潜式风机安装平台5上的载荷会转移走，因此，需根据监测结果进行实时的压载调整以平衡结构。

移动并远离浮式基础21的过程中，半潜式风机安装平台5通过动力定位系统即DP系统的定位而航行并远离浮式基础21。

进一步地，在半潜式风机安装平台5离开该浮式基础21后，卸载排水使半潜式风机安装平台5至运输吃水深度TD，然后驶往下一目标点，并重复上述步骤S1～S7，进行下一风机的安装，直至半潜式风机安装平台5上所装载的风机全部安装完成。

在半潜式风机安装平台5上所装载的风机部件均完成组装后，其可返航回码头，重新装载风力机部件航行至下一目标点进行下一轮安装。

同样地，该半潜式风机安装平台5还可以对风机进行维护和拆除，仅在步骤S6中进行调整，即在步骤S6中进行维护以及拆除，其余步骤相同。

因此，上述安装方法中，半潜式风机安装平台5不仅能够运输风机部件，还能进行安装、维护以及拆除。同时，在进行安装、维护以及拆除的过程中，半潜式风机安装平台5与浮式基础21的运动一致，进而使施工过程更加稳定，从而有效地解决了风机安装的安全性、经济性、高效性等难题。

本实施例中的半潜式风机安装平台主要有益效果如下：

1、承托平台可以承托、固定浮式风机，消除浮式基础与半潜式风机安装平台之间的相对位移，增加稳定性，提升安全性，提高施工海况上限，增多作业时间，减少施工周期，经济效益好。

2、采用特殊双浮体的半潜式结构，既为承托平台提供充足支撑又减小水面线，耐波性好，稳性高，提高整体稳定性，机动性好，降低运营费用。

3、在浮式风机的运维期间，承托平台可以承托、固定浮式风机，使得浮式基础与半潜式风机安装平台之间的相对位移为0即可，无须对浮式风机锚链以及动态电缆进行拆卸和再次安装，浮式风机也不需要拖航至码头进行零部件更换，降低浮式风机运维成本。

4、配备多台吊机、具有运载区域，一次性可以独立运输、安装多台风机机组，减少其他设备租赁成本，施工效率高。

即本发明创造性地设计，使半潜式风机安装平台集运输以及安装于一身。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (18)

1.一种半潜式风机安装平台，其特征在于，包括：

上操作平台，其上具有存放区，所述上操作平台上设有用于风机组装的组装件，所述上操作平台的前端设有水平限位件；

多个立柱，沿所述操作平台的周向间隔设置于所述操作平台的底部；

两下浮体，沿左右间隔设置；各所述下浮体沿前后延伸并位于所述立柱的底部，所述下浮体的前端超过位于前端的立柱，且两所述下浮体的前端向内倾斜；

承托平台，其设置于两所述下浮体上并位于所述下浮体的前端，所述承托平台的后端与位于前端的立柱连接固定；所述承托平台上设有竖向限位件；

其中，整个半潜式风机安装平台能够移动，且能够通过压载水而上浮或下沉，使所述承托平台能够移动至位于浮式基础的正下方而支撑所述浮式基础，或所述下浮体脱离所述浮式基础，所述水平限位件和所述竖向限位件与所述浮式基础连接而限制所述浮式基础的位移，所述上操作平台在所述半潜式风机安装平台下沉过程中始终位于水面上。

2.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述承托平台包括分列于两所述下浮体上的基板，所述基板包括倾斜设置的斜撑，两所述斜撑逐渐靠近，且所述斜撑在竖向上的投影覆盖所述浮式基础底部在竖向上的投影。

3.根据权利要求2所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述基板包括与所述半潜式风机安装平台的中线平行的纵向延伸部，两所述纵向延伸部用于分别支撑一所述浮式基础的立柱，所述斜撑设置于对应的纵向延伸部的前端，两所述斜撑之间连接有连接板，所述连接板沿左右延伸；

两所述斜撑上均设有所述竖向限位件。

4.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述下浮体包括浮体主体以及设置于所述浮体主体前端的倾斜部，所述倾斜部位于所述承托平台的斜撑的下方以支撑所述斜撑；

所述倾斜部平行于所述斜撑。

5.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述承托平台上设置有用于支撑所述浮式基础的立柱的第一支座以及用于支撑所述浮式基础的横撑的第二支座，所述第一支座和所述第二支座与浮式基础接触部的材质均为橡胶。

6.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述下浮体的底部间隔设有多个推进器，以引导整个半潜式风机安装平台移动；

所述下浮体的底部设有动力定位系统，以控制下浮体的位置和艏向。

7.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述组装件包括一主吊机和一第一副吊机，所述主吊机和第一副吊机分列于所述上操作平台的相对两侧；和/或，

所述组装件还包括一设置于后端的第二副吊机，且所述主吊机、所述第一副吊机以及所述第二副吊机分列于所述上操作平台的三个角落处。

8.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述上操作平台的前端的两侧均设有所述水平限位件，所述水平限位件包括间隔设置的横向定位件以及纵向定位件，所述横向定位件包括能够沿左右移动的横向定位销，所述纵向定位件包括能够沿前后移动的纵向定位销；

所述竖向限位件包括沿竖向延伸的竖向定位销，且所述竖向定位销能够沿竖向升降。

9.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述存放区包括位于所述上操作平台后端的风机叶片存放区、位于中部的风机塔筒存放区以及位于前端的风机机舱存放区。

10.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述立柱的高度满足所述下浮体下潜时所述上操作平台位于水面以上的要求；

相邻的两所述立柱的顶部连接有横梁，所述横梁沿左右延伸。

11.根据权利要求1所述的半潜式风机安装平台，其特征在于，所述半潜式风机安装平台包括用于牵引的牵引链，所述牵引链设置于所述上操作平台上，用于引导所述下浮体向所述浮式基础移动。

12.一种风机的安装方法，其特征在于，采用如权利要求1～11任意一项所述的半潜式风机安装平台进行安装，所述风机的安装方法包括以下步骤：

将所述半潜式风机安装平台航行至浮式基础附近，调整所述半潜式风机安装平台使所述半潜式风机安装平台与所述浮式基础呈一相对位置，该位置所呈现的角度应使得所述半潜式风机安装平台驶入所述浮式基础底部后，所述下浮体的斜撑在竖向上的投影覆盖所述浮式基础底部在竖向上的投影；

压载所述下浮体使所述半潜式风机安装平台压载至潜水吃水深度，将所述浮式基础卸载排水使其上升至压载吃水深度；

所述半潜式风机安装平台朝所述浮式基础移动，直至所述承托平台间隔位于所述浮式基础的正下方；

卸载所述下浮体的排水使半潜式风机安装平台上浮，直至所述承托平台完全接触所述浮式基础；

通过所述水平限位件连接所述浮式基础和所述上操作平台，通过所述竖向限位件连接所述浮式基础和所述承托平台，并继续卸载下浮体的排水，使所述浮式基础与所述承托平台的运动一致，且所述上操作平台在所述下浮体下沉过程中始终位于水面上；

所述组装件进行风机的安装；

完成风机的安装后，解除所述上操作平台、所述承托平台与所述浮式基础之间的连接，压载所述下浮体使所述半潜式风机安装平台压载至潜水吃水深度，移动并远离所述浮式基础。

13.根据权利要求12所述的风机的安装方法，其特征在于，在所述承托平台完全接触所述浮式基础的步骤中，所述浮式基础位于所述承托平台上。

14.根据权利要求12所述的风机的安装方法，其特征在于，所述承托平台上设置有用于支撑所述浮式基础的立柱的第一支座以及用于支撑所述浮式基础的横撑的第二支座，

卸载所述下浮体的排水使半潜式风机安装平台上浮，直至所述承托平台完全接触所述浮式基础的步骤中，调整两所述下浮体的位置，确保所述浮式基础的立柱与所述第一支座一一对应，所述横撑与所述第二支座一一对应。

15.根据权利要求12所述的风机的安装方法，其特征在于，在压载所述下浮体使所述半潜式风机安装平台压载至潜水吃水深度的步骤中，实时调整两所述下浮体的压载，以保持平衡。

16.根据权利要求12所述的风机的安装方法，其特征在于，在卸载所述下浮体的排水使半潜式风机安装平台上浮的过程中，所述承托平台与所述浮式基础接触并进行荷载转移，实时调整两所述下浮体的压载，以使所述承托平台与所述浮式基础充分接触。

17.根据权利要求12所述的风机的安装方法，其特征在于，在所述组装件进行风机的安装的步骤中，实时调整两所述下浮体的压载，以保持平衡。

18.根据权利要求12所述的风机的安装方法，其特征在于，所述半潜式风机安装平台包括用于的牵引链，在所述半潜式风机安装平台朝所述浮式基础移动的步骤中，所述半潜式风机安装平台沿着所述牵引链移动。