CN117846884A - 一种高效的海上风电机组一体化安装方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种高效的海上风电机组一体化安装方法及装置，运用大型起重船作为海上预拼装的母港平台，来实现风机塔筒、风机机组部的一体化存储。同时可以将塔筒竖立拼装前移至起重船主甲板上完成。起重船可以集中存放两套完整的塔筒总段，使得耗时费力的塔筒之间的螺栓紧固工序提前在大型起重船上完成，海上风电安装平台只需要将塔筒总段一次吊装到位，这样节省了海上风电安装平台的吊装安装时间，在第一套风机安装的过程中，即可进行下一套风机的塔筒总段和机舱的组装工作，实现了工序流水作业。本发明提供的一种高效的海上风电机组一体化安装方法及装置，大幅提高海上风电安装效率。

Description

一种高效的海上风电机组一体化安装方法及装置

技术领域

本发明涉及海上风电组装设备，尤其是一种高效的海上风电机组一体化安装方法及装置。

背景技术

随着海上风电开发由近海浅水区逐步转向近海深水区，海上风机安装施工的海况随之变差，风大浪急，一般的风机机组部的运输船没有动力定位功能，只能依靠锚泊定位，现场定位较困难。

现有技术如申请号为“201910446692.5”名称为“海上风电机组安装运输一体船”，申请号为“200810111711.0”名称为：“一种风电机组海上整体安全运输的方法.”均采用港口组装，整体运输到位。这种方式存在的缺陷是：一方面大型海上风电机组安装运输一体化船受到船体吃水影响，无法实现海上风机机组批量运输问题，特别在广东、福建地区海况复杂多变经常受到涌浪、季风期异常气象影响，整体进行风机运输安全风险大。另一方面大型海上风电机组安装运输一体化船只是一个概念设计，造价成本高昂，海上风电场建设正在步入平价时代，施工成本有限，大型海上风电机组安装运输一体化船目前还没有投资和应用价值。随着海上风机机组容量的大型化发展，国内现有的起重船或甲板运输船受到起重机吊高限制、船体重心等因素影响，无法满足10MW及以上超大容量海上风机机组的整体运输的要求。

目前的海上风电安装平台通过自身的桩腿可以插入泥底，使平台完全脱离水面，平台的主船体不受外部风、浪、流的影响，但是相关配套的塔筒、风机机组部、叶片等运输船容易受到海流影响，经常出现走锚、失位等现象，甚至出现碰撞海上风电安装平台桩腿的不安全情况，威胁着海上风电平台的作业安全。

另外，现有海上风电安装平台通常的施工作业步骤是先等塔筒运输船靠泊后，依次进行底塔、二塔、三塔、四塔的吊装，每段塔筒之间需进行螺栓紧固，螺栓通常要预紧50%扭矩、75%扭矩、终拧100%扭矩，每个工序的作业时间较长。然后，塔筒安装完成，再进行机舱、发电机的拼装、叶片和轮毂的安装等。这样导致海上风电安装平台工作任务重，施工效率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效的海上风电机组一体化安装方法及装置，采用3000吨级全回转起重船+2000吨级绕桩式起重机组合吊装设计，实现了海上风电机组安装的流水化作业，施工工序流程顺畅有序，革新了海上风电风机机组安装的作业模式，达到了快速、高效施工，既节约了码头拼装的场地资源，又节省了海上风机安装时间，大幅提高海上风电安装效率。另外，采用运输船靠泊大型起重船，起重船靠近海上风电安装平台的总体系泊布置，规避了运输船直接靠泊海上风电安装平台时碰撞的安全风险。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高效的海上风电机组一体化安装方法，包括以下步骤：

步骤1）、海上风电安装平台通过DP系统动力定位至风机机位点，进行平台的插桩作业，平台插桩完成后，将主船体升至指定的高度，完成了海上风电安装平台的就位工作；

步骤2）、随后，通过DP系统将拥有“存储+拼装”功能的大型起重船移至海上风电安装平台右舷指定位置，保证海上风电安装平台上的大型绕桩式起重机的作业半径能够有限覆盖大型起重船的大部分位置，定位完成后，进行四锚定位；

步骤3）、运输船缓慢靠近大型起重船右舷侧，做好带缆工作；利用大型起重船上的大型全回转起重机进行塔筒的吊装翻身和拼装工作，在大型起重船设定的9塔筒拼装底座上进行底塔拼装；按照工艺文件，进行工艺螺栓的紧固工作，依次进行二塔、三塔、四塔的拼装工作，塔段之间的拼装应严格遵守风机厂家安装手册的技术要求，直至顶塔拼装完成；

步骤4）、风机塔筒的各塔段在大型起重船的主甲板上拼装完成后，做好大型起重船的压载水的调载，保证船舶的平衡；之后，进行风机机舱和发电机的过泊和拼装，拼装完成的组合体吊装至指定区域进行电气安装和预调试工作；

步骤5）、海上风电安装平台使用大型绕桩式起重机吊装整个塔体组合整体上风机导管架基础，做好底塔与风机导管架基础的顶法兰的栓接工作。然后，吊装风机机舱和发电机组合体，进行机舱内部和塔筒内部的机械、电气设备安装工作；同步地，大型起重船同时进行叶片与轮毂的拼装工作；

步骤6）、当叶片与轮毂拼装完成，使用海上风电安装平台的大型绕桩式起重机吊装风机叶轮组合体；完成最后的风机叶轮组合体的安装工作；在风机叶轮组合体安装的过程中，第二艘运输船靠泊大型起重船，进行下一机位的塔筒卸货和拼装工作，相应的重复以上的工序。

一种高效的海上风电机组一体化安装装置，包括海上风电安装平台，海上风电安装平台安装在风机机位点，海上风电安装平台上安装有大型绕桩式起重机；海上风电安装平台一侧设置有大型起重船，大型起重船上安装有大型全回转起重机，大型起重船通过大型全回转起重机对运输船上的风电机组进行存储、拼装，大型绕桩式起重机对拼装后的组件吊装到位。

大型绕桩式起重机为2000吨级，大型全回转起重机为3000吨级，大型起重船上配置有6500-7300平方米的存储仓和塔筒拼装底座。

本发明一种高效的海上风电机组一体化安装方法及装置，具有以下技术效果：

1）、传统的海上风机部供货需要出运码头具备很强的风机装卸能力，码头应有足够多的风机部暂存场地，并且需配套陆地转运机械。风机从发运地至安装机位点，往往要经过“陆-海-陆-海”持续转换，流程繁冗，配套设施多、涉及面广、管理成本高。由于国内配套的码头资源紧缺，导致可装卸泊位稀缺，海上安装进度不可控。风机吊装工序无法保证连续，成本、安全风险大。而本申请采用的“存储+拼装”起重船拥有近7000平方米的仓储面积，可在海上作为移动的仓储平台，通过配置的3000吨全回转吊机可以实现风机部的机动装卸作业，节约了在港口码头的仓储和中转费用。

2）、采用“存储+拼装”起重船进行存储、预组装风机部，相比传统的作业方式，解决了运输船滞船频发的问题，保证了风机安装施工作业供货的连续性，减少了风机安装平台的甲板面组装工作量。有效提高风机安装平台吊装工效，可实现风机安装平台在施工窗口期内连续作业，按目前的风机安装船作业效率45台/年计算，经初步测算，采用本申请的一体化安装技术可将风机安装船安装效率提高至75台/年，进一步提高风机安装船作业工效，最大限度利用好宝贵的施工窗口期，通过施工流程优化，实现风机安装船连续作业。

3）、通过采用“存储+拼装+塔筒总段整体吊装”的一体化安装技术，改变了传统的施工组织方式，实现了多机位风机部的集中存储，可最多存储2-4整台套风机部，“存储+拼装”起重船拼装的制约因素少、流转快、存储量大、抗涌浪能力强，提供运输、存储、预装、后勤保障等海上整体解决方案，实现风机部的海上高效一体化安装。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的俯视图。

图2为本发明中塔筒的拼装示意图。

图3为本发明中塔筒总段的吊装示意图。

图4为本发明中风机机舱和发电机组合体的吊装示意图。

图5为本发明中叶轮的吊装示意图。

图中：海上风电安装平台1，大型绕桩式起重机2，辅助吊机3，大型起重船4，大型全回转起重机5，风机塔筒组合体6、轮毂7、风机机舱和发电机组合体8、风机塔筒组合体拼装支座9、叶片10、底塔11、三塔12、二塔13、四塔14、运输船15、风机导管架基础16，桩腿17，塔筒总段专用吊具18，吊梁19，风机叶轮组合体20。

具体实施方式

如图1-2所示，一种高效的海上风电机组一体化安装装置，包括海上风电安装平台1，海上风电安装平台1上安装有大型绕桩式起重机2，海上风电安装平台1一侧设有大型起重船4，大型起重船4上安装有大型全回转起重机5。

通过运用大型起重船4作为海上预拼装的母港平台，来实现风机塔筒、风机机组部的一体化存储。同时可以将塔筒竖立拼装前移至起重船主甲板上完成。起重船可以集中存放两套完整的塔筒总段，使得耗时费力的塔筒之间的螺栓紧固工序提前在大型起重船4上完成，海上风电安装平台1只需要将塔筒总段一次吊装到位，这样节省了海上风电安装平台1的吊装安装时间，在第一套风机安装的过程中，即可进行下一套风机的塔筒总段和机舱的组装工作，实现了工序流水作业。

本技术方案改变了传统的运输船直接靠泊海上风电安装平台的不安全作业模式，通常地，当运输船15就位于海上风电安装平台1对运输船船长的驾驶技能要求非常高，必须熟悉机位点的水文特性和水流的变化，同时应于海上风电安装平台驾驶台工作人员保持密切沟通，否则很容易发生擦碰海上风电安装平台船体或桩腿。本方案采用具有动力定位功能的大型起重船4既充当定位船，又作业风机预拼装平台，彻底改变了海上风电风机机组安装的作业模式，实现了安全、快速、高效施工。

辅吊机3主要作用是：配合主吊机进行双机抬吊，比如进行叶片抬吊；或进行一些散件、小件、工器具的吊装。

一种高效的海上风电机组一体化安装方法，包括以下步骤：

1）、海上风电安装平台1通过DP系统动力定位至风机机位点，进行平台的插桩作业，平台插桩完成后，将主船体升至指定的高度，完成了海上风电安装平台1的就位工作。

2）、随后，通过DP系统将拥有“存储+拼装”功能的大型起重船4移至海上风电安装平台1右舷指定位置，保证海上风电安装平台1上的大型绕桩式起重机2的作业半径能够有限覆盖大型起重船4的大部分位置，定位完成后，进行四锚定位。

3）、运输船15（运送塔筒）缓慢靠近大型起重船4右舷侧，做好带缆工作。如附图1-2所示，利用大型起重船4上的大型全回转起重机5（3000吨级）进行塔筒的吊装翻身和拼装工作，在大型起重船4设定的9塔筒拼装底座上进行底塔11拼装。按照工艺文件，进行工艺螺栓的紧固工作，依次进行二塔12、三塔13、四塔14的拼装工作，塔段之间的拼装应严格遵守风机厂家安装手册的技术要求，直至顶塔拼装完成。

4）、风机塔筒的各塔段在大型起重船4的主甲板上拼装完成后，做好大型起重船4的压载水的调载，保证船舶的平衡。之后，进行风机机舱和发电机的过泊和拼装，拼装完成的组合体吊装至指定区域进行电气安装和预调试工作。

5）、如附图3所示，海上风电安装平台1使用大型绕桩式起重机2吊装整个塔体组合整体上风机导管架基础16，做好底塔11与风机导管架基础16的顶法兰的栓接工作。然后，如附图4所示，吊装风机机舱和发电机组合体8，进行机舱内部和塔筒内部的机械、电气设备安装工作。同步地，大型起重船4同时进行叶片10与轮毂7的拼装工作。

6）、当叶片10与轮毂7拼装完成，使用海上风电安装平台1的大型绕桩式起重机2吊装风机叶轮组合体20。如附图5所示，完成最后的风机叶轮组合体20的安装工作。在风机叶轮组合体20安装的过程中，第二艘运输船15靠泊大型起重船4，进行下一机位的塔筒卸货和拼装工作，相应的重复以上的工序。

Claims (3)

1.一种高效的海上风电机组一体化安装方法，包括以下步骤：

步骤1）、海上风电安装平台（1）通过DP系统动力定位至风机机位点，进行平台的插桩作业，平台插桩完成后，将主船体升至指定的高度，完成了海上风电安装平台（1）的就位工作；

步骤2）、随后，通过DP系统将拥有“存储+拼装”功能的大型起重船（4）移至海上风电安装平台（1）右舷指定位置，保证海上风电安装平台（1）上的大型绕桩式起重机（2）的作业半径能够有限覆盖大型起重船（4）的大部分位置，定位完成后，进行四锚定位；

步骤3）、运输船（15）缓慢靠近大型起重船（4）右舷侧，做好带缆工作；利用大型起重船（4）上的大型全回转起重机（5）进行塔筒的吊装翻身和拼装工作，在大型起重船（4）设定的9塔筒拼装底座上进行底塔（11）拼装；按照工艺文件，进行工艺螺栓的紧固工作，依次进行二塔（12）、三塔（13）、四塔（14）的拼装工作，塔段之间的拼装应严格遵守风机厂家安装手册的技术要求，直至顶塔拼装完成；

步骤4）、风机塔筒的各塔段在大型起重船（4）的主甲板上拼装完成后，做好大型起重船（4）的压载水的调载，保证船舶的平衡；之后，进行风机机舱和发电机的过泊和拼装，拼装完成的组合体吊装至指定区域进行电气安装和预调试工作；

步骤5）、海上风电安装平台（1）使用大型绕桩式起重机（2）吊装整个塔体组合整体上风机导管架基础（16），做好底塔（11）与风机导管架基础（16）的顶法兰的栓接工作。然后，吊装风机机舱和发电机组合体（8），进行机舱内部和塔筒内部的机械、电气设备安装工作；同步地，大型起重船（4）同时进行叶片（10）与轮毂（7）的拼装工作；

步骤6）、当叶片（10）与轮毂（7）拼装完成，使用海上风电安装平台（1）的大型绕桩式起重机（2）吊装风机叶轮组合体（20）；完成最后的风机叶轮组合体（20）的安装工作；在风机叶轮组合体（20）安装的过程中，第二艘运输船（15）靠泊大型起重船（4），进行下一机位的塔筒卸货和拼装工作，相应的重复以上的工序。

2.一种实现权利要求1所述的高效的海上风电机组一体化安装方法的海上风电机组一体化安装装置，其特征在于：包括海上风电安装平台（1），海上风电安装平台（1）安装在风机机位点，海上风电安装平台（1）上安装有大型绕桩式起重机（2）；海上风电安装平台（1）一侧设置有大型起重船（4），大型起重船（4）上安装有大型全回转起重机（5），大型起重船（4）通过大型全回转起重机（5）对运输船（15）上的风电机组进行存储、拼装，大型绕桩式起重机（2）对拼装后的组件吊装到位。

3.根据权利要求2所述的一种实现高效的海上风电机组一体化安装方法的海上风电机组一体化安装装置，其特征在于：大型绕桩式起重机（2）为2000吨级，大型全回转起重机（5）为3000吨级，大型起重船（4）上配置有6500-7300平方米的存储仓和塔筒拼装底座。