CN211996088U - 一种海上风力发电机组安装设备 - Google Patents
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Abstract
一种海上风力发电机组安装设备,包括:船舶系统、定位桩系统、吊装系统;船舶系统包括船体、推进装置;吊装系统采用可升降式塔身,可升降式塔身由若干伸缩节构成,塔身非工作时收缩至航运高度,塔身工作时伸长达到吊装高度;安装平台尺寸小、起升高度高、起重量大、造价低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种风电安装设备,尤其涉及一种海上风电安装设备。
背景技术
与陆上风电相比,海上风电具有资源丰富、风速大、风向稳定、不占用土地资源、环境影响小、适用于大规模开发等优势。我国东部沿海海水水深5~20m的海域面积辽阔,10m高度可利用的风能约是陆上的3倍,距离需求大量电能的东部沿海城市较近。但是,海上风电机组的运输及安装施工困难、对风电机组的强度和可靠性要求较高,对风电安装设备提出了更高的要求。
传统海上风电安装设备主要依靠超大型安装船或者超大型浮吊船。目前海上风力发电机组主要以专用安装船为主,其特点是起重能力超强,即可满足安装、又可进行海上打桩。但船体一般较大长度100m以上、型宽40m以上;造价昂贵、数量稀少只有少数大型国有企业拥有。
因此,提供在复杂海洋环境下高效、稳定、安全的吊装设备的设计和制造制约着海上风电安装船的发展。
实用新型内容
为克服现有技术的缺陷,本实用新型提供一种与传统安装船臂架起重机不同的安装设备,本实用新型能为海上风电机组的安装提供稳定的安装环境、提高安装效率。
为实现上述目的,本实用新型采用以下技术方案:
一种海上风力发电机组安装设备,包括:船舶系统、定位桩系统、吊装系统;船舶系统包括船体、推进装置;其特征在于:吊装系统采用可升降式塔身,可升降式塔身由若干伸缩节构成,塔身非工作时收缩至航运高度,塔身工作时伸长达到吊装高度。
进一步地,定位桩系统包括船体围阱和定位桩,围阱内设有定位桩,定位桩穿过围阱而向下延伸,定位桩相对于围阱进行上下升降。
进一步地,可升降式塔身由两节塔体构成,包括外塔、内塔。
进一步地,内塔顶部安装有动臂提升装置,动臂提升装置围绕塔身水平回转。
进一步地,动臂提升装置的吊臂进行俯仰,非工作状态时吊臂水平置于船体支撑架上,工作状态时吊臂抬起。
进一步地,吊装系统配置有移动式超起配重装置,配重装置设置于可升降式塔身底部附近,配重装置与吊臂间通过钢缆连接。
进一步地,采用自行式液压模块运输车作为配重装置移动工具,利用底部滚轮沿船体甲板上的圆形导轨移动,配重装置可随上部吊臂同时回转。
进一步地,船体的左右两侧,共对称设置四个定位桩围阱,左侧靠船艏、船艉各一个,右侧靠船艏、船艉各一个,围阱为船体与定位桩固定接触的结构部件。
进一步地,可升降式塔身垂直安装于船体的中心区域,可升降式塔身底部具有轨道式移动装置。
进一步地,平行船体宽度方向安装有轨道,为吊装系统提供安装基础,可升降式塔身下部设置有移动底盘,移动底盘的移动轮设置于轨道上,移动轮与轨道配合安装构成轨道式移动装置。
通过上述方案,本实用新型的有益效果是:安装平台尺寸小、起升高度高、起重量大、造价低等特点,解决了传统依靠超大型、专用安装船造价高、效率低等问题,降低了海上风力发电机组安装的设备成本。
附图说明
图1为船体俯视示意图;
图2为吊装系统预备状态示意图;
图3为吊装系统工作状态示意图
图中:1自航自升式安装平台、2风电机组基座、3围阱、4移动式超起配重装置、5导轨、6动臂提升装置、7支撑架、8定位桩、9内塔、10外塔。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型的技术方案进行详细的说明。
如图1-图3所示,一种用于安装海上风力发电机组的新型安装设备,包括:船舶系统、定位桩系统、吊装系统;其中具体包括1自航自升式安装平台、3围阱、4移动式超起配重装置、5轨道、6动臂提升装置、7支撑架、8定位桩、9内塔、10外塔。
自航自升式安装平台采用双层底船体、纵骨架式结构,船艏为生活区,以满足船员日常居住、餐饮、娱乐、医疗等需求;船艉布置推进器,两侧船舷分别布置一个推进器;船艉推进器为船舶提供动力,通过船艉推进器调节船体距离海上风电机组安装基座的距离;安装船航行到指定安装位置后,通过左右船舷两侧的推进器调节船体方向;两侧船舷均设置多个密闭压载水舱,所述密闭压载水舱用于注入或排出压载水。
船体的左右两侧,共对称设置四个定位桩围阱,左侧靠船艏、船艉各一个,右侧靠船艏、船艉各一个,围阱为船体与定位桩相互固定接触的结构部件。
围阱内设有定位桩,定位桩穿过围阱而向下延伸;定位桩的上部为桩身,下部为桩靴;桩身为圆形壳体式结构。
桩身相对于围阱可进行上下升降运动,桩身前后两侧设有齿条,每个围阱中安装若干升降齿轮,升降齿轮对称布置在桩身前后两侧,升降齿轮通过电机经过多级减速箱驱动;升降齿轮与齿条啮合,实现齿轮齿条传动与自锁功能,驱动桩身进行运动;
在齿轮齿条的传动作用下可以实现船体与定位桩的相对运动,从而完成插桩、拔桩、升降船体作业;当船体到指定作业位置时,升降齿轮与齿条传动使定位桩起升和下降,定位桩下降牢固支撑于水底时,可实现船体定位支撑,形成稳定的吊装平台,吊装结束后,定位桩起升,船体浮于水面,可进行自由航行。
船体的位于四个定位桩围阱的中心区域船体甲板,平行船体宽度方向安装有两条轨道,为吊装系统提供安装基础。所述的吊装系统下部设置有移动底盘,移动底盘下部的移动轮设置于轨道上,移动轮与轨道配合安装构成轨道式移动装置。轨道式移动装置可在空载时移动起重装置、降低作业半径、减小起重装置结构尺寸。
移动底盘上安装于可升降式塔身,可升降式塔身由两节垂直塔体构成,外塔高度22m、内塔高度22m,升高后总塔身高度42m;采用该种结构塔身在升高后满足风机安装要求、塔身降低后满足航行要求。可升降式塔身的收缩采用液压驱动或钢索牵引方式。
内塔顶部安装有动臂提升装置,动臂提升装置可围绕塔身水平回转,进行吊装作业。
如图2所示的为吊装系统预备状态,其中内塔缩回外塔内,吊臂水平支撑于船艉的支撑架上,在船体航行时用于稳定吊装系统。
如图3所示的为吊装系统工作状态,内塔升高后,吊臂升起至工作位,通过吊臂回转和俯仰进行设备吊装。
吊装系统配置有移动式超起配重装置,将配重装置设置于可升降式塔身底部平面附近,配重装置与吊臂间通过钢缆连接提供吊装配重;使用自行式液压模块运输车(SPMT)作为配重装置移动工具,自行式液压模块运输车利用底部滚轮沿船体甲板上的圆形轨迹移动,在上部动臂提升装置围绕塔身水平回转时,自行式液压模块运输车跟随进行圆形轨迹移动,从而保证配重装置可随上部吊臂同时回转,大大降低了吊装作业上的倾覆力矩,极大的改善了塔身受力情况。
就位及离位工况:安装船到达海上风电机组安装基座后,桩靴插入水底泥面一定深度,起升船体至距离海平面一定安全气隙,将海水注入压载水舱进行压载作业,通过压载作业,使桩靴能够承担船体自身载荷以及风、浪、流等环境载荷作用在船体、定位桩和相关设备上产生的横向力和力矩,为风电机组的安装提供稳定的安装环境;吊装作业完成后,进行下降船体至海平面,将桩靴拔出泥面并收回,继而实现返航或到下一个指定作业区域。
吊装工况:此工况下双节塔体升高至工作高度,吊臂仰起。空载时利用移动底盘水平移动就位,通过上部吊臂回转、俯仰进行吊装。吊装结束后,双节塔体回缩,吊臂水平放置于支撑架上进行固定。
该设备总体参数:总长:70m,型宽:26m,型深:6.5m,设计吃水:4.5m,甲板面积:1448m2,桩腿长度:80m,桩腿直径:2.5m,起重能力:600t,适用水深:≤40m,适用浪高:1.5m,适用风速:10m/。
1.采用伸缩塔身升高后满足风机安装要求、塔身降低后满足航行要求;采用该种结构平台船总体尺寸可由100m以上缩短至70m,大大降低了平台船的费用;
2.轨道式移动装置可在空载时移动起重装置、降低作业半径、减小起重装置结构尺寸;
3.移动式超起配重装置:使用SPMT作为配重装置移动工具,可随起重装置上部回转,大大降低了吊装作业上的倾覆力矩,极大的改善了塔身受力情况。
最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的解释,并不用于限制本实用新型,尽管对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海上风力发电机组安装设备,包括:船舶系统、定位桩系统、吊装系统;船舶系统包括船体、推进装置;其特征在于:吊装系统采用可升降式塔身,可升降式塔身由若干伸缩节构成,塔身非工作时收缩至航运高度,塔身工作时伸长达到吊装高度。
2.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:定位桩系统包括船体围阱和定位桩,围阱内设有定位桩,定位桩穿过围阱而向下延伸,定位桩相对于围阱进行上下升降。
3.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:可升降式塔身由两节塔体构成,包括外塔、内塔。
4.根据权利要求3所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:内塔顶部安装有动臂提升装置,动臂提升装置围绕塔身水平回转。
5.根据权利要求4所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:动臂提升装置的吊臂进行俯仰,非工作状态时吊臂水平置于船体支撑架上,工作状态时吊臂抬起。
6.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:吊装系统配置有移动式超起配重装置,配重装置设置于可升降式塔身底部平面附近,配重装置与吊臂间通过钢缆连接。
7.根据权利要求6所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:采用自行式液压模块运输车作为配重装置移动工具,利用底部滚轮沿船体甲板上的圆形导轨移动,配重装置随上部吊臂同时回转。
8.根据权利要求2所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:船体的左右两侧,共对称设置四个定位桩围阱,左侧靠船艏、船艉各一个,右侧靠船艏、船艉各一个,围阱为船体与定位桩固定接触的结构部件。
9.根据权利要求1所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:可升降式塔身垂直安装于船体的中心区域,可升降式塔身底部具有轨道式移动装置。
10.根据权利要求9所述的一种海上风力发电机组安装设备,其特征在于:平行船体宽度方向安装有轨道,为吊装系统提供安装基础,可升降式塔身下部设置有移动底盘,移动底盘的移动轮设置于轨道上,移动轮与轨道配合安装构成轨道式移动装置。
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