CN218506092U - 一种用于海上变电站分体浮运的c型装配式浮运结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于海上变电站分体浮运的C型装配式浮运结构，包括可拼接装配式直段浮箱、可拼接装配式弯段浮箱、临时辅助装置。本实用新型将海上变电站分体为上部组块结构和下部导管架基础，采用岸边组装、分体浮运与精准对接安装技术，可解决海上施工窗口期短、吊装复杂、安装运输成本高等问题，大大节省了施工安装时间与成本，为海上变电站结构高效、低成本建造提供一个崭新的解决方案。

Description

一种用于海上变电站分体浮运的C型装配式浮运结构

技术领域

本实用新型涉及海上变电站上部组块结构和下部导管架基础的分体浮运C 型装配式浮运结构和精准对接安装技术，适用于海上风力发电技术领域。

背景技术

根据不同的风电场容量需求，海上变电站上部组块重量达上千吨，甚至上万吨。以三峡如东柔性直流输电工程为例，海上换流站上部组块重达2.2万吨。这将直接导致海上施工难度大、对施工设备专业性要求高、施工费用高、施工风险高等困难。目前，国内具备海上变电站上部组块吊装的大型浮吊设备资源少，极大的制约着我国海上风电的发展和并网。

随着海上风电场降成本与快速建造成为发展趋势，亟需研究和发展一种海上变电站经济快速精准运输和安装的技术。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的是提供一种用于海上变电站分体浮运的C型装配式浮运结构，该浮运结构构造简单，连接可靠，可根据待浮运物体的尺寸进行调节，保证该浮运结构在海上结构物浮运工程应用中的普适性。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于海上变电站分体浮运的C型装配式浮运结构，其特征在于，所述的C型装配式浮运结构包括可拼接装配式直段浮箱、可拼接装配式弯段浮箱、临时辅助装置，可拼接装配式直段浮箱、可拼接装配式弯段浮箱依次可拆式连接拼接为所述C型可拼接装配式结构，一端开口；在浮运海上变电站的支撑系统时，C型装配式浮运结构的开口和内侧空间大于海上变电站的支撑系统的尺寸，使得支撑系统能够从上部放入所述内侧空间以及在就位时沉入海底，在浮运海上变电站的上部组块时，C型装配式浮运结构的两侧浮箱位置同上部组块底部两侧的支撑点对应；

所述的临时辅助装置用于临时固定所述支撑系统或所述上部组块。

在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：

所述的临时辅助装置包括在浮运所述支撑系统时的第一临时辅助装置和浮运所述上部组块时的第二临时辅助装置；第一临时辅助装置能与所述支撑系统可拆式连接，而在浮运时能临时固定所述支撑系统，所述第二临时辅助装置能与所述上部组块可拆式连接，而在浮运时能临时固定所述上部组块；

C型装配式浮运结构配备有排水和进水的调载系统，可用于改变C型装配式浮运结构的吃水深度，在码头浮运上部组块时，通过调载系统改变C型装配式浮运结构的吃水深度，使得C型装配式浮运结构甲板面与码头水平面高度一致，保证C型装配式浮运结构上的道轨与码头上的道轨能平稳对接。

C型可拼接装配式结构包括两侧纵向直段浮箱和C形中部的横向直段浮箱，在横向直段和纵向直段间用可拼接装配式弯段浮箱衔接，可拼接装配式弯段浮箱一端与纵向可拼接装配式直段浮箱拼接，一端与横向可拼接装配式直段浮箱拼接；所述C形可拼接装配式结构相对于中线对称。

C型可拼接装配式结构包括N个可拼接装配式直段浮箱，可根据待浮运结构物的尺寸拼接不同数量的直段浮箱。需保证直段浮箱在对称方向上数量一致。

所述的第一临时辅助装置包括支撑钢柱、斜向支撑、内置橡胶垫的机械手、旋转电机、机械手控制装置、水平支撑；所述支撑钢柱与位于两侧直段的浮箱可拆式连接，垂直于所述直段的浮箱，所述水平支撑的一端与支撑钢柱转动连接并用旋转电机驱动转动，另一端设置机械手用于与导管架可拆式连接；所述斜向支撑的下端与水平支撑固定连接，上端设置机械手用于与导管架可拆式连接；

所述的第二临时辅助装置包括道轨对接装置、钢套筒、半球形托碗、千斤顶、刚性支柱、C型装配式浮运结构上道轨；所述道轨与两侧的直段浮箱可拆式连接，两侧的直段浮箱上的导轨的间距与码头上道轨间距相等，多个所述钢套筒可拆卸地安装在浮箱上，钢套筒中设置所述千斤顶，所述千斤顶通过所述刚性支柱与位于其上方的半球形托碗连接，所述钢套筒的相互之间的位置关系与上部组块底部所设的与其匹配的半球形支撑点的位置对应。

本实用新型的有益效果是：

1、将海上变电站分体为上部组块和下部导管架基础，然后通过C型装配式浮运结构分体浮运安装，打破了传统海上吊装施工的桎梏，采用岸边组装、分体浮运与精准对接安装技术，解决了海上施工窗口期短、吊装复杂、安装运输成本高等问题，大大节省了施工安装时间与成本，为海上变电站结构高效、低成本建造提供一个崭新的解决方案。

2、基础形式采用导管架筒型结构，该基础形式具有抗滑移、抗倾覆能力，适用于对我国沿海广泛分布的软弱地基。在导管架浮运过程中，可通过调节筒形基础内部的气压，保证导管架基础在浮运过程中的稳定性。

3、C型装配式浮运结构为可拼接装配式结构，可根据待浮运物体的尺寸进行横纵向尺寸调整，可满足多种类型海洋工程结构物的浮运；且该C型装配式浮运结构配备有排水和进水的调载系统，可用于改变C型装配式浮运结构的吃水深度，有更好的拖航稳定性。

4、临时辅助装置可根据待浮运海洋工程结构物的体量和结构复杂程度进行调整设计，保证拖航过程中待浮运海洋工程结构物的稳定性。

5、导管架基础浮运至安装海域后，可直接利用自身重量下沉至海床面，无需利用大型起吊设备起吊下放，有效降低了海上安装成本。

6、上部组块浮运至安装海域后，通过安装在C型装配式浮运结构上的临时辅助装置缓慢顶升和下放实现上部组块与导管架基础的精准对接，无需利用大型起吊设备起吊安装，提高了上下部对接精度，大大提高了上部组块对接安装效率，有效解决了海上变电站施工期因大型施工船短缺而导致的施工滞后问题。

7、采用分体浮运安装技术，无需进行现场灌浆，可实现海上变电站快速安装。

附图说明

图1为海上变电站安装完成时整体结构示意图；

图2.1为C型装配式浮运结构平面示意图；

图2.2为浮运导管架时的临时辅助装置平面示意图；

图2.3为浮运上部组块时的临时辅助装置平面示意图；

图3.1为导管架筒型基础装箱立面图；

图3.2为导管架筒型基础拖航浮运俯视图；

图3.3为导管架筒型基础拖航就位立面图；

图3.4为导管架筒型基础自重下沉示意图；

图3.5为导管架筒型基础负压下沉示意图；

图4.1为上部组块滑移装箱立面图；

图4.2为上部组块在C型装配式浮运结构上定位的立面图；

图4.3为C型装配式浮运结构上顶升上部组块示意图；

图4.4为上部组块固定在C型装配式浮运结构上示意图；

图4.5为上部组块拖航浮运俯视图；

图5.1为上部组块进场就位立面图；

图5.2为上部组块与导管架基础对接立面图；

图5.3为上部组块与C型装配式浮运结构分离示意图；

图5.4为上部组块与导管架基础对接完成立面图；

图6为临时辅助装置顶升结构详图；

图中：1-上部组块、2-导管架基础、3-筒型结构、4-C型装配式浮运结构、 5-支撑钢柱、6-斜向支撑、7-内置橡胶垫的机械手、8-导管架支座、9-旋转电机、 10-机械手控制装置、11-水平支撑、12-拖船、13-缆绳、14-可拼接装配式弯段浮箱、15-16-可拼接装配式直段浮箱、17-扬水泵、18-导管、19-筒型结构顶部阀门、 20-充气泵、21-半球形支撑点、22-支撑框架、23-滑靴、24-码头上道轨、25-道轨对接装置、26-钢套筒、27-半球形托碗、28-千斤顶、29-刚性支柱、30-C型装配式浮运结构上道轨、31-上部组块对接支腿、32-上部组块与导管架基础对接圆周面。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图所示，为本实用新型的实施例1提供了一种用于海上变电站分体浮运的 C型装配式浮运结构4，该结构为可拼接装配式结构，一端开口，包括可拼接装配式直段浮箱15、16、可拼接装配式弯段浮箱14、临时辅助装置。

所述的C型装配式浮运结构包括N个可拼接装配式直段浮箱15、16，可根据待浮运结构物的尺寸拼接不同数量的直段浮箱，需保证直段浮箱在对称方向上数量一致。

所述的C型装配式浮运结构包括两个可拼接装配式弯段浮箱14，可拼接装配式弯段浮箱14一端与纵向可拼接装配式直段浮箱16拼接，一端与横向可拼接装配式直段浮箱15拼接。

所述的可拼接装配式直段浮箱15、16以及可拼接装配式弯段浮箱14两端在同一位置处设置连接结构，通过螺栓、导向限位结构等方式实现拼接装配式浮箱对接与可拆式连接，保证C型装配式浮运结构各段浮箱在浮运过程中的航行稳定性。

所述的临时辅助装置可随着待浮运结构物的体量和结构复杂程度而进行调整，确保待浮运结构物在浮运过程中的航行稳定性，包括浮运导管架基础2时的临时辅助装置和浮运海上变电站上部组块1时的临时辅助装置。

所述的临时辅助装置在浮运导管架基础2时，由支撑钢柱5、斜向支撑6、内置橡胶垫的机械手7、旋转电机9、机械手控制装置10、水平支撑11组成。所述支撑钢柱5与纵向可拼接装配式直段浮箱16通过螺栓可拆式连接，垂直于纵向可拼接装配式直段浮箱直段浮箱16，所述水平支撑11的一端与支撑钢柱5 转动连接并用旋转电机9驱动转动，另一端设置内置橡胶垫的机械手用于与导管架可拆式连接；所述斜向支撑6的下端与水平支撑11固定连接，上端设置内置橡胶垫的机械手7用于与导管架可拆式连接。机械手7的高度高于水平支撑11 端部的机械手，当需要脱开水平支撑11，进行下放导管架基础2时，只要机械手放开，且通过旋转电机9驱动转动水平支撑11旋转一定角度后即可实现(见图3.3)

所述的临时辅助装置在浮运海上变电站上部组块1时，由道轨对接装置25、钢套筒26、半球形托碗27、千斤顶28、刚性支柱29、C型装配式浮运结构上道轨30组成。所述道轨30与纵向可拼接装配式直段浮箱16通过螺栓可拆式连接，两侧的纵向可拼接装配式直段浮箱16上的导轨30的间距与码头上道轨24的间距相等，多个钢套筒26拖过螺栓可拆卸地安装在浮箱上，钢套筒中设置所述千斤顶28，所述千斤顶28通过所述刚性支柱29与位于其上方的半球形托碗27连接，所述钢套筒26的相互之间的位置关系与上部组块底部所设的与其匹配的半球形支撑点的位置对应。

所述的C型装配式浮运结构配备有排水和进水的调载系统，该调载系统通过各段浮箱自身携带的水泵进行抽水与排水，可用于改变C型装配式浮运结构的吃水深度，在码头浮运上部组块时，通过调载系统改变C型装配式浮运结构的吃水深度，使得C型装配式浮运结构甲板面与码头水平面高度一致，保证C 型装配式浮运结构上的道轨30与码头上的道轨24能平稳对接。还可以在拖航过程中，通过调载系统调整C型装配式浮运结构吃水深度增加航行稳定性。

实施例2

结合各附图所示，本实用新型的实施例2提供了一种利用实施例1进行海上变电站分体浮运安装施工方法，如图1所示海上变电站由上部组块1和下部导管架基础2以及筒型结构3组成。本实施例的海上变电站分体浮运安装施工方法包括以下步骤：

S1下部导管架基础2及筒型结构3的浮运安装：

S1.1下部导管架基础2在岸上已完成建造，并完成与筒型结构3的组装；

S1.2根据下部导管架基础2的空间尺寸进行C型装配式浮运结构4的拼装，确保C型装配式浮运结构4的尺寸方便安全可靠的浮运下部导管架基础2及筒型结构3，C型装配式浮运结构4的内侧空间大于导管架基础2两边筒型结构3 外侧壁之间的距离；

S1.3将C型装配式浮运结构4停靠在码头；

S1.4将临时辅助装置支撑钢柱5、斜向支撑6、内置橡胶垫的机械手7、旋转电机9、机械手控制装置10、水平支撑11固定在C型装配式浮运结构4上；

S1.5将导管架基础2的筒型结构3顶部阀门19通过导管18连接到充气泵 20上，并检查气密性；

S1.6通过码头上的起吊设备，将下部导管架基础2起吊布置在C型装配式浮运结构4内侧；缓慢下放导管架基础2，保证筒型结构3平稳接触海面，继续下放，直到筒型结构3因气浮原理无法继续下放时，通过充气泵20向筒型结构 3中充气，调整导管架基础2的水平和竖直状态；

S1.7关闭充气泵20，利用临时辅助装置，固定导管架基础3；

S1.8利用拖船12拖航C型装配式浮运结构4，在拖航过程中，监测导管架基础2的水平和垂直状态，可利用充气泵20进行适时调整，保证导管架基础2 拖航稳定；

S1.9拖船12拖运至场地安装位置后，移除充气泵20，将筒型结构3顶部阀门19通过导管18连接到扬水泵17上；

S1.10缓慢将固定导管架基础2的内置橡胶垫的机械手7移除，让导管架基础2在自身重力作用下缓慢下沉至海床面，筒型结构3内部与海床面形成一个密闭空间；

S1.11启动扬水泵17，实时调节抽水压力，将导管架基础2利用筒型结构3 内部负压进行下沉，直至设计入泥深度，关闭扬水泵17，移除导管18，关闭筒型结构3顶部阀门19。

S1.12 C型装配式浮运结构4拖回码头，导管架基础2的浮运安装完成。

S2上部组块1的浮运安装

S2.1所述的上部组块1在岸上已完成建造，且已吊装至带有滑靴23的支撑框架22上；

S2.2根据上部组块1的空间尺寸进行C型装配式浮运结构4的拼装，确保C 型装配式浮运结构4的尺寸方便安全可靠的浮运上部组块1，C型装配式浮运结构4的两侧浮箱15位置同上部组块1底部两侧的半球形支撑点21对应，且浮箱尺寸大于半球形支撑点21间距；

S2.3将C型装配式浮运结构4停靠在码头；

S2.4将临时辅助装置道轨对接装置25、钢套筒26、半球形托碗27、千斤顶 28、刚性支柱29、C型装配式浮运结构上道轨30固定在C型装配式浮运结构4 上；

S2.5调节C型装配式浮运结构4的调载系统改变C型装配式浮运结构的吃水深度，使得C型装配式浮运结构甲板面与码头水平面高度一致，对接C型装配式浮运结构上的道轨30与码头上的道轨24；

S2.6将放置在带有滑靴23的支撑框架22上的上部组块1，通过码头上的道轨24滑移至C型装配式浮运结构4上，当上部组块1底部两侧的半球形支撑点 21与临时辅助装置钢套筒26对齐时，固定滑靴23；上部组块1底部两侧的半球形支撑点21底部标高高于C型装配式浮运结构4临时辅助装置钢套筒26的标高；

S2.7临时辅助装置钢套筒26内的千斤顶28顶升半球形托碗27与上部组块 1底部的半球形支撑点21接触，继续顶升，使上部组块1底部与支撑框架22脱离，移除支撑框架22；

S2.8回降千斤顶28，使上部组块1底部两侧的半球形支撑点21降落至钢套筒26内，增加上部组块1拖航的稳定性；

S2.9拖船12拖运至安装海域位置后，调整C型装配式浮运结构4进场方式，保证C型装配式浮运结构4不与已安装就位的导管架基础2发生碰撞，可在C 型装配式浮运结构4的内侧设置一层橡胶垫，避免刚性碰撞；

S2.10临时辅助装置钢套筒26内的千斤顶28顶升上部组块1，保证上部组块1底部中间位置处的支腿31底部标高高于已安装就位的导管架支座8顶部标高；

S2.11拖船12拖动C型装配式浮运结构4进场，缓慢调整C型装配式浮运结构4的位置，使得上部组块1底部中间位置处的支腿31与已安装就位的导管架支座8对齐，系泊锚固C型装配式浮运结构4；

S2.12缓慢降低临时辅助装置钢套筒26内的千斤顶28，使得上部组块1底部中间位置处的支腿31缓慢与已安装就位的导管架支座8对接，对接完成后，保持千斤顶28高度不变，将对接圆周面32进行焊接，保证上部组块1与导管架基础2牢固连接；

S2.13焊接完成之后，降低千斤顶28至钢套筒26内，可通过C型装配式浮运结构4可通过调载系统进水改变吃水深度，保证临时辅助装置顶标高低于上部组块1底部两侧半球形支撑点21的底部标高，退出C型装配式浮运结构4，完成上部组块1与导管架基础2的对接；

S2.14完成海上变电站的分体浮运与安装。

以上实施例仅为本实用新型的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于海上变电站分体浮运的C型装配式浮运结构，其特征在于，所述的C型装配式浮运结构包括可拼接装配式直段浮箱、可拼接装配式弯段浮箱、临时辅助装置，可拼接装配式直段浮箱、可拼接装配式弯段浮箱依次可拆式连接拼接为所述C型可拼接装配式结构，一端开口；在浮运海上变电站的支撑系统时，C型装配式浮运结构的开口和内侧空间大于海上变电站的支撑系统的尺寸，使得支撑系统能够从上部放入所述内侧空间以及在就位时沉入海底，在浮运海上变电站的上部组块时，C型装配式浮运结构的两侧浮箱位置同上部组块底部两侧的支撑点对应；

所述的临时辅助装置用于临时固定所述支撑系统或所述上部组块。

2.根据权利要求1所述的C型装配式浮运结构，其特征在于所述的临时辅助装置包括在浮运所述支撑系统时的第一临时辅助装置和浮运所述上部组块时的第二临时辅助装置；第一临时辅助装置能与所述支撑系统可拆式连接，而在浮运时能临时固定所述支撑系统，所述第二临时辅助装置能与所述上部组块可拆式连接，而在浮运时能临时固定所述上部组块。

3.根据权利要求1所述的C型装配式浮运结构，其特征在于C型可拼接装配式结构包括两侧纵向直段浮箱和C形中部的横向直段浮箱，在横向直段和纵向直段间用可拼接装配式弯段浮箱衔接，所述C形可拼接装配式结构相对于中线对称。

4.根据权利要求3所述的C型装配式浮运结构，其特征在于C型可拼接装配式结构包括N个可拼接装配式直段浮箱，可根据待浮运结构物的尺寸拼接不同数量的直段浮箱。

5.根据权利要求2所述的C型装配式浮运结构，其特征在于

所述的第一临时辅助装置包括支撑钢柱、斜向支撑、内置橡胶垫的机械手、旋转电机、机械手控制装置、水平支撑；所述支撑钢柱与位于两侧直段的浮箱可拆式连接，垂直于所述直段的浮箱，所述水平支撑的一端与支撑钢柱转动连接并用旋转电机驱动转动，另一端设置机械手用于与导管架可拆式连接；所述斜向支撑的下端与水平支撑固定连接，上端设置机械手用于与导管架可拆式连接；

所述的第二临时辅助装置包括道轨对接装置、钢套筒、半球形托碗、千斤顶、刚性支柱、C型装配式浮运结构上道轨；所述道轨与两侧的直段浮箱可拆式连接，两侧的直段浮箱上的导轨的间距与码头上道轨间距相等，多个所述钢套筒可拆卸地安装在浮箱上，钢套筒中设置所述千斤顶，所述千斤顶通过所述刚性支柱与位于其上方的半球形托碗连接，所述钢套筒的相互之间的位置关系与上部组块底部所设的与其匹配的半球形支撑点的位置对应。

6.根据权利要求1所述的C型装配式浮运结构，其特征在于所述C型装配式浮运结构配备有排水和进水的调载系统，可用于改变C型装配式浮运结构的吃水深度。

Images