一种用于安装海上塔的方法技术

一种用于安装海上塔的方法，包括如下步骤：a)制造包括块体（1,1’）的基部，制造至少一个轴（7）的叠置部分，并且制造轴的基座部分（25）；b)将所述基座部分放置到所述基部块体（起始单元）以具有用于安装条件的相对位置，将所述叠置部分放置到所述多层结构的起始单元上，并且将提升结构应用于所述基部块体和/或所述基座部分；c)移动所述起始单元向上到达安装点；d)引导所述基部块体中的压载物以使得所述起始单元沉没直到倚靠在水域的底部上；e)致动所述提升装置以使所述部分展开进入安装条件；在步骤a）和c）之间的步骤f)，将所述基部块体或起始单元放置在安装点所在的水域中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于安装用在水域中，主要是海中(因此通常被称作“海上”)的塔的方法。具体地，本专利技术涉及一种安装塔轴的方法，塔轴基本上由混凝土 (可选地为增强型)，金属或者混凝土 /金属的组合制作而成，其在安装条件为半淹没(或者半浮出)类型，并且对应的塔基基本上由混凝土制作而成，在其安装条件为淹没类型。这种类型的组件主要用作风力发电机的支撑并且在所述的情况下整体被称作“基础结构”。在该说明书全文中，为了简化，术语基础结构被用于指代由轴和基座形成的单元，而不是将本专利技术应用目标的描述或权利要求的范围限定于风力发电机。本专利技术尤其既适用于基本上整体由混凝土制作而成的基础结构也适用于具有基本上由混凝土制成的基座以及在水位线上方特定高度主要由混凝土制成并且在所述特定高度上方由另一种材料(例如，钢)制成的轴的基础结构。因此，本专利技术应用的主要领域为可再生或绿色能源工业，尤其是风能。
技术介绍
近几年风能不断成长的重要性在西班牙，欧洲以及世界其它地区是众所周知的，并且预测指出在世界范围内风力发电具有持续增长性。大多数先进和经济发达国家的能源策略在他们的目标中均包括不断增加的风能。在这种情况下，海上风电场开始出现，由此证实了对未来几年这种技术应用的快速增长的预测。虽然建设在海上位置的风电场无疑更加昂贵，其在逻辑上来说取决于安装位置的水深，但是海上的风具有更高的质量，更快的速度以及更少的湍流，并且最终发电小时数更高，增加了水位上的空气密度，比陆基风电场产生更大的收益，从而弥补了初期投资成本的超支。海上风电场的发展和建造非常快速并且当前用于研究的海洋风电场的数量显著增加，尤其是在德国，不列颠群岛以及斯堪的纳维亚国家，其与这种类型的风电场的预测增长一致，与国家建立的达到特定的可再生能源指标的战略目标紧密联系。使用更高动力以及更大的风力发电机以减少安装塔的单位成本在风电发展中已经无时无刻不存在，并且如果可能会更加突出海上风能的发展。事实上，所有的大型风力发电机厂商都具有大功率的模型，三兆瓦或更大，正在研究中或者处于发展的高级阶段，尤其是当前所需的适用于海洋条件。这相应地表示与基础结构相关的风力发电机的基座和轴的技术要求和需求显著地增力口，加强它们在不断增加的深海位置的应用，未来需要发展用于所述基础结构的新构思，其具有增加的容量和有竞争力的成本。在下面以定向并且非限制性的方法对当前技术现状总体所设想的用于构建海上风电场的解决方法进行罗列和描述。浅水深度:.不与管状金属塔轴自身连接的驱动金属单桩。?基于重力的基座:结构性混凝土底脚，通常具有底座。利用驳船和/或海上起重机将基于重力的基部运输和锚固。.吸力桶:基于将防水桶驱动到海床上并且因此利用产生的压力差。中等和深水深度:.三脚架:金属塔由具有三条倾斜腿的结构支撑，这三条腿通过驱动桩或其他类似系统抵靠在海床上。塔可以位于三脚架腿的中心，或置于一条腿上。.三桩:金属塔通过具有三条臂的十字形过渡部分抵靠在三个垂直的桩上，这些桩位于水下并打入海床中。.封套:金属塔由具四条腿或柱的封套结构支撑。在水深度超深的情况下，已经设想了锚到海床上的漂浮方案。现有技术的概况具有下述一般考虑因素:?所有的方案都 基于轴为金属管状型塔的情况。.用于中等和深水深度的方案包括塔轴类型上的改变，用于水上部分的金属管状塔和用于水下部分的高度分化的元件(三脚架、封套等)。?为浅水区设想了基于混凝土重力的基部(例如半淹没结构)，还包括通过海上吊车安装这种基部。这些用于海上风力涡轮机的基础结构的已知方案的具有诸多主要缺陷和限制，但以下几点尤为突出:?由于用于在海上运输、搬运和吊装基部、塔和涡轮机元件手段的稀缺和昂贵而产生的高成本。.在海上环境中钢的低耐久性，这是由于恶劣的环境状况(高湿度/盐度)，尤其是在潮汐区中，由此造成维护要求高并且昂贵。除了金属结构对疲劳载荷的高敏感度之外，这也限制了基础结构的金属组件的使用寿命。.与海上船只、冰山和通常的漂浮对象之间的碰撞的高度敏感性。.不同的基于重力的基部，高度依赖于复杂和不确定的地质技术学。.在超深水域的情况下:在塔的水上管状轴和不同类型的在海床上连接到基部的部分淹没元件之间存在复杂、脆弱且昂贵的过渡区。.打桩方案对环境影响大，这是由于在执行这些方案期间会产生噪音和震动。.由于钢材价格变化而导致的不确定性，这点比混凝土更为突出。.对通过驱动桩与基部的关键连接的细节的高度敏感性，其必须支持打桩方案的低设计精度，并且已经成为当前风电场中显著缺陷的源头。.金属管状塔基于工厂制造的、封闭圆周的管状部件，如果需要公路运输，则其限制了最大直径。这限制了塔的容量和高度。如果通过在船厂或沿海设施中制造塔而寻求比需要公路运输的塔更大直径的塔，这将在很大程度上限制制造这些塔的潜在工业以及工厂。.涉及有限塔轴刚性的方案限制了塔高度和风力发电机的尺寸，尤其是在具有低刚性的基部方案(在海上设施中大多数情况均采用该方案)中。.用于设施的水下部件的昂贵元件，其数量随着深度以指数方式增加。.高度依赖于在海上环境中吊装和运输的特殊装置，其选择范围十分有限。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决或缓解现有技术的缺陷和限制。结构混凝土已经被证明是一种用于海上建筑，尤其是深海建筑的合适材料。因此，本专利技术将用于结构混凝土的使用改进为在各个方面在技术上和经济上均有利的材料，尤其是对于苛刻和恶劣的海洋环境中的应用而言。尽管金属结构主要使用在移动漂浮元件中，作为海上实践的扩展并且总是与不间断维护关联，然而混凝土是一种有利的替代品并且因此在所有类型的永久型海洋建筑(港口、船坞、码头、防波堤、钻井船、灯塔)中被更频繁地使用。这基本上是由于结构混凝土的结构稳定性、强度和对海水腐蚀的低敏感度以及在使用寿命期间几乎不需要维护。通过适当的设计，其使用寿命通常超过五十年。此外，混凝土具有耐冲击或碰撞的优点，并且举例来说，混凝土可以设计用于承受由浮冰或小型船只的冲击而产生的力，混凝土还具有最终修复简便且经济的优点。结构混凝土也是一种通用的建筑材料，制造结构混凝土的原料和方法在世界范围已经广为人知，并且相对来说不那么昂贵。因此，人们了解并接受了混凝土是用于海洋建筑的极其充足的材料的事实，本专利技术改进了其使用，与用于构建这些类型的设施的基于钢的当前实践相对照，允许针对海上风电场的特别限制和环境而利用其品质。具体地，本专利技术涉及一种安装基础结构的方法，基础结构包括:基本上由混凝土(可选地为增强型)，金属或者混凝土 /金属的组合制成的塔轴，其在安装条件为半淹没(或者半浮出)类型，并且对应的塔基基本上由混凝土制作而成，在其安装条件为淹没类型。所述轴由至少两个优选地基本由混凝土制成的圆形部分形成，其在大多数情况下在安装条件下向上逐渐收缩，同轴地放置在另一个的顶部，直到完成设想的高度。因此，在连续的部分之间分别具有水平接合。轴的一个部分趋向于在安装条件下布置成直接越过所述基座并且在下文中被称作“基础部分”(不同于基座部分的任何部分在下文中被称作“叠置部分”)。其中一个叠置部分为顶部部分，设置在处于安装条件的轴的最高位置。每个所述部分可以由单一部件(在下文在被称为“集成部分”)制成。可选地，至少一个所述部分可以由至少两个圆弧部分(或拱楔块)形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于安装海上塔的方法，尤其是安装海上塔的基础结构的方法，该基础结构包括基本上由混凝土（可选地为增强型）、金属或者混凝土/金属的组合制成、在安装条件下为半潜类型的塔的轴，以及对应的由混凝土制成的塔的基部，特征在于：‑所述轴在安装条件下为半潜的，并且所述基部在安装条件下被淹没；‑所述方法包括按照先后顺序的如下步骤：a)在干燥环境中制造包括基本上由混凝土制成的块的基部，所述基部块体基本上为中空和防水的，并且具有用于打开通向所述基部块体的内部的通道的第一压载阀装置，在干燥环境中制造至少一个轴的叠置部分，并且在干燥环境中制造轴的基座部分；b)将所述基座部分机械或整体地放置到所述基部块体，使得所述基座部分和所述基部块体具有设想用于安装条件的相对位置，所述基座部分和所述基部块体形成起始单元，将所述叠置部分放置到起始单元，以使得所述基座部分和所述叠置部分处于多层结构，并且将用于安装塔的外部提升装置和/或自提升装置应用于所述基部块体和/或所述基座部分；c)以自浮动的方式移动所述起始单元，通过所述基础结构的安装点所在的水域，到达所述基础结构的安装点；d)以受控方式致动所述基部块体的第一压载阀装置，以打开通向所述基部块体的内部的通道，并且引导所述基部块体中的压载物以如此的方式通过所述通道，使得所述起始单元沉没直到倚靠在水域的底部；并且e)致动所述用于安装塔的外部提升装置和/或所述自提升装置，以伸展所述部分使其进入最终的轴所在的安装条件；‑所述方法在步骤a）之后并且在步骤c）之前还包括如下的步骤：f)将所述基部块体或起始单元放置到所述基础结构的安装点所在的水域中。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.18 ES P2011316681.一种用于安装海上塔的方法，尤其是安装海上塔的基础结构的方法，该基础结构包括基本上由混凝土 (可选地为增强型)、金属或者混凝土 /金属的组合制成、在安装条件下为半潜类型的塔的轴，以及对应的由混凝土制成的塔的基部，特征在于: -所述轴在安装条件下为半潜的，并且所述基部在安装条件下被淹没； -所述方法包括按照先后顺序的如下步骤: a)在干燥环境中制造包括基本上由混凝土制成的块的基部，所述基部块体基本上为中空和防水的，并且具有用于打开通向所述基部块体的内部的通道的第一压载阀装置，在干燥环境中制造至少一个轴的叠置部分，并且在干燥环境中制造轴的基座部分； b)将所述基座部分机械或整体地放置到所述基部块体，使得所述基座部分和所述基部块体具有设想用于安装条件的相对位置，所述基座部分和所述基部块体形成起始单元，将所述叠置部分放置到起始单元，以使得所述基座部分和所述叠置部分处于多层结构，并且将用于安装塔的外部提升装置和/或自提升装置应用于所述基部块体和/或所述基座部分； c)以自浮动的方式移动所述起始单元，通过所述基础结构的安装点所在的水域，到达所述基础结构的安 装点； d)以受控方式致动所述基部块体的第一压载阀装置，以打开通向所述基部块体的内部的通道，并且引导所述基部块体中的压载物以如此的方式通过所述通道，使得所述起始单元沉没直到倚靠在水域的底部；并且 e)致动所述用于安装塔的外部提升装置和/或所述自提升装置，以伸展所述部分使其进入最终的轴所在的安装条件； -所述方法在步骤a)之后并且在步骤c)之前还包括如下的步骤: f)将所述基部块体或起始单元放置到所述基础结构的安装点所在的水域中。2.根据权利要求1的用于安装海上塔的方法，其中至少一个叠置部分由拱楔块形成，并且在干燥环境制造所述至少一个叠置部分包括预组装所述拱楔块直到形成完整的部分。3.根据权利要求1或2的用于安装海上塔的方法，其中所述方法在步骤f)之后还包括如下步骤: g)将所述基部块体布置到位，以使得所述第一压载阀装置至少部分地淹没在所述基础结构的安装点所在的水域中。4.根据权利要求3的用于安装海上塔的方法，其中在步骤d)中被引导的压载物为来自所述基础结构的安装点所在的水域中的水。5.根据前面任意一项权利要求的用于安装海上塔的方法，其中所述方法在步骤a)之后并且在步骤c)之前还包括如下步骤: h)向所述基部块体和/或所述基座部分横向设置至少一个具有主动浮动性的辅助结构。6.根据权利要求5的用于安装海上塔的方法，其中步骤b)被如下步骤替代: ...

【专利技术属性】
技术研发人员：米格尔·安琪儿·费尔南怂斯·哥迈斯，贾斯·埃米里奥·吉梅诺·祖卡，
申请(专利权)人：海上风力发电机塔有限公司，ESTEYCO能源有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙;ES