离岸风力涡轮机安装装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种离岸风力涡轮机安装装置（1、2、3、4），包括：提升组件（1），其被实现成在浮动安装船（3）与风力涡轮机组件（5）之间吊装悬吊负载（L），所述提升组件（1）包括由浮动安装船（3）支撑的起重机（10）；传感器装置（2），其被实现成至少感测所述浮动安装船（3）的运动（RX、RY、RZ；V）；以及控制器（4），其被实现成基于所感测的安装船运动（RX、RY、RZ；V）来控制提升组件（1）的元件（12A、13A、151A、152A），以调节悬吊负载（L）相对于风力涡轮机组件（5）的位置。本发明专利技术还描述了一种在浮动安装船（3）和离岸风力涡轮机组件（5）之间吊装负载（L）的方法。

Offshore wind turbine installation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离岸风力涡轮机安装装置
本专利技术描述了一种离岸风力涡轮机安装装置；以及一种在浮动安装船与离岸风力涡轮机组件之间吊装负载的方法。
技术介绍
为了建造诸如风力涡轮机的离岸设施，通常使用自升式船将相关部件运输到安装地点，并且使用自升式船作为相对稳定的基部，从该基部操作起重机以将重型部件吊装到适当位置。例如，自升式船可以将塔架区段、机舱、发电机、转子叶片等运输到安装地点。在一系列提升操纵中，部件被吊装到适当位置并被连接。该过程会由于若干个因素而变得复杂。然而，不仅一些部件笨重且还易于损坏（例如转子叶片），而且一个部件与已经部分安装的风力涡轮机的连接会由于大风、由于自升式船的任何固有不稳定性以及由于已经部分安装的风力涡轮机的运动而变得困难。当负载被风冲击并且目标也由于风或水流负载而摇摆时，将悬吊的负载与其目标对准——例如，将悬吊的转子叶片的根端与毂盖（spinner）或毂上的变桨环对准——会是非常困难的。当安装地点在相对深的水中时，这些问题甚至进一步加剧。迄今为止，许多离岸风电场位于相对靠近海岸的位置，并且30m范围内的水深已经是常态。在这些水深处的相对良好的土壤条件允许自升式船的支腿穿入海床至足够的深度，使得自升式船在安装过程的持续期间内被“锚定”。然而，当安装地点进一步离岸并且在更深（60m或更深）的水中时，土壤条件可能使得自升式船的支腿不能穿入至足够的深度。如果自升式船的支腿不是针对这种水深设计的，则将它们过度延伸以到达并穿入海床可能导致不稳定的设置。此外，在这种远程离岸风电场中的风力涡轮机的塔架可达到超过100m的高度，甚至可能超过140m，这造成了进一步的问题，因为用于将部件吊装到适当位置的任何起重机必须能够延伸超过该高度，从而增加了系统的整体不稳定性。深水、恶劣的土壤条件和不稳定的自升式船的组合会显著延长安装过程，从而增加建造风电场的总成本。当然，这种成本并不限于安装过程。涉及转子叶片或发电机的更换的任何维护步骤也将需要使用这种自升式船和起重机，并且也将遭受相同的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种在离岸风力涡轮机位置处吊装重型风力涡轮机部件的改进方式。该目的通过权利要求1的离岸风力涡轮机安装装置；通过权利要求14的在浮动安装船和离岸风力涡轮机组件之间吊装负载的方法；以及通过权利要求15的计算机程序产品实现。根据本专利技术，离岸风力涡轮机安装装置包括实现成在浮动安装船与风力涡轮机组件之间吊装悬吊的负载的提升组件，该提升组件包括由浮动安装船支撑的起重机；传感器装置，其被实现成至少感测浮动安装船的运动；以及控制器，其被实现成基于所感测的安装船运动来控制提升组件的元件，以调节悬吊的负载相对于风力涡轮机组件的位置。浮动安装浮动船应理解为简单地在水上浮动的安装船，即，其不使用任何自升式支腿或立柱来稳定船甲板。除了围绕一根、两根或三根轴线旋转之外，浮动船还可经历沿一个、两个或三个方向的平移。浮动船在这六个自由度的任何组合中的不稳定运动使得基本上不可能预测悬吊的负载的行为。为此原因，在离岸设施的组装期间，浮动安装船仅已在相对浅的水（30-40m）中使用，例如以将夹套结构提升到适当位置，或者将已经组装的（相对小的）风力涡轮机提升到先前放置的支撑结构上的适当位置。然而，由于这种浮动船的许多自由度导致的困难，浮动安装船尚未在深水中用于离岸风力涡轮机的组装。在本专利技术的上下文中，负载可理解为任何风力涡轮机部件，诸如塔架、塔架区段、机舱、发电机、毂、转子叶片等。在风力涡轮机安装过程期间或在维护过程期间，提升组件可以将这种重型且笨重的风力涡轮机部件从浮动安装船吊装到风力涡轮机组件。提升组件可以包括任何合适的起重机，例如具有吊杆、悬臂和横杆/导丝/拉线装置的起重机。本专利技术的安装装置的可以由控制器控制的元件可以是绞盘、液压缸等中的任何一者或多者。特别地，当所吊装的部件将被安装到已经部分组装的风力涡轮机时，本专利技术的安装装置允许有利地精确且受控地将重型负载朝向其目标引导，例如，转子叶片的根端可以被非常精确地引导到毂的对应变桨环，甚至在浮动安装船正表现出沿一个或多个方向的显著运动并将这些运动传递到悬吊的负载的情况下也是如此。同样地，本专利技术的安装装置可在这种风力涡轮机部件将从风力涡轮机组件拆卸并降低到浮动安装船时使用，并且可以通过基于所感测的安装船运动来控制提升组件的元件而大大简化该过程。根据本专利技术，在浮动安装船和离岸风力涡轮机组件之间吊装负载的方法包括以下步骤：提供提升组件——由浮动安装船支撑的起重机——以吊装负载；在提升操纵期间感测浮动安装船的相对运动；以及至少基于所感测的运动来控制提升组件的元件，以调节悬吊的负载相对于风力涡轮机组件的位置。本专利技术方法的优点在于，由于本专利技术方法对恶劣的天气条件和/或外海不敏感，因此可以显著地减少部件提升操纵的持续时间。由暴风雨条件或汹涌的海面引起的浮动安装船的任何运动都可以被传感器装置检测到并被控制器考虑，使得可以根据需要调节悬吊的负载相对于风力涡轮机组件的位置。本专利技术方法不仅比已知过程更快，而且也显著地更安全，因为甚至在不利的条件下，负载也可以总是以受控的方式移动。根据本专利技术，计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序可直接加载到本专利技术的安装装置的控制器的存储器中，并且包括用于在由所述安装装置的控制器执行所述计算机程序时执行本专利技术方法的步骤的程序元件。因此，本专利技术的安装装置的控制器能够基本上立即响应于浮动安装船的任何运动，并相应地调节悬吊的负载的位置。这样，负载可以有利地总是以非常精确受控的方式相对于风力涡轮机组件移动。本专利技术的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如在下面的描述中所揭示的。不同权利要求类别的特征可酌情组合以给出本文未描述的进一步的实施例。虽然本专利技术的安装装置在本文中是在离岸风力涡轮机安装的背景下描述的，但是应理解，本专利技术的概念可以在由浮动安装船执行的任何离岸设施的安装或维护期间使用。在下文中，在不以任何方式限制本专利技术的情况下，可假定，安装装置适于安装具有至少100m、优选地至少120m的塔架高度的风力涡轮机。在下文中，还可假定，吊装操纵是在水深超过40m的安装地点处执行的。如上所述，在这种水深中使用自升式船可能不再可行。与任何在水上浮动的船一样，在任何时候，浮动安装船都可表现出由水的涌浪、波浪作用、风等引起的横滚、纵摇、横摆和升沉运动。虽然浮动船可以配备有合适的推进装置以补偿任何平移浪涌（前后）和摇摆（侧向）运动，但是没有阻止由于海洋涌浪或深水波浪导致的平移升沉运动（上下）的可行方式。取决于涌浪的大小，浮动安装船可在相对短的时间间隔内升高和降低若干米。抑制浮动安装船围绕其三根轴线的旋转运动也是不可行的，但是围绕这些轴线中的任一者的旋转将导致悬吊负载的摇摆。如上文所指示的，提升组件的起重机由浮动安装船支撑，并且包括可以延伸超过组装的风力涡轮机的高度的吊杆。在本专利技术的背景下，可假定负载从吊杆的尖端区域（或最上区域）从合适的钩装置悬吊下来。浮动安装船的侧向横滚运动被传递到起重机，并且将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离岸风力涡轮机安装装置（1、2、3、4），包括/n- 提升组件（1），其被实现成在浮动安装船（3）与风力涡轮机组件（5）之间吊装悬吊负载（L），所述提升组件（1）包括由所述浮动安装船（3）支撑的起重机（10）；/n- 传感器装置（2），其被实现成至少感测所述浮动安装船（3）的运动（RX、RY、RZ；V）；以及/n- 控制器（4），其被实现成基于所感测的安装船运动（RX、RY、RZ；V）来控制所述提升组件（1）的元件（12A、13A、151A、152A），以调节所述悬吊负载（L）相对于所述风力涡轮机组件（5）的位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170612 DE 102017209876.71.一种离岸风力涡轮机安装装置（1、2、3、4），包括
-提升组件（1），其被实现成在浮动安装船（3）与风力涡轮机组件（5）之间吊装悬吊负载（L），所述提升组件（1）包括由所述浮动安装船（3）支撑的起重机（10）；
-传感器装置（2），其被实现成至少感测所述浮动安装船（3）的运动（RX、RY、RZ；V）；以及
-控制器（4），其被实现成基于所感测的安装船运动（RX、RY、RZ；V）来控制所述提升组件（1）的元件（12A、13A、151A、152A），以调节所述悬吊负载（L）相对于所述风力涡轮机组件（5）的位置。


2.根据权利要求1所述的安装装置，其中，所述传感器装置（2）被实现成感测所述浮动安装船（3）的旋转运动（RX、RY、RZ）和/或所述浮动安装船（3）的升沉运动（V）。


3.根据权利要求1或2所述的安装装置，其中，所述传感器装置（2）被实现成感测所述风力涡轮机组件（5）的侧向位移（H）。


4.根据前述权利要求中任一项所述的安装装置，其中，所述提升组件（1）包括具有用于将所述提升工具（15）从起重机钩（18）悬吊下来的悬吊接合部（151）的提升工具（15），所述悬吊接合部（151）包括多个可竖直延伸的致动器（151A），并且其中，所述控制器（4）被实现成至少基于所述浮动安装船（3）的所感测的升沉运动（V）来控制可竖直延伸的致动器（151A）。


5.根据前述权利要求中任一项所述的安装装置，其中，所述提升组件（1）包括：提升工具（15），其具有用于夹持所述负载（L）的夹持组件（152）；和拉线装置（12、13、130），其用于使所述负载（L）相对于所述起重机（10）稳定，并且其中，所述控制器（4）被实现成基于所述浮动安装船（3）的所感测的旋转运动（RX、RY、RZ）来至少控制所述拉线装置（12、13、130）的绞盘马达（12A、13A）。


6.根据权利要求5所述的安装装置，其中，所述传感器装置（2）包括被布置成感测所述悬吊负载（L）的位移的多个传感器（20），并且其中，所述夹持组件（152）包括多个可侧向延伸的致动器（152A），并且其中，所述控制器（4）被实现成基于所述负载（L）的所感测的位移来控制可侧向延伸的致动器（152A）。


7.根据权利要求6所述的安装装置，其中，所述提升工具（15）的致动器（151A、...

【专利技术属性】
技术研发人员：J穆勒，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK