海上风机整体式设置系统技术方案

一种海洋工程技术领域的海上风机整体式设置系统，包括：安装船、龙门架、精确定位系统、起降系统和紧固装置，龙门架位于安装船的艏艉并与精确定位系统相连接，精确定位系统设置于龙门架横梁上并与起降系统相连接，起降系统和紧固装置分别设置于精确定位系统的定位梁上。本发明专利技术使风机可以在陆上吊装完毕之后，由风电安装船整体运输到海上风电场并完成设置。海上设置过程中无需使用大型吊装设备及除拖船外的其他船舶。本发明专利技术将精确定位系统和起降系统设置在龙门塔架上，同时配备用于运输状态的紧固装置，设置状态时桩腿打入海底，这三点确保了风机整体运输设置过程中的稳定性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种海洋工程
的装置，具体是一种海上风机整体式设置 系统。
技术介绍
海上风机设置系统是一种在恶劣海洋环境中把风力发电机设置就位的一种系统。 近年来，海上风电场的发展方兴未艾。海上风能作为风能的一种新形式，具有湍流强度小、 主导风向稳定、节约土地资源、风能平稳、无噪音及景观污染等优势。但海洋环境中风浪流 冰等复杂条件也给发展海上风电带来了很多困难，其中设置环节的高成本成为阻碍海上风 电场大规模发展的最大障碍。目前世界上最普遍采用的海上风机设置方法是分体式吊装法，即通过驳船将风机 部件运输到现场，再由起重船或自升式平台上的起重机将风机组装完毕。吊装法虽然原理 简单，但实际操作制约因素很多，如需要在海上进行装配调试，多船协同配合工作，对海况、 天气条件要求严格。因此设置过程复杂，施工周期长，不确定因素多，成本高。尽管相继出 现了几艘专门应用于海上风电的安装船舶，但无法从根本上弥补分体式吊装方法的不足。 整体设置的概念经过多年的研究已经在一些示范风电场得以实施，如英国的Beatrice风 电场和我国的东海大桥风电项目均采用了浮吊的方式整体设置风机。但整体吊装对起重能 力，即吊高、吊重等能力的要求非常高，且需要人工辅助精确定位，使用现有大型起重设备 大规模整体设置风机并不经济。此外采用浮吊方式还存在船体之间相对运动等问题，对海 况、天气条件的要求更高，给风机的精确定位设置带来了很大的困难。经过对现有技术的检索发现，2009年7月2日公开于加拿大知识产权局的专利 CA2710058A1给出了一种设置海上风机的方法。首先将基座在海上设置好，将风机整体以竖 直状态从岸上转移到驳船上并固定于驳船上的中转位置。驳船的艏部设置有悬臂梁，悬臂 梁上设置风机设置装置。将驳船拖航至设置现场后，先通过拖船推动及锚链系泊等方法定 位驳船，使设置装置和风机基座相对应，再将风机在驳船上从中转位置移动到设置位置。最 后通过加载压载水的方式增加驳船吃水，使风机塔筒和基座完成对接设置。对接位置设有 缓冲减震装置。但是该现有技术的局限性一方面是在风机整体运输及设置过程中未在风机重心 高以上位置设置紧固装置，另一方面该技术不能实现驳船到达现场后风机塔筒基座之间的 精确定位，在浮态下驳船的运动会影响精确定位。以上两方面会导致运输设置中对天气海 况的要求非常高，严重影响可用于施工的时间。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种海上风机整体式设置系统，使风 机可以在陆上吊装完毕之后，由风电安装船(自航或拖航)整体运输到海上风电场并完成 设置。海上设置过程中无需使用大型吊装设备及除拖船外的其他船舶。本专利技术将精确定位3系统和起降系统设置在龙门塔架上，同时配备用于运输状态的紧固装置，设置状态时桩腿 打入海底，这三点确保了风机整体运输设置过程中的稳定性和可靠性。本方法可以加快风 机的设置速度以及增加不同海况下的有效作业时间，提高效率，降低成本。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括安装船、龙门架、精确定位系统、 起降系统和紧固装置，其中龙门架位于安装船的艏艉并与精确定位系统相连接，精确定位 系统设置于龙门架横梁上并与起降系统相连接，起降系统和紧固装置分别设置于精确定位 系统的定位梁上。所述的安装船上设有桩腿、外延甲板、U型开槽和甲板支座，其中桩腿设置于船 身两侧，外延甲板设置于安装船的艏部和艉部，两侧外延甲板均设有U型开槽，甲板支座设 置于运输状态下塔筒的下侧并与甲板相连接。所述的外延甲板的整体结构高于水线。所述的龙门架上设有一对龙门架轨道，该龙门架轨道分别活动设置于艏艉U型开 槽两侧的外延甲板上，龙门架沿轨道在船长方向移动，龙门架轨道的支腿采用变截面箱形 梁结构，横梁采用单梁箱型结构。所述的精确定位系统包括滑道、滑条、滑条油缸、圆柱推块、长方体推块、定位梁、 L字形压块、板架及推杆，其中滑道设置于龙门架横梁上表面并与滑条相连接，滑条设置 于滑道上且下端部分内嵌于滑道内，滑条由液压油缸推动沿滑道运动，滑条油缸设置于滑 条两端，圆柱推块焊接于艏艉侧，即风机一侧的滑条正中。长方体推块活动设置于位于舯侧 的滑条内，长方体推块与焊接在板架下侧的推杆相连接，滑条分别与与圆柱推块、长方体推 块、定位梁、L字形压块、板架和滑条油缸相连接，两根定位梁设置于滑条上方并与滑条相接 触，定位梁与L字形压块和板架相连接，L字形压块焊接在位于舯侧的滑条上并压住定位梁 的舯端，板架焊接在两个定位梁之间并覆盖滑条上方，推杆焊接在板架下方且与长方体推 块相接触。所述的滑道为内凹型；所述的定位梁为箱型梁，布置方向与滑条垂直，该定位梁的舯端为圆弧形且定位 梁的艏艉端伸出龙门架横梁用于起降风机；所述的L字形压块内侧为圆弧形，以实现与定位梁舯端相对转动。所述的起降系统包括电动机、绞车、转向滑轮、定位梁开孔、滑轮组和滑轮组座， 其中电动机设置在定位梁上并与绞车相连接，转向滑轮设置于定位梁艏艉端内侧，定位梁 开孔位置于转向滑轮下侧，钢丝绳设置于电动机和滑轮组座之间，滑轮组设置在钢丝绳上， 滑轮组座焊接在风机塔筒上，绞车设置于定位梁艏艉端外侧并通过转向滑轮、钢丝绳、滑轮 组和吊钩实现风机的起吊。当处于运输状态时，即从码头到风电场的过程中，龙门架固定于甲板，风机塔筒底 部由甲板支撑，定位梁内侧的紧固装置在高于风机重心的位置横向夹住塔筒。当处于设置 状态时，即安装船通过推进系统(螺旋桨与艏侧推)与锚泊配合的方式已使安装船船首 (或船尾)的开槽位置处于风机基座上方后，打下桩腿使安装船变为自升状态，然后开始进 入精确定位状态以完成风机塔架与风机基座的对接。当安装船完成固定后，通过定位梁上的起降装置起升风机，使塔筒脱离甲板支撑， 此时风机的全部载荷均由该起降装置承载。绞车布置在定位梁上，在梁舯侧(靠近船中线面一侧)边缘布置定滑轮以使钢丝绳转为垂向方向，通过吊钩勾住焊接在塔筒侧面的锁 扣。为了不影响运输状态紧固装置的布置，钢丝绳转为垂向后穿过定位梁边缘的起升孔向 下延伸。需采用高倍率滑轮组以降低电动机工作功率。龙门架部分使用龙门起重机大车运行机构，通过电动机驱动大车沿船长方向行 走，满足该方向的精确定位需求。当大车运行到指定位置后，即塔筒底部中心与基座中心在 船宽方向上位于一条直线时，通过制动器使大车固定。为了使塔筒和基座中心重合，还需使塔筒沿船宽方向移动一定距离。通过油缸同 步推动两根滑条，焊接在风机艏侧滑条上的圆柱推块和放置在位于舯侧的滑条矩形槽内的 长方体推块分别推动加强板架及焊接于板架的推杆，进而推动定位梁和风机一并沿船宽方 向移动。滑条上的垫片与定位梁之间虽有一定的摩擦力，但不作为带动定位梁运动的动力。由于塔筒与基座采用螺栓连接方式固定，必须保证两者的螺栓孔完全对应，因此 精确定位装置需具备一定角度的旋转能力。由于螺栓的数量众多，因此只需实现小角度旋 转即可。在实现旋转功能时，两根滑条中靠近风机的艏艉侧滑条固定不动，只有远离风机的 位于舯侧的滑条做前后运动。这样由风机、定位梁、板架构成的整体均围绕圆柱推块做小角 度旋转运动。旋转过程中板架会与滑条产生一定角度，这时舯滑条矩形槽内的长方体滑块 不仅随滑条沿其运动方向运动，还会沿着矩形槽做与滑条运动方向垂直本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种海上风机整体式设置系统，包括：安装船、龙门架、精确定位系统、起降系统和紧固装置，其特征在于：龙门架位于安装船的艏艉并与精确定位系统相连接，精确定位系统设置于龙门架横梁上并与起降系统相连接，起降系统和紧固装置分别设置于精确定位系统的定位梁上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张崧，丁金鸿，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31