一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船及其一步式施工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于海洋船舶技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船及其一步式施工方法，包括船體、塔架、起重設(shè)備、鎖固抱緊裝置、微調(diào)扶正裝置、防撞裝置、拋錨定位裝置、控制駕駛室；船體實(shí)現(xiàn)對(duì)四個(gè)筒型基礎(chǔ)的三向約束并傳遞浮力，塔架和起重設(shè)備提供下沉和調(diào)平中的吊裝作業(yè)，鎖固抱緊裝置將四筒基礎(chǔ)和風(fēng)機(jī)塔筒與船體連接并傳遞浮力作用，防撞裝置對(duì)船體進(jìn)行防護(hù)，微調(diào)扶正裝置負(fù)責(zé)調(diào)平以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，拋錨定位裝置對(duì)船體定位，控制駕駛室兼具駕駛和綜合調(diào)控。本發(fā)明專利技術(shù)可實(shí)現(xiàn)一步式安裝、拖航、定位、調(diào)平、沉放等功能，提高裝機(jī)效率、降低安裝成本、受海況影響??；縮短了分體式安裝的較長(zhǎng)工期，降低施工難度，簡(jiǎn)化施工過程。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船及其一步式施工方法
本專利技術(shù)屬于海洋船舶
，具體的說，是涉及一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)的運(yùn)輸和安裝設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了海上四筒式風(fēng)電整機(jī)在碼頭進(jìn)行整體拼裝、并網(wǎng)調(diào)試和海上運(yùn)輸、定點(diǎn)平衡、下沉安裝的一體化施工作業(yè)方法。
技術(shù)介紹
風(fēng)能是因空氣流動(dòng)而提供給人類的一種可利用能量，其本身具有分布廣泛、總量巨大等特點(diǎn)，并迅速成為各國(guó)能源發(fā)展的新方向。利用風(fēng)能發(fā)電是風(fēng)能開發(fā)的主要途徑，風(fēng)電場(chǎng)按布置位置可分為陸上風(fēng)電與海上風(fēng)電兩類，從技術(shù)層面上講，海上風(fēng)電的建造難度要比陸上風(fēng)電場(chǎng)困難的多，海上風(fēng)機(jī)不僅要承受巨大的風(fēng)荷載，還要承受波浪、海流等復(fù)雜的環(huán)境荷載。而在海上風(fēng)機(jī)的三個(gè)主要部分即機(jī)頭、塔架、基礎(chǔ)中，基礎(chǔ)是海上風(fēng)電的重中之重。目前較為普通的基礎(chǔ)主要由單樁基礎(chǔ)、三腳架基礎(chǔ)、導(dǎo)管架基礎(chǔ)、重力式基礎(chǔ)以及筒型基礎(chǔ)等，其中筒型基礎(chǔ)具有節(jié)省成本、承載力強(qiáng)等特點(diǎn)，因此被廣泛使用。而伴隨著風(fēng)機(jī)單機(jī)容量的不斷增大、海床地質(zhì)條件的不斷多樣化及開發(fā)區(qū)域不斷向深水化發(fā)展，單個(gè)的筒形基礎(chǔ)難以經(jīng)濟(jì)高效的滿足工程需要，一些多筒基礎(chǔ)就應(yīng)運(yùn)而生，例如：三筒式筒形基礎(chǔ)、四筒式筒形基礎(chǔ)等，其中四筒式筒型基礎(chǔ)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的不同又分為門架式四筒基礎(chǔ)、三角架式四筒基礎(chǔ)、導(dǎo)管架式四筒基礎(chǔ)等。這些多筒基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性上具有一定優(yōu)勢(shì)，但在運(yùn)輸安裝過程卻與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異很大。當(dāng)前，在海上對(duì)于風(fēng)電機(jī)組的安裝主要還是采用傳統(tǒng)的分體式吊裝：利用運(yùn)輸船將風(fēng)機(jī)機(jī)組各部件運(yùn)輸至基礎(chǔ)附近，使用海上浮吊或船上吊架對(duì)組件進(jìn)行吊裝，之后進(jìn)行整機(jī)測(cè)試、并網(wǎng)。但海上作業(yè)受天氣、海況影響嚴(yán)重，多筒基礎(chǔ)往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各持力結(jié)構(gòu)難易緊密配合，導(dǎo)致安裝作業(yè)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且成本較高，而且也無(wú)法保證安全。若采用整體式安裝，現(xiàn)有的安裝船又無(wú)法滿足多筒結(jié)構(gòu)的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的是多筒基礎(chǔ)風(fēng)電整機(jī)運(yùn)輸和安裝/拆除的技術(shù)問題，提供了一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船及其一步式施工方法，充分利用多筒基礎(chǔ)的浮力，可實(shí)現(xiàn)一步式安裝、拖航、定位、調(diào)平、沉放等功能，能夠明顯提高裝機(jī)效率、降低安裝成本、受海況影響?。豢朔藗鹘y(tǒng)分體式安裝工期長(zhǎng)、工作復(fù)雜、難度大的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了快速、經(jīng)濟(jì)、便捷的海上風(fēng)電機(jī)組一體化施工過程。本專利技術(shù)通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船，包括船體，所述船體配備設(shè)置有塔架、起重設(shè)備、鎖固抱緊裝置、微調(diào)扶正裝置、防撞裝置、拋錨定位裝置、控制駕駛室；所述船體開設(shè)有正方缺口和長(zhǎng)條缺口；所述正方缺口以船體中心作為形心，用于將四筒基礎(chǔ)的四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)嵌裝于其中；所述正方缺口設(shè)有四個(gè)雙層卡固槽，每個(gè)所述雙層卡固槽均包括下層凹槽和上層凹槽，下層凹槽的直徑略大于筒形結(jié)構(gòu)的直徑，上層凹槽的直徑小于筒形結(jié)構(gòu)的直徑，以使四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)可以分別落入四個(gè)所述雙層卡固槽的下層凹槽內(nèi)并由下層凹槽和上層凹槽之間的臺(tái)肩限位；所述長(zhǎng)條缺口沿所述船體的縱向由所述船體尾部延伸至與正方缺口連通，所述長(zhǎng)條缺口的寬度大于風(fēng)機(jī)塔筒的直徑，用于將風(fēng)機(jī)塔筒由所述長(zhǎng)條缺口移進(jìn)或移出所述船體；所述塔架是由兩根豎向塔架梁和一根橫向塔架梁連接而成的門字形結(jié)構(gòu)，兩根所述豎向塔架梁分別設(shè)立于所述正方缺口的兩側(cè)，所述橫向塔架梁與所述船體的船尾平行設(shè)置且在裝機(jī)完成后緊鄰于風(fēng)機(jī)塔筒；所述起重設(shè)備包括用于筒形結(jié)構(gòu)的起重設(shè)備和用于風(fēng)機(jī)塔筒的起重設(shè)備；四個(gè)用于筒形結(jié)構(gòu)的起重設(shè)備分別設(shè)置在四個(gè)所述雙層卡固槽附近的所述船體甲板上；用于風(fēng)機(jī)塔筒的起重設(shè)備設(shè)置在所述塔架的橫向塔架梁的中心位置；所述鎖固抱緊裝置包括用于筒形結(jié)構(gòu)的鎖固抱緊裝置和用于風(fēng)機(jī)塔筒的鎖固抱緊裝置；用于筒形結(jié)構(gòu)的鎖固抱緊裝置包括沿每個(gè)所述雙層卡固槽的下層凹槽內(nèi)側(cè)環(huán)向均布的多個(gè)液壓裝置，這些液壓裝置頂升后在水平方向固定筒形基礎(chǔ)；用于風(fēng)機(jī)塔筒的鎖固抱緊裝置包括抱箍、斜向液壓裝置、墊板，所述斜向液壓裝置頂升使所述抱箍抱緊風(fēng)機(jī)塔筒；所述微調(diào)扶正裝置包括可滑動(dòng)平臺(tái)、縱向液壓裝置、加載板、雙軸傾角測(cè)量元件；所述可滑動(dòng)平臺(tái)安裝在所述塔架的橫向塔架梁上，能夠沿橫向塔架梁進(jìn)行橫向位移；所述縱向液壓裝置沿所述船體的縱向放置且底部安裝于所述可滑動(dòng)平臺(tái)，能夠推動(dòng)用于風(fēng)機(jī)塔筒的所述鎖固抱緊裝置進(jìn)行沿所述船體縱向的位移；所述加載板安裝在所述縱向液壓裝置的前端，其表面安裝所述抱箍和所述斜向液壓裝置；所述雙軸傾角測(cè)量元件安裝在所述加載板上；所述防撞裝置設(shè)置于所述船體的尾部、所述正方缺口的內(nèi)側(cè)和所述長(zhǎng)條缺口的內(nèi)側(cè)；所述拋錨定位裝置設(shè)置在所述船體的船頭和船尾；所述控制駕駛室位于所述船體的甲板上，包括駕駛裝置和控制裝置，所述控制裝置與所述駕駛裝置、所述鎖固抱緊裝置、所述微調(diào)扶正裝置、所述拋錨定位裝置連接并傳輸信號(hào)。優(yōu)選地，所述船體的正方缺口為一個(gè)正方形和四個(gè)圓形構(gòu)成的組合形狀，這四個(gè)圓形分別以該正方形的四個(gè)頂點(diǎn)為圓心，并且四個(gè)圓形的直徑與四筒基礎(chǔ)中各個(gè)筒形結(jié)構(gòu)的直徑相同，同時(shí)該正方形的邊長(zhǎng)與四筒基礎(chǔ)中每相鄰兩個(gè)筒形結(jié)構(gòu)之間的中心距離相同。優(yōu)選地，安裝船在裝機(jī)完成后，所述正方缺口的形心位于風(fēng)機(jī)塔筒的軸線上。優(yōu)選地，所述抱箍由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的抱箍組件拼合而成，兩個(gè)抱箍組件分別連接一個(gè)所述斜向液壓裝置，所述墊板設(shè)置在所述抱箍的兩個(gè)抱箍組件內(nèi)側(cè)。優(yōu)選地，所述四角缺口至少在四個(gè)所述雙層卡固槽的下層凹槽內(nèi)側(cè)、下層凹槽和上層凹槽之間形成的臺(tái)肩處設(shè)置防撞裝置。一種上述海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船的一步式施工方法，按照如下步驟進(jìn)行：(1)利用吊機(jī)或滑道將四筒基礎(chǔ)的風(fēng)電整機(jī)移入水中，利用四筒基礎(chǔ)的浮力將風(fēng)電整機(jī)從所述船體尾部的所述長(zhǎng)條缺口由所述船體下方拖入所述正方缺口處，之后在四筒基礎(chǔ)中充入空氣使其上升，直至四筒基礎(chǔ)的四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)分別落入四個(gè)所述雙層卡固槽；(2)使用所述鎖固抱緊裝置分別固定風(fēng)機(jī)塔筒和四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)，并分別連接風(fēng)機(jī)塔筒和四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)的起重設(shè)備；所述起重設(shè)備安裝完畢后解鎖用于風(fēng)機(jī)塔筒的所述鎖固抱緊裝置，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)電整機(jī)的傾斜情況；(3)根據(jù)所述雙軸傾角測(cè)量元件的傾角測(cè)量結(jié)果，通過所述微調(diào)扶正裝置對(duì)風(fēng)機(jī)塔筒進(jìn)行微調(diào)，調(diào)整后重新鎖緊用于風(fēng)機(jī)塔筒的鎖固抱緊裝置，使所述船體和風(fēng)電整機(jī)保持運(yùn)動(dòng)一致；(4)在四筒基礎(chǔ)內(nèi)充入空氣，當(dāng)滿足所述船體的吃水線后，利用所述船體與四筒基礎(chǔ)整體的浮力作為支持力，將風(fēng)電整機(jī)運(yùn)輸至設(shè)計(jì)安裝地點(diǎn)；(5)到達(dá)設(shè)計(jì)安裝地點(diǎn)后放下所述拋錨定位裝置將所述船體固定，利用所述起重設(shè)備使風(fēng)電整機(jī)重力下沉到指定海床上，之后使風(fēng)電整機(jī)負(fù)壓下沉直至下沉到海床之下并達(dá)到指定高程；(6)風(fēng)電整機(jī)下沉、調(diào)平、調(diào)試正常之后，所述起重設(shè)備自動(dòng)脫鉤，安裝船返航。步驟(4)中當(dāng)遇到不利海況時(shí)，需解鎖全部的所述鎖固抱緊裝置并對(duì)四筒基礎(chǔ)抽氣抽水，同時(shí)配合所述起重設(shè)備使風(fēng)電整機(jī)下沉到安全水深，直至不利海況結(jié)束后再重復(fù)步驟(2)和步驟(3)重新裝機(jī)。步驟(5)的下沉過程中利用所述微調(diào)扶正裝置與所述起重設(shè)備對(duì)風(fēng)電整機(jī)進(jìn)行調(diào)平，保證其均勻下沉。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)的海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船及其一步式施工方法，實(shí)現(xiàn)了利用四個(gè)筒型基礎(chǔ)的浮力進(jìn)行自浮拖航運(yùn)輸和一步式安裝；利用正方缺口和長(zhǎng)條缺口方便風(fēng)電整機(jī)的裝船和下沉施工，并通過雙層卡固槽產(chǎn)生較大的接觸面積實(shí)現(xiàn)對(duì)四個(gè)筒型基礎(chǔ)的三向約束；利用鎖固抱緊裝置將四個(gè)筒型基礎(chǔ)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船，包括船體，其特征在于，所述船體配備設(shè)置有塔架、起重設(shè)備、鎖固抱緊裝置、微調(diào)扶正裝置、防撞裝置、拋錨定位裝置、控制駕駛室；所述船體開設(shè)有正方缺口和長(zhǎng)條缺口；所述正方缺口以船體中心作為形心，用于將四筒基礎(chǔ)的四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)嵌裝于其中；所述正方缺口設(shè)有四個(gè)雙層卡固槽，每個(gè)所述雙層卡固槽均包括下層凹槽和上層凹槽，下層凹槽的直徑略大于筒形結(jié)構(gòu)的直徑，上層凹槽的直徑小于筒形結(jié)構(gòu)的直徑，以使四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)可以分別落入四個(gè)所述雙層卡固槽的下層凹槽內(nèi)并由下層凹槽和上層凹槽之間的臺(tái)肩限位；所述長(zhǎng)條缺口沿所述船體的縱向由所述船體尾部延伸至與正方缺口連通，所述長(zhǎng)條缺口的寬度大于風(fēng)機(jī)塔筒的直徑，用于將風(fēng)機(jī)塔筒由所述長(zhǎng)條缺口移進(jìn)或移出所述船體；所述塔架是由兩根豎向塔架梁和一根橫向塔架梁連接而成的門字形結(jié)構(gòu)，兩根所述豎向塔架梁分別設(shè)立于所述正方缺口的兩側(cè)，所述橫向塔架梁與所述船體的船尾平行設(shè)置且在裝機(jī)完成后緊鄰于風(fēng)機(jī)塔筒；所述起重設(shè)備包括用于筒形結(jié)構(gòu)的起重設(shè)備和用于風(fēng)機(jī)塔筒的起重設(shè)備；四個(gè)用于筒形結(jié)構(gòu)的起重設(shè)備分別設(shè)置在四個(gè)所述雙層卡固槽附近的所述船體甲板上；用于風(fēng)機(jī)塔筒的起重設(shè)備設(shè)置在所述塔架的橫向塔架梁的中心位置；所述鎖固抱緊裝置包括用于筒形結(jié)構(gòu)的鎖固抱緊裝置和用于風(fēng)機(jī)塔筒的鎖固抱緊裝置；用于筒形結(jié)構(gòu)的鎖固抱緊裝置包括沿每個(gè)所述雙層卡固槽的下層凹槽內(nèi)側(cè)環(huán)向均布的多個(gè)液壓裝置，這些液壓裝置頂升后在水平方向固定筒形基礎(chǔ)；用于風(fēng)機(jī)塔筒的鎖固抱緊裝置包括抱箍、斜向液壓裝置、墊板，所述斜向液壓裝置頂升使所述抱箍抱緊風(fēng)機(jī)塔筒；所述微調(diào)扶正裝置包括可滑動(dòng)平臺(tái)、縱向液壓裝置、加載板、雙軸傾角測(cè)量元件；所述可滑動(dòng)平臺(tái)安裝在所述塔架的橫向塔架梁上，能夠沿橫向塔架梁進(jìn)行橫向位移；所述縱向液壓裝置沿所述船體的縱向放置且底部安裝于所述可滑動(dòng)平臺(tái)，能夠推動(dòng)用于風(fēng)機(jī)塔筒的所述鎖固抱緊裝置進(jìn)行沿所述船體縱向的位移；所述加載板安裝在所述縱向液壓裝置的前端，其表面安裝所述抱箍和所述斜向液壓裝置；所述雙軸傾角測(cè)量元件安裝在所述加載板上；所述防撞裝置設(shè)置于所述船體的尾部、所述正方缺口的內(nèi)側(cè)和所述長(zhǎng)條缺口的內(nèi)側(cè)；所述拋錨定位裝置設(shè)置在所述船體的船頭和船尾；所述控制駕駛室位于所述船體的甲板上，包括駕駛裝置和控制裝置，所述控制裝置與所述駕駛裝置、所述鎖固抱緊裝置、所述微調(diào)扶正裝置、所述拋錨定位裝置連接并傳輸信號(hào)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船，包括船體，其特征在于，所述船體配備設(shè)置有塔架、起重設(shè)備、鎖固抱緊裝置、微調(diào)扶正裝置、防撞裝置、拋錨定位裝置、控制駕駛室；所述船體開設(shè)有正方缺口和長(zhǎng)條缺口；所述正方缺口以船體中心作為形心，用于將四筒基礎(chǔ)的四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)嵌裝于其中；所述正方缺口設(shè)有四個(gè)雙層卡固槽，每個(gè)所述雙層卡固槽均包括下層凹槽和上層凹槽，下層凹槽的直徑略大于筒形結(jié)構(gòu)的直徑，上層凹槽的直徑小于筒形結(jié)構(gòu)的直徑，以使四個(gè)筒形結(jié)構(gòu)可以分別落入四個(gè)所述雙層卡固槽的下層凹槽內(nèi)并由下層凹槽和上層凹槽之間的臺(tái)肩限位；所述長(zhǎng)條缺口沿所述船體的縱向由所述船體尾部延伸至與正方缺口連通，所述長(zhǎng)條缺口的寬度大于風(fēng)機(jī)塔筒的直徑，用于將風(fēng)機(jī)塔筒由所述長(zhǎng)條缺口移進(jìn)或移出所述船體；所述塔架是由兩根豎向塔架梁和一根橫向塔架梁連接而成的門字形結(jié)構(gòu)，兩根所述豎向塔架梁分別設(shè)立于所述正方缺口的兩側(cè)，所述橫向塔架梁與所述船體的船尾平行設(shè)置且在裝機(jī)完成后緊鄰于風(fēng)機(jī)塔筒；所述起重設(shè)備包括用于筒形結(jié)構(gòu)的起重設(shè)備和用于風(fēng)機(jī)塔筒的起重設(shè)備；四個(gè)用于筒形結(jié)構(gòu)的起重設(shè)備分別設(shè)置在四個(gè)所述雙層卡固槽附近的所述船體甲板上；用于風(fēng)機(jī)塔筒的起重設(shè)備設(shè)置在所述塔架的橫向塔架梁的中心位置；所述鎖固抱緊裝置包括用于筒形結(jié)構(gòu)的鎖固抱緊裝置和用于風(fēng)機(jī)塔筒的鎖固抱緊裝置；用于筒形結(jié)構(gòu)的鎖固抱緊裝置包括沿每個(gè)所述雙層卡固槽的下層凹槽內(nèi)側(cè)環(huán)向均布的多個(gè)液壓裝置，這些液壓裝置頂升后在水平方向固定筒形基礎(chǔ)；用于風(fēng)機(jī)塔筒的鎖固抱緊裝置包括抱箍、斜向液壓裝置、墊板，所述斜向液壓裝置頂升使所述抱箍抱緊風(fēng)機(jī)塔筒；所述微調(diào)扶正裝置包括可滑動(dòng)平臺(tái)、縱向液壓裝置、加載板、雙軸傾角測(cè)量元件；所述可滑動(dòng)平臺(tái)安裝在所述塔架的橫向塔架梁上，能夠沿橫向塔架梁進(jìn)行橫向位移；所述縱向液壓裝置沿所述船體的縱向放置且底部安裝于所述可滑動(dòng)平臺(tái)，能夠推動(dòng)用于風(fēng)機(jī)塔筒的所述鎖固抱緊裝置進(jìn)行沿所述船體縱向的位移；所述加載板安裝在所述縱向液壓裝置的前端，其表面安裝所述抱箍和所述斜向液壓裝置；所述雙軸傾角測(cè)量元件安裝在所述加載板上；所述防撞裝置設(shè)置于所述船體的尾部、所述正方缺口的內(nèi)側(cè)和所述長(zhǎng)條缺口的內(nèi)側(cè)；所述拋錨定位裝置設(shè)置在所述船體的船頭和船尾；所述控制駕駛室位于所述船體的甲板上，包括駕駛裝置和控制裝置，所述控制裝置與所述駕駛裝置、所述鎖固抱緊裝置、所述微調(diào)扶正裝置、所述拋錨定位裝置連接并傳輸信號(hào)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上四筒基礎(chǔ)式風(fēng)電整機(jī)安裝船，其特征在于，所述船體的正方缺口為一個(gè)正方形和四個(gè)圓形構(gòu)成的組合形狀，這四個(gè)圓形分別以...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樂叢歡，郭耀華，丁紅巖，練繼建，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：天津,12