一种海上风机安装方法及安装系统与流程

1.本技术涉及风力发电的技术领域，特别涉及一种海上风机安装方法及安装系统。


背景技术：

2.目前，随着化石能源的巨大消耗和环境的严重污染，可再生能源越来越多的受到世界各国的关注，风能成为最具竞争力的新能源之一，大型海上风电场的建设也逐渐拉开了序幕。我国海洋面积辽阔，海上风资源丰富，可利用的风资源多，随着风电技术的发展，海上风电场将离岸越远、水深越大，并且海上风电机组单机容量也在稳步增加。海上风电场的建设具有海况多，海底地形、地质复杂等特点，施工难度大。海上风电场施工受到气候、天气、潮汐等多方面的影响，施工周期相对陆上风电场更长，工况也更为复杂。
3.相关技术中，海上风机组安装基本都是由自升式起重平台和浮式起重船两类船舶完成的,船舶可以具备自航能力也可以是非自航，根据水深、起重能力和船舶的可用性，可单独采用一种或两组方式联合进行安装，其中联合安装比较典型的方式是由平甲板驳船装载风机部件或者单基桩拖到现场,再由自升式平台或起重船从平板驳船上吊起部件完成安装或打桩。
4.但是，对于深远海、大容量风电机组，其塔柱高度高、安装难度大，安装时对起重设备的性能要求高，需要大型且高性能的起重设备，造成风机安装成本高。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种海上风机安装方法及安装系统，以解决相关技术中深远海、大容量风电机组安装成本高的问题。
6.一方面，本技术提供一种海上风机安装方法，所采用的技术方案是：
7.一种海上风机安装方法，包括：
8.吊装底部设定段数的塔筒节段；
9.从已安装塔筒侧面提升倒立设置的下一节段塔筒节段至已安装塔筒的顶部，将该塔筒节段旋转至与已安装塔筒对接就位，重复该步骤，直至所有的塔筒节段安装完成。
10.一些实施例中，所述将该塔筒节段旋转至与已安装塔筒对接就位，包括：将该塔筒节段旋转至与已安装塔筒垂直，利用设在已安装塔筒顶部的拉动组件将该塔筒节段拉动至与已安装塔筒对接就位。
11.一些实施例中，所述将该塔筒节段旋转至与已安装塔筒垂直，包括：利用设在该塔筒节段与已安装塔筒之间且位于已安装塔筒侧面的顶升组件将该塔筒节段顶升旋转至与已安装塔筒垂直。
12.一些实施例中，在所述利用设在已安装塔筒顶部的拉动组件将该塔筒节段拉动至与已安装塔筒对接就位时，同时利用所述顶升组件顶升该塔筒节段，至该塔筒节段旋转至与已安装塔筒对接就位。
13.一些实施例中，所述从已安装塔筒侧面提升倒立设置的下一节段塔筒节段至已安
装塔筒的顶部时，使该塔筒节段底口与已安装塔筒顶口平齐。
14.一些实施例中，所述直至所有的塔筒节段安装完成后，还包括：从塔筒侧面提升倒立设置的机舱和叶片组合体至塔筒的顶部，将机舱和叶片组合体旋转至与塔筒对接就位。
15.一些实施例中，所述将机舱和叶片组合体旋转至与塔筒对接就位，包括：将机舱和叶片组合体旋转至与塔筒呈设定角度，利用设在塔筒顶部的拉动组件将机舱和叶片组合体拉动至与塔筒对接就位。
16.一些实施例中，所述从塔筒侧面提升倒立设置的机舱和叶片组合体至塔筒的顶部前，包括：在已安装塔筒侧面组装机舱和叶片组合体。
17.第二方面，本技术提供一种海上风机安装系统，包括：
18.起重设备，其用于吊装底部设定段数的塔筒节段；
19.升降装置，其设于已安装塔筒侧面，用于提升下一节段塔筒节段至已安装塔筒的顶部；
20.顶升组件，其用于设在已安装塔筒侧面且位于已安装塔筒和下一节段塔筒节段之间，并用于使该塔筒节段旋转至与已安装塔筒对接就位。
21.一些实施例中，还包括拉动组件，其用于设在已安装塔筒顶部，并用于将下一节段塔筒节段拉动至与已安装塔筒对接就位。
22.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
23.本技术实施例提供了一种海上风机安装方法及安装系统，其通过先吊装底部设定段数的塔筒节段，底部设定段数塔筒节段吊装完成后，下一节段塔筒节段倒立设置并从已安装塔筒侧面提升至已安装塔筒的顶部，之后将该塔筒节段旋转至与已安装塔筒对接就位，重复该步骤，直至所有的塔筒节段安装完成；在施工时，在起重设备的最大吊装高度范围内的塔筒节段可通过起重设备吊装，而超过起重设备最大吊装高度的塔筒节段在安装时，只需通过起重设备将塔筒节段吊装到已安装塔筒侧面，因此，起重设备的最大吊装高度无需达到整个塔筒的高度，降低对起重设备的性能要求，采用常规的起重船即可完成深远海、大容量风电机组的安装作业，从而降低风机安装成本。
附图说明
24.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本技术实施例提供的海上风机安装方法中利用起重设备吊装底部的塔筒节段的示意图；
26.图2为本技术实施例提供的海上风机安装方法中利用起重设备将待安装塔筒节段倒立安装在升降装置上的示意图；
27.图3为本技术实施例提供的海上风机安装方法中升降装置将待安装塔筒节段提升到已安装塔筒顶部时的示意图；
28.图4为本技术实施例提供的海上风机安装方法中顶升组件使待安装塔筒节段旋转的示意图；
29.图5为本技术实施例提供的海上风机安装方法中顶升组件使待安装塔筒节段旋转至与已安装塔筒垂直时的示意图；
30.图6为本技术实施例提供的海上风机安装方法中拉动组件拉动待安装塔筒节段旋转的示意图；
31.图7为本技术实施例提供的海上风机安装方法中待安装塔筒节段与已安装塔筒节段对接就位时的示意图；
32.图8为本技术实施例提供的海上风机安装方法中机舱和叶片组合体倒立安装在升降装置上的示意图；
33.图9为本技术实施例提供的海上风机安装方法中升降装置将机舱和叶片组合体提升到已安装塔筒顶部时的示意图；
34.图10为本技术实施例提供的海上风机安装方法中顶升组件使待安装塔筒节段旋转设定角度时的示意图；
35.图11为本技术实施例提供的海上风机安装方法中机舱和叶片组合体与塔筒对接就位时的示意图。
36.图中：1、塔筒节段；2、升降装置；3、顶升组件；4、拉动组件；5、起重船；6、轨道节段；7、机舱和叶片组合体。
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.对于深远海、大容量风电机组，其塔柱高度高、安装难度大，安装时对起重设备的性能要求高，需要大型且高性能的起重设备，且设备的更新换代已无法满足大容量风电机组的安装需求。
39.本技术实施例提供了一种海上风机安装方法及安装系统，其能解决目前的深远海、大容量风电机组安装成本高的问题。
40.参照图1-11所示，本技术提供一种海上风机安装方法，包括：
41.吊装底部设定段数的塔筒节段1。
42.从已安装塔筒侧面提升倒立设置的下一节段塔筒节段1至已安装塔筒的顶部，将该塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位，重复该步骤，直至所有的塔筒节段1安装完成。
43.参照图1-2所示，具体的，吊装底部设定段数的塔筒节段1时，通过起重设备进行吊装，起重设备吊装的塔筒节段1段数根据起重设备的最大吊装高度确定，在本实施例中，起重设备采用起重船5。
44.起重设备吊装设定段数的塔筒节段1后，利用起重设备在已安装塔筒侧面安装升降装置2，升降装置2可在已安装塔筒上沿轴向移动，下一节段塔筒节段1通过起重设备倒立安装到升降装置2上，利用升降装置2将该塔筒节段1提升至已安装塔筒的顶部。
45.具体的，塔筒节段1侧面设有沿其轴向的轨道节段6，且相邻的塔筒节段1连接后，该相邻的塔筒节段1上的两个轨道节段6形成连续的爬轨，升降装置2采用齿条式升降机，其
安装在爬轨上可沿爬轨长度方向移动。
46.参照图2-3所示，升降装置2安装完成后，利用起重设备将待安装塔筒节段1安装在升降装置2上，升降装置2爬升，将待安装的塔筒节段1从已安装塔筒侧面靠近底部高度提升到已安装塔筒顶部的功能。
47.参照图4-7所示，待安装的塔筒节段1提升到已安装塔筒顶部后，将该塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位，具体的，在已安装塔筒侧面设置有顶升组件3，用以使提升到已安装塔筒顶部的塔筒节段1旋转，在顶升塔筒节段1时，顶升组件3位于塔筒节段1和已安装塔筒之间。
48.在本实施例中，顶升组件3安装在升降装置2上随升降装置2升降，且顶升组件3位于升降装置2远离已安装塔筒的一侧，顶升组件3采用液压缸，其一端铰接在升降装置2上，另一端用于铰接连接在待安装塔筒节段1上；待安装的塔筒节段1在通过起重设备安装到已安装塔筒侧面时，将该塔筒节段1倒立并临时固定安装在升降装置2上，使顶升组件3位于该塔筒节段1和已安装塔筒之间，并将顶升组件3一端与待安装塔筒节段1铰接连接，升降装置2爬升到已安装塔筒顶部时，将待安装的塔筒节段1底口与已安装塔筒顶口连接并使待安装的塔筒节段1可旋转，解除待安装的塔筒节段1与升降装置2的临时固定，启动顶升液压缸使待安装塔筒节段1旋转，直至待安装的塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位。
49.进一步地，从已安装塔筒侧面提升倒立设置的下一节段塔筒节段1至已安装塔筒的顶部时，使该塔筒节段1底口与已安装塔筒顶口平齐；从而在使待安装的塔筒节段1旋转时，能够更快更准确的与已安装塔筒对接就位，提高施工效率。
50.参照图4-7所示，进一步地，将待安装的塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位时，先将该塔筒节段1旋转至与已安装塔筒垂直，然后利用设在已安装塔筒顶部的拉动组件4将该塔筒节段1拉动至与已安装塔筒对接就位。
51.具体的，在将待安装的塔筒节段1旋转至与已安装塔筒垂直后，在已安装塔筒顶部安装拉动组件4，拉动组件4同样采用拉压液压缸，拉压液压缸两端分别与已安装塔筒顶部和待安装塔筒节段1底口端铰接，以通过启动拉压液压缸拉动待安装塔筒节段1使该塔筒节段1旋转。
52.进一步的，在利用拉动组件4将待安装的塔筒节段1拉动至与已安装塔筒对接就位时，同时利用顶升组件3顶升该塔筒节段1，至该塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位。顶升组件3和拉动组件4配合，可更快的使待安装塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位，提高施工效率。
53.在待安装塔筒节段1与已安装塔筒对接就位后，还需进行该塔筒节段1与已安装塔筒的后续连接施工，直至完成该塔筒节段1的安装施工。
54.参照图8-11所示，进一步地，在所有的塔筒节段1安装完成后，还包括从塔筒侧面提升倒立设置的机舱和叶片组合体7至塔筒的顶部，将机舱和叶片组合体7旋转至与塔筒对接就位。
55.具体的，机舱和叶片组合体7同样采用升降装置2提升到塔筒顶部，并通过顶升组件3使机舱和叶片组合体7旋转；在提升前，通过起重设备将机舱倒立安装在升降装置2上与升降装置2临时固定，并将顶升组件3一端与机舱铰接连接，然后利用起重设备将叶片组装到机舱上得到机舱和叶片组合体7。
56.进一步地，将机舱和叶片组合体7旋转至与塔筒对接就位时，先通过顶升组件3将机舱和叶片组合体7旋转至与塔筒呈设定角度，然后利用设在塔筒顶部的拉动组件4将机舱和叶片组合体7拉动至与塔筒对接就位；在将机舱和叶片组合体7提升到塔筒顶部时，使机舱高出塔筒，顶升组件3使机舱旋转设定角度后，在塔筒顶部安装拉动组件4并将拉动组件4与机舱连接，通过拉动组件4拉动机舱旋转，配合顶升组件3快速使机舱和叶片组合体7旋转至与塔筒对接就位。
57.机舱和叶片组合体7旋转至与塔筒对接就位后，进行机舱和叶片组合体7与塔筒的后续固定连接施工，完成后升降装置2下降到塔筒底部，通过起重设备拆除升降装置2，完成风机的安装施工。
58.进一步的，当需要拆除风电机组时，只需按照上述风机安装方法逆向操作即可，即风机的拆除和安装均采用同一设备进行，可进一步降低成本。
59.本技术采用目前市场既有的常规风电安装船，即可完成深远海、大容量风电机组的安装作业，且对轮毂中心高度、机舱重量等核心指标均无要求，安装简单便捷、效率高、费用低、作业安全性好，为海上风电大规模建设提供指导，具有很好的技术推广价值；此外，该方法可采用普通自升式平台完成大容量风电机组安装，对大容量风电机组高度、重量无限制，适用范围广泛。
60.另一方面，本技术还提供一种海上风机安装系统，其包括起重设备、升降装置2和顶升组件3，起重，起重设备用于吊装底部设定段数的塔筒节段1，升降装置2其设于已安装塔筒侧面，用于提升下一节段塔筒节段1至已安装塔筒的顶部；顶升组件3用于设在已安装塔筒侧面且位于已安装塔筒和下一节段塔筒节段1之间，并用于使该塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位。
61.具体的，本实施例中，起重设备采用起重船5，升降装置2采用齿条式升降机，在塔筒节段1侧面设有沿其轴向的轨道节段6，且相邻的塔筒节段1连接后，该相邻的塔筒节段1上的两个轨道节段6形成连续的爬轨，升降装置2安装在爬轨上可沿爬轨长度方向移动，实现将塔筒节段1从已安装塔筒侧面靠近底部高度提升到已安装塔筒顶部的功能。
62.顶升组件3安装在升降装置2上随升降装置2升降，且顶升组件3位于升降装置2远离已安装塔筒的一侧，顶升组件3采用液压缸，其一端铰接在升降装置2上，另一端用于铰接连接在待安装塔筒节段1上；待安装的塔筒节段1在通过起重设备安装到已安装塔筒侧面时，将该塔筒节段1倒立并临时固定安装在升降装置2上，使顶升组件3位于该塔筒节段1和已安装塔筒之间，并将顶升组件3一端与待安装塔筒节段1铰接连接，升降装置2爬升到已安装塔筒顶部时，将待安装的塔筒节段1底口与已安装塔筒顶口连接并使待安装的塔筒节段1可旋转，解除待安装的塔筒节段1与升降装置2的临时固定，启动顶升液压缸使待安装塔筒节段1旋转，直至待安装的塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位。
63.进一步地，还包括拉动组件4，其用于设在已安装塔筒顶部，并用于将下一节段塔筒节段1拉动至与已安装塔筒对接就位。
64.具体的，将待安装的塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位时，先将该塔筒节段1旋转至与已安装塔筒垂直，然后在已安装塔筒顶部安装拉动组件4，拉动组件4同样采用拉压液压缸，拉压液压缸两端分别与已安装塔筒顶部和待安装塔筒节段1底口端铰接，以通过启动拉压液压缸拉动待安装塔筒节段1使该塔筒节段1旋转；顶升组件3和拉动组件4配合，
可更快的使待安装塔筒节段1旋转至与已安装塔筒对接就位，提高施工效率。
65.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
66.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
67.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种海上风机安装方法，其特征在于，包括：吊装底部设定段数的塔筒节段(1)；从已安装塔筒侧面提升倒立设置的下一节段塔筒节段(1)至已安装塔筒的顶部，将该塔筒节段(1)旋转至与已安装塔筒对接就位，重复该步骤，直至所有的塔筒节段(1)安装完成。2.根据权利要求1所述的海上风机安装方法，其特征在于，所述将该塔筒节段(1)旋转至与已安装塔筒对接就位，包括：将该塔筒节段(1)旋转至与已安装塔筒垂直，利用设在已安装塔筒顶部的拉动组件(4)将该塔筒节段(1)拉动至与已安装塔筒对接就位。3.根据权利要求2所述的海上风机安装方法，其特征在于，所述将该塔筒节段(1)旋转至与已安装塔筒垂直，包括：利用设在该塔筒节段(1)与已安装塔筒之间且位于已安装塔筒侧面的顶升组件(3)将该塔筒节段(1)顶升旋转至与已安装塔筒垂直。4.根据权利要求3所述的海上风机安装方法，其特征在于：在所述利用设在已安装塔筒顶部的拉动组件(4)将该塔筒节段(1)拉动至与已安装塔筒对接就位时，同时利用所述顶升组件(3)顶升该塔筒节段(1)，至该塔筒节段(1)旋转至与已安装塔筒对接就位。5.根据权利要求1所述的海上风机安装方法，其特征在于：所述从已安装塔筒侧面提升倒立设置的下一节段塔筒节段(1)至已安装塔筒的顶部时，使该塔筒节段(1)底口与已安装塔筒顶口平齐。6.根据权利要求1所述的海上风机安装方法，其特征在于，所述直至所有的塔筒节段(1)安装完成后，还包括：从塔筒侧面提升倒立设置的机舱和叶片组合体(7)至塔筒的顶部，将机舱和叶片组合体(7)旋转至与塔筒对接就位。7.根据权利要求6所述的海上风机安装方法，其特征在于，所述将机舱和叶片组合体(7)旋转至与塔筒对接就位，包括：将机舱和叶片组合体(7)旋转至与塔筒呈设定角度，利用设在塔筒顶部的拉动组件(4)将机舱和叶片组合体(7)拉动至与塔筒对接就位。8.根据权利要求6所述的海上风机安装方法，其特征在于，所述从塔筒侧面提升倒立设置的机舱和叶片组合体(7)至塔筒的顶部前，包括：在已安装塔筒侧面组装机舱和叶片组合体(7)。9.一种海上风机安装系统，其特征在于，包括：起重设备，其用于吊装底部设定段数的塔筒节段(1)；升降装置(2)，其设于已安装塔筒侧面，用于提升下一节段塔筒节段(1)至已安装塔筒的顶部；顶升组件(3)，其用于设在已安装塔筒侧面且位于已安装塔筒和下一节段塔筒节段(1)之间，并用于使该塔筒节段(1)旋转至与已安装塔筒对接就位。10.根据权利要求9所述的海上风机安装系统，其特征在于：还包括拉动组件(4)，其用于设在已安装塔筒顶部，并用于将下一节段塔筒节段(1)拉动至与已安装塔筒对接就位。

技术总结
本申请涉及一种海上风机安装方法及安装系统，包括：吊装底部设定段数的塔筒节段；从已安装塔筒侧面提升倒立设置的下一节段塔筒节段至已安装塔筒的顶部，将该塔筒节段旋转至与已安装塔筒对接就位，重复该步骤，直至所有的塔筒节段安装完成。本申请通过先吊装底部的塔筒节段，下一节段塔筒节段倒立设置并从已安装塔筒侧面提升至已安装塔筒的顶部，之后将该塔筒节段旋转至与已安装塔筒对接就位；在起重设备的最大吊装高度范围内的塔筒节段可通过起重设备吊装，而超过起重设备最大吊装高度的塔筒节段通过起重设备吊装到已安装塔筒侧面，降低对起重设备的性能要求，采用常规的起重船即可完成深远海、大容量风电机组的安装作业，降低风机安装成本。低风机安装成本。低风机安装成本。


技术研发人员：毛伟琦 徐毓敏 徐文启 孙国光 白伟 代皓 黄义红 石凯 曾宪仁 何万虎 廖远 程细平 肖圣和 陈文盛 陈登华 金大治
受保护的技术使用者：中铁大桥局集团有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/5/31