一种筒型基础风电机组的半潜式安装平台及安装方法与流程

1.本技术涉及海洋工程技术领域，具体而言，涉及一种筒型基础风电机组的半潜式安装平台及安装方法。


背景技术：

2.传统的海上风电基础安装模式是在码头基地先行制作风电基础，在码头采用岸吊将风电基础吊运至运输驳船，然后经过运输驳船将风电基础运送至目标海域，等待比较好的海况，使用浮吊船将基础从驳船上吊起，安装在目标位置。
3.近年来随着大容量风电机组的发展，10mw+机型可有效降低征海费用、基础造价、施工吊装、海缆铺设等多项投资成本，成为风电市场的主流机型。由于大容量风电机组的轮毂安装高度普遍在135m以上，这对风电机组安装船机设备性能提出了很高的要求，而目前现有大容量风电机组施工船机设备极为紧俏。
4.随着我国海上风电迅猛发展，潮间带及近海海域多采用大直径单桩、高桩承台基础和导管架基础等固定式基础。若机位点出现岩溶等不良地质情况，桩基础的适用性会大大降低。并且由于施工过程均在海上，受制于海上施工环境影响，很难找到合适的窗口期，另外由于是两种船舶配合施工，受风浪影响，两船存在相对运动，对于吊装挂钩、海绑解除以及安装检测等工序均存在较大的风险性，且不受控制。
5.综上所述，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

6.本技术实施例的目的在于提供一种筒型基础风电机组的半潜式安装平台及安装方法，提前将筒型基础和风电机组组件组拼为成一个整体，以解决深远海筒型基础运输和安装问题。
7.第一方面，提供了一种筒型基础风电机组的半潜式安装平台，包括浮力运载机构、安装甲板、多个限位支柱以及上部限位机构。
8.浮力运载机构包括设于底部的多个浮筒，所述浮筒内设置压载舱，所述压载舱通过调节压载水的容量控制所述浮力运载机构的浮力。
9.安装甲板水平敷设于多个所述浮筒的上部，所述安装甲板的其中一个侧边处设置通槽，所述通槽沿所述安装甲板的厚度方向布置，所述通槽为筒型基础的安装区。
10.多个限位支柱设于所述安装甲板上，且均布于所述通槽的周侧。所述限位支柱沿筒型基础的轴向布置。所述限位支柱向下伸出后在多个所述限位支柱的内侧面形成限位面，所述限位面用于限制筒型基础在沉降过程中发生水平方向的位移。每个所述限位支柱上设置液压气缸，所述液压气缸用于控制所述限位支柱向下伸出的长度。
11.上部限位机构设于所述安装甲板的上表面并向上伸出，包括桁架结构和设于所述桁架结构顶部的抱紧单元，所述抱紧单元用于固定风电机组的顶部。
12.在一种实施方式中，所述抱紧单元包括两段环形抱箍，每段所述环形抱箍通过液
压油缸控制沿所述环形抱箍的周向转动，以使两端所述环形抱箍夹紧或者打开后，对风电机组的上部塔筒进行固定。
13.在一种实施方式中，每段所述环形抱箍上设置辊轮组件702。
14.在一种实施方式中，所述安装甲板上设置助力推进组件，所述助力推进组件用于控制所述安装甲板在水平面内进行定位移动。
15.在一种实施方式中，所述助力推进组件还包括锚泊单元，所述锚泊单元用于在所述安装甲板移动至预定位置后进行定位。
16.在一种实施方式中，所述桁架结构包括多个钢管。
17.在一种实施方式中，所述浮筒为长条形，且所述浮筒的首部及尾部均采用流线型结构。
18.在一种实施方式中，所述浮筒与所述安装甲板之间通过多个立柱连接，远离所述通槽一侧的相邻两个所述立柱之间通过横撑连接。
19.根据本技术的第二方面，还提供了一种筒型基础风电机组的半潜式安装方法，使用如第一方面提供的半潜式安装平台进行安装，包括以下步骤：
20.s1、使用半潜式安装平台将风电机组与海上风电基础于码头或者浅海区安装为一体化结构。
21.s2、半潜式安装平台将风电机组与海上风电基础的一体化结构运输至目标海域并进行抛锚定位。
22.s3、根据目标海域水深情况确定所述筒型基础下潜的预定深度，并通过所述安装平台将所述筒型基础下潜至预定深度。
23.s4、将风电机组与海上风电基础的一体化结构与所述半潜式安装平台分离，所述半潜式安装平台上浮至初始位置，完成风电机组与海上风电基础的一次安装。
24.s5、重复s1至s4，使用所述半潜式安装平台对其余的风电机组及海上风电基础分别进行运输和安装。
25.在一种实施方式中，在步骤s2中，所述半潜式安装平台在运输过程中，吃水位保持在浮筒位置处。
26.在一种实施方式中，在步骤s3中，所述安装平台将所述筒型基础下潜至预定深度时，吃水位保持在立柱位置处。
27.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
28.在本技术的技术方案中，可实现筒型基础及上部风电机组整体拖运和一步式安装，具有耐波性好、作业水深范围广、定位精度高和海上快速安装等优势。在保证施工运输及安装安全稳定的前提下，节省大型吊装船机安装费用，同时减少深远海域的海上施工时间，摆脱筒型基础安装对连续作业施工窗口期的依赖，保证项目工期、降低施工成本。通过提前将筒型基础和风电机组组件组拼为成一个整体，对整体进行运输及下沉安装，以解决深远海筒型基础运输和安装问题。
附图说明
29.图1是本发明实施例的筒型基础风电机组的半潜式安装平台的结构示意图。
30.图2是本发明实施例的筒型基础风电机组的半潜式安装平台中，风电机组和筒型
基础的装配示意图。
31.图3是本发明实施例的筒型基础风电机组的半潜式安装平台中，抱紧单元的结构示意图。
32.图4是本发明实施例的筒型基础风电机组的半潜式安装平台中，辊轮组件的结构示意图。
33.图5是本发明实施例的筒型基础风电机组的半潜式安装方法的流程图。
34.其中，附图标记说明如下：
35.1、浮筒；2、安装甲板；3、通槽；4、限位支柱；5、液压气缸；6、桁架结构；7、抱紧单元；701、环形抱箍；702、辊轮组件702；703、辊轮；704、第一定位孔；705、连接座；8、立柱；9、筒型基础；10、风电机组。
具体实施方式
36.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，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发明中的具体含义。
39.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
40.根据本技术的第一方面，参见图1和图2，首先提供了一种筒型基础风电机组的半潜式安装平台，包括浮力运载机构、安装甲板2、多个限位支柱4以及上部限位机构。
41.浮力运载机构包括设于底部的多个浮筒1。
42.具体的，浮筒1内设置压载舱，通过调节压载舱内的压舱水的容量，控制安装平台的下沉或者上浮，以使本技术适用于水深范围较广的安装环境。浮力运载机构作为本技术的一级升降机构。
43.安装甲板2敷设于多个浮筒1的上部，安装甲板2的其中一个侧边设置通槽3，通槽3为筒型基础9的安装区。
44.具体的，本实施例中包括两个浮筒1，两个浮筒1分别设于通槽3宽度方向的两侧。
45.多个限位支柱4设于安装甲板2上，且均布于通槽3的周侧；限位支柱4沿筒型基础9的轴向布置；限位支柱4向下伸出后在多个限位支柱4的内侧面形成限位面，限位面用于限制筒型基础9在沉降过程中发生水平方向的位移；每个限位支柱4上设置液压气缸5，液压气缸5用于控制限位支柱4向下伸出的长度，控制筒型基础9的沉降。液压气缸5为本技术的二
级升降机构。
46.需要说明的是，本实施例中设置4个限位支柱4。本技术中的每个限位支柱4上海可设置横向锚栓结构，以使每个限位支柱4实现沿筒型基础9半径方向进行移动，以适应不同直径的筒型基础9的固定。
47.上部限位机构设于安装甲板2的上表面并向上伸出，包括桁架结构6和设于桁架结构6顶部的抱紧单元7，抱紧单元7用于固定风电机组10的顶部塔筒，通过上部限位机构的设置，满足大容量风电机组10安装的高度要求。
48.在一种实施方式中，抱紧单元7包括两段环形抱箍701，每段环形抱箍701通过液压油缸控制沿环形抱箍701的周向转动，以使两端环形抱箍701夹紧或者打开后，对风电机组10的上部塔筒进行限位或者纠偏。
49.需要说明的是，环形抱箍701通过液压油缸控制夹紧或者打开，在对风电机组10的上部塔筒进行固定的同时，还能对风机组件的竖直度进行纠偏调节。
50.在一种实施方式中，如图3所示，每段环形抱箍701上设置多个辊轮组件702。通过多个辊轮组件702对风电机组10的上部塔筒进行固定，限制风电机组10的上部塔筒在水平面上发生位移的同时，辊轮组件702还在风电机组10下潜时提供导向的作用，使风电机组10的上部塔筒的外侧面沿辊轮组件702的辊轮703进行滑动。
51.具体的，如图4所示，辊轮组件包括连接座705，连接座705的侧面设置多个第一定位孔704，多个第一定位孔704沿连接座705的长度方向布置，连接座705通过支座与环形抱箍701的上表面固定连接。支座为l型支座，支座的底部与环形抱箍701的上表面焊接，支座的立面上设置两个第二定位孔，根据风电机组10的上部塔筒的直径选取其中两个第一定位孔704与第二定位孔固定连接。连接座705靠近风电机组10一侧设置辊轮703。
52.在一种实施方式中，安装甲板2上设置助力推进组件，助力推进组件用于控制安装甲板2在水平面内进行定位移动。
53.在一种实施方式中，助力推进组件还包括锚泊单元，锚泊单元用于在安装甲板2移动至预定位置后进行定位。
54.在一种实施方式中，桁架结构6包括多个钢管。通过钢管组成的桁架结构6，能够满足大容量风电机组10的安装高度，对大容量风电机组10提供稳固的支撑力。
55.在一种实施方式中，浮筒1为长条形，且浮筒1的首部及尾部均采用流线型结构，以减小半潜式安装平台在航行时受到的海水阻力，提高航速。
56.在一种实施方式中，浮筒1与安装甲板2之间通过多个立柱8连接，远离通槽3一侧的相邻两个立柱8之间通过横撑连接，以进一步提高半潜式安装平台的横向强度。
57.本技术提供的筒型基础风电机组的半潜式安装平台在使用时，将筒型基础9设于通槽3内后，限位支柱4在液压气缸5的作用下向下伸出，伸至筒型基础9的周侧，并通过多个限位支柱4的内侧面对筒型基础9的侧面进行限位固定。随后进行风电机组10的安装，并通过上部限位机构将风电机组10的上部塔筒进行固定。控制浮力运载机构控制半潜式安装平台带动风电机组10与筒型基础9的一体化结构运输至预定位置处后进行下潜，在筒型基础9下潜至预定深度后完成风电机组10与筒型基础9的一体化结构的安装。
58.根据本技术的第二方面，参见图5，还提供了一种筒型基础风电机组的半潜式安装方法，使用如第一方面提供的半潜式安装平台进行安装，包括以下步骤：
59.s1、将风电机组10与海上风电基础于码头或者浅海区安装为一体化结构；
60.具体的，海上风电基础选用吸力筒型基，吸力筒型基础的筒体为底部开口、顶部密封的筒型，选取吸力筒型基础具有很好的适用性。施工方可以在任何的码头将筒型基础9倒运至码头前沿，然后将筒型基础9下水后通过筒型基础9内的气浮压力保持筒型基础9平衡，通过拖轮将筒型基础9运送至半潜式安装平台处，并与半潜式安装平台固定连接。半潜式安装平台连接筒型基础9后将筒型基础9缓慢下潜并固定。
61.随后，将半潜式安装平台于码头丁字型处进行停靠，将风电机组10与筒型基础9安装为一体化结构。
62.s2、半潜式安装平台将风电机组10与海上风电基础的一体化结构运输至目标海域并进行抛锚定位。
63.s3、根据目标海域水深情况确定筒型基础9下潜的预定深度，并通过安装平台将筒型基础9下潜至预定深度。
64.具体的，筒型基础9到达预定深度后控制自身进行缓慢下沉，在筒型基础9底部进入海床泥面以下时，筒型基础9到达设计位置处。
65.s4、将风电机组与海上风电基础的一体化结构与半潜式安装平台分离，半潜式安装平台上浮至初始位置，完成风电机组与海上风电基础的一体化结构的安装。
66.s5、重复s1至s4，使用半潜式安装平台对其余的风电机组及海上风电基础分别进行运输和安装。
67.在一种实施方式中，在步骤s2中，半潜式安装平台在运输过程中，吃水位保持在浮筒1的位置处；较小的吃水可减少平台航行过程中的总阻力。
68.在一种实施方式中，在步骤s3中，半潜式安装平台在下沉安装筒型基础9时吃水位保持在立柱8处，立柱8处较小的水线面面积提高半潜式安装平台的整体耐波性，有利于半潜式安装平台在较差海况下保持稳定。
69.需要说明的是，半潜式安装平台的吃水位通过调整压载舱内的压载水实现。
70.综上所述，本技术可实现筒型基础及上部风电机组整体拖运和一步式安装，具有适用水深范围广、定位精度高和海上快速安装等优势。在保证施工运输及安装安全稳定的前提下，节省大型吊装船机安装费用，同时减少深远海域的海上施工时间，摆脱筒型基础安装对连续作业施工窗口期的依赖，保证项目工期、降低施工成本。本技术在适应水深、可靠性、可维护性以及降低制造和运维成本方面都取得了显著的效果，能够有效的降低海上风电施工成本，尤其在我国施工窗口期紧张的深远海域，其在施工便利性和成本上优势将更加明显。
71.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种筒型基础风电机组的半潜式安装平台，其特征在于，包括：浮力运载机构，包括设于底部的多个浮筒，所述浮筒内设置压载舱，所述压载舱通过调节压载水的容量控制所述浮力运载机构的浮力；安装甲板，水平敷设于多个所述浮筒的上部，所述安装甲板的其中一个侧边处设置通槽，所述通槽沿所述安装甲板的厚度方向布置，所述通槽为筒型基础的安装区；多个限位支柱，设于所述安装甲板上，且均布于所述通槽的周侧；所述限位支柱沿筒型基础的轴向布置；所述限位支柱向下伸出后在多个所述限位支柱的内侧面形成限位面，所述限位面用于限制筒型基础在沉降过程中发生水平方向的位移；每个所述限位支柱上设置液压气缸，所述液压气缸用于控制所述限位支柱向下伸出的长度；上部限位机构，设于所述安装甲板的上表面并向上伸出，包括桁架结构和设于所述桁架结构顶部的抱紧单元，所述抱紧单元用于固定风电机组的顶部。2.根据权利要求1所述的筒型基础风电机组的半潜式安装平台，其特征在于，所述抱紧单元包括两段环形抱箍，每段所述环形抱箍通过液压油缸控制沿所述环形抱箍的周向转动，以使两端所述环形抱箍夹紧或者打开后，对风电机组的上部塔筒进行固定。3.根据权利要求2所述的筒型基础风电机组的半潜式安装平台，其特征在于，每段所述环形抱箍上设置辊轮组件702。4.根据权利要求1所述的筒型基础风电机组的半潜式安装平台，其特征在于，所述安装甲板上设置助力推进组件，所述助力推进组件用于控制所述安装甲板在水平面内进行定位移动。5.根据权利要求4所述的筒型基础风电机组的半潜式安装平台，其特征在于，所述助力推进组件还包括锚泊单元，所述锚泊单元用于在所述安装甲板移动至预定位置后进行定位。6.根据权利要求1所述的筒型基础风电机组的半潜式安装平台，其特征在于，所述桁架结构包括多个钢管。7.根据权利要求6所述的筒型基础风电机组的半潜式安装平台，其特征在于，所述浮筒为长条形，且所述浮筒的首部及尾部均采用流线型结构。8.根据权利要求7所述的筒型基础风电机组的半潜式安装平台，其特征在于，所述浮筒与所述安装甲板之间通过多个立柱连接，远离所述通槽一侧的相邻两个所述立柱之间通过横撑连接。9.一种筒型基础风电机组的半潜式安装方法，其特征在于，使用如权利要求1-8中任一项所述的半潜式安装平台进行安装，包括以下步骤：s1、使用半潜式安装平台将风电机组与海上风电基础于码头或者浅海区安装为一体化结构；s2、半潜式安装平台将风电机组与海上风电基础的一体化结构运输至目标海域并进行抛锚定位；s3、根据目标海域水深情况确定所述筒型基础下潜的预定深度，并通过所述安装平台将所述筒型基础下潜至预定深度；s4、将风电机组与海上风电基础的一体化结构与所述半潜式安装平台分离，所述半潜式安装平台上浮至初始位置，完成风电机组与海上风电基础的一次安装；
s5、重复s1至s4，使用所述半潜式安装平台对其余的风电机组及海上风电基础分别进行运输和安装。10.根据权利要求9所述的筒型基础风电机组的半潜式安装方法，其特征在于，在步骤s2中，所述半潜式安装平台在运输过程中，吃水位保持在浮筒位置处；在步骤s3中，所述安装平台将所述筒型基础下潜至预定深度时，吃水位保持在立柱位置处。

技术总结
本申请提供一种筒型基础风电机组的半潜式安装平台及安装方法。半潜式安装平台包括浮力运载机构、安装甲板、限位支柱以及上部限位机构。浮筒内设置压载舱，压载舱通过调节压载水的容量控制浮力运载机构的浮力。安装甲板上设通槽，通槽为筒型基础的安装区。限位支柱向下伸出后在多个限位支柱的内侧面形成限位面。抱紧单元用于固定风电机组的顶部。本申请可实现筒型基础及上部风电机组整体拖运和一步式安装，具有适用水深范围广、定位精度高和海上快速安装等优势。在保证施工运输及安装安全稳定的前提下，节省大型吊装船机安装费用，同时减少深远海域的海上施工时间，摆脱筒型基础安装对连续作业施工窗口期的依赖，保证项目工期、降低施工成本。降低施工成本。降低施工成本。


技术研发人员：范荣山 陈鹏飞 丁鑫成 赵银林 李碧波 刘俊峰 许新鑫 倪道俊 黄绍幸 肖瑶瑶 朱彬
受保护的技术使用者：三峡新能源阳江发电有限公司
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/4/5