CN111188324A - 一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，主船体、桩靴、及桩腿下段在船台合拢，采用气囊下水，下水后分别浮态合拢普通固桩架以及绕桩固桩架，再分别浮态合拢桩腿中段和桩腿上段；本发明通过合理规划建造工艺，采用固桩架和桩腿下水后浮态合拢工艺，相比船坞建造下水方式，能将建造周期缩短到12个月，极大提高了建造效率；同时，通过合理的工装及海上合拢技术，减少了吊装周期，节约了大量的重吊船租赁费用，经济划算。
Description
技术领域
本发明涉及造船领域，具体涉及一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺。
背景技术
海上风电安装平台主尺度大，特别是宽度，一般都是30~40米，桩腿长度一般也有70~90米，大部分自升式平台都是采用船坞或者浮船坞制造，平台主船体合拢，升降系统全部安装到位后才下水，此工艺对船厂硬件要求较高，费用也高，只有大型船厂才有条件实施，一般中小型船厂并不适用；而且海上风电安装平台的建造周期一般至少需要18个月，制造时间较长，建造效率低；以上问题亟需解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，通过合理规划建造工艺，提高了建造效率，减少了吊装周期，节约了大量的重吊船租赁费用，经济划算。
为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：本发明的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其创新点在于包括以下步骤：
（1）桩腿分节建造：四根桩腿结构相同，将其中三根桩腿分为上下两段分别制作，且另一根桩腿分为上中下三段分别制作，并保证其精度；
（2）制作预合拢工装：预合拢工装包括上连接板、上加强肘板、下连接板、下加强肘板和连接螺栓；上加强肘板与上连接板的一侧面垂直焊接，且下加强肘板与下连接板的一侧面垂直焊接，再将上连接板的另一侧面与下连接板的另一侧面并列贴合，并通过连接螺栓锁紧固定；
（3）桩腿预合拢工艺：将每根桩腿的各分段分别依次平躺放置在对应组队滚轮架上，再将每根桩腿的各分段分别预合拢并调整控制其精度，保证每根桩腿均满足精度要求后，在每根桩腿的合拢焊缝处分别沿其圆周方向均布设于四套预合拢工装；保证每套预合拢工装的上加强肘板只与上一个桩腿分段焊接，下加强肘板只与下一个桩腿分段焊接，且上连接板和下连接板均不与桩腿分段焊接；然后将连接螺栓松开，使得每个桩腿的各分段分开；
（4）桩靴与主船体船台合拢工艺：将桩靴布置在船台正确位置，调整桩靴基线平行于水平面，再调整桩靴与主船体的桩井分段同心，且二者之间不焊接；
（5）桩腿下段船台合拢工艺：将每根桩腿下段分别通过主船体的桩井分段吊入，并将每根桩腿下段分别与对应的桩靴焊接，然后将每根桩腿下段分别通过固定马板临时牢固固定在主船体上；当主船体达到下水状态时即可通过气囊下水；
（6）固桩架浮态合拢工艺：平台下水后，用拖轮将平台拖至码头附近并安全系泊好；在主船体的桩井分段做好十字标靶，并在普通固桩架以及绕桩固桩架上分别做好十字标靶，所有十字标靶应在下水前做好；然后使用浮吊分别安装普通固桩架和绕桩固桩架，保证普通固桩架或绕桩固桩架的十字标靶与主船体的桩井分段十字标靶在同一竖直位置时，即表明普通固桩架和绕桩固桩架均已安装到位；
（7）普通固桩架上的桩腿浮态合拢工艺：上下分段的三根桩腿分别安装在对应普通固桩架上，待普通固桩架海上浮态合拢完毕后，启用普通固桩架内部的油缸及插销锁死对应桩腿下段和桩靴，调整平台浮态，保证合拢位置处于水平状态；然后使用重吊船将桩腿上段吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装锁紧，此时桩腿的精度已达到岸上桩腿预合拢状态的精度，然后将桩腿的上下分段进行焊接合拢，焊接完毕后，再装焊插销盒；其余两根桩腿同样的进行焊接合拢；
（8）绕桩固桩架上的桩腿浮态合拢工艺：上中下分段的桩腿安装在绕桩固桩架上，待绕桩固桩架海上浮态合拢完毕后，启用绕桩固桩架内部的油缸及插销锁死桩腿下段和桩靴，调整平台浮态，并保证合拢位置处于水平状态；然后在绕桩固桩架顶上合拢安装绕桩起重机A字架平台；然后使用重吊船将桩腿中段吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装锁紧，再使用重吊船将桩腿上段吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装锁紧，此时桩腿的精度已达到岸上桩腿预合拢状态的精度，然后分别将桩腿的上中下分段进行焊接合拢，焊接完毕后，再装焊插销盒。
优选的，在所述步骤（1）中，上下分段的三根桩腿分别安装在对应的普通固桩架上，且其合拢缝位置均设置在普通固桩架顶上1.5米处；上中下分段的桩腿安装在绕桩固桩架上，且其合拢缝位置分别设置在绕桩固桩架顶上1.5米处以及绕桩起重机A字架平台上方1.5米处。
优选的，在所述步骤（1）中，每根桩腿的筒体直径均为3600mm，圆度偏差均不大于2mm，全长绕曲度均不大于30mm，长度偏差均不大于50mm。
优选的，在所述步骤（3）中，每根桩腿合拢口附近的插销盒均不安装。
优选的，在所述步骤（4）中，平台主船体在船台上布置时需保证其基线平行于水平面；桩靴最上端与相应位置船台底板之间的间隙为300mm；桩靴的筒体中心线与主船体的桩井分段筒体中心线重合，并保证桩靴的筒体上口水平度不大于2mm。
优选的，在所述步骤（6）中，十字标靶采用槽钢制作，打好样冲后，槽钢呈90°均布设置在主船体的桩井分段筒体四周，以及设置在普通固桩架和绕桩固桩架的侧壁和顶部。
优选的，在所述步骤（6）中，普通固桩架或绕桩固桩架的筒体中心线与主船体的桩井分段筒体中心线之间的偏差均不大于5mm，且保证合拢位置处于水平状态。
优选的，在所述步骤（7）中，前一根桩腿的预合拢工装锁紧后，将该桩腿的上下分段进行点焊合拢，点焊完成后重吊船即可松钩，并进行下一根桩腿的合拢吊运作业，同时可继续对前一根桩腿的上下分段进行焊接作业。
本发明的有益效果：本发明通过合理规划建造工艺，采用固桩架和桩腿下水后浮态合拢工艺，相比船坞建造下水方式，能将建造周期缩短到12个月，极大提高了建造效率；同时，通过合理的工装及海上合拢技术，减少了吊装周期，节约了大量的重吊船租赁费用，经济划算。
附图说明
为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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。
图1为本发明一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺中普通固桩架桩腿的安装流程示意图。
图2为本发明一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺中绕桩固桩架桩腿的安装流程示意图。
图3为本发明一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺的工装布置图。
图4为图3中A-A示意图。
图5为图3中B-B示意图。
其中，1-桩腿；2-预合拢工装；3-上连接板；4-下连接板；5-上加强肘板；6-下加强肘板；7-主船体的桩井分段；8-桩靴；9-固定马板；10-桩腿下段；11-普通固桩架；12-桩腿上段；13-绕桩固桩架；14-绕桩起重机A字架平台；15-桩腿中段。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，主船体、桩靴8、及桩腿下段10在船台合拢，采用气囊下水，下水后分别浮态合拢普通固桩架11以及绕桩固桩架13，再分别浮态合拢桩腿中段15和桩腿上段12；如图1~5所示，具体实施步骤如下：
（1）桩腿1分节建造：四根桩腿1结构相同，将其中三根桩腿1分为上下两段分别制作，且另一根桩腿1分为上中下三段分别制作，并保证其精度；
在上述步骤中，四根桩腿1包含桩靴8长度为95米，其中，上下分段的三根桩腿1分别安装在对应的普通固桩架11上，且其合拢缝位置均设置在普通固桩架11顶上1.5米处；上中下分段的桩腿1安装在绕桩固桩架13上，且其合拢缝位置分别设置在绕桩固桩架13顶上1.5米处以及绕桩起重机A字架平台14上方1.5米处；合拢焊缝的设置位置是基于安全及施工便携性考虑，1.5米的高度不需要搭建脚手架，施工人员可以直接站在固桩架顶上或绕桩起重机A字架平台上进行施工作业，施工安全性和便携性极大提高；
由于桩腿1的精度要求极高，每根桩腿1的筒体直径均为3600mm，圆度偏差均不大于2mm，全长绕曲度均不大于30mm，长度偏差均不大于50mm。
（2）制作预合拢工装2：预合拢工装2包括上连接板3、上加强肘板5、下连接板4、下加强肘板6和连接螺栓；上加强肘板5与上连接板3的一侧面垂直焊接，且下加强肘板6与下连接板4的一侧面垂直焊接，再将上连接板3的另一侧面与下连接板4的另一侧面并列贴合，并通过连接螺栓锁紧固定；
其中，上连接板3和下连接板4的相应位置处均配钻四组螺栓孔，且连接螺栓的规格为M27，8.8级。
（3）桩腿预合拢工艺：将每根桩腿1的各分段分别依次平躺放置在对应组队滚轮架上，再将每根桩腿1的各分段分别预合拢并调整控制其精度，保证每根桩腿1均满足精度要求后，在每根桩腿1的合拢焊缝处分别沿其圆周方向均布设于四套预合拢工装2；保证每套预合拢工装2的上加强肘板5只与上一个桩腿分段焊接，下加强肘板6只与下一个桩腿分段焊接，且上连接板3和下连接板4均不与桩腿分段焊接；然后将连接螺栓松开，使得每个桩腿1的各分段分开；
在上述步骤中，在海上浮态合拢时，只要保证连接螺栓锁紧至与预合拢时一个状态，即可保证此时桩腿的精度也达到岸上预合拢时的精度状态；
每根桩腿1合拢口附近的插销盒均不安装，方便浮态合拢时施工人员可通过插销开孔进入桩腿1的筒体内部进行焊接作业。
（4）桩靴8与主船体船台合拢工艺：将桩靴8布置在船台正确位置，调整桩靴8基线平行于水平面，再调整桩靴8与主船体的桩井分段同心，且二者之间不焊接；
在上述步骤中，由于气囊下水船台均带有坡度，下水船台坡度比为1:80，为了后续桩腿下段10的安装，平台主船体在船台上布置时需保证其基线平行于水平面；
桩靴8最上端与相应位置船台底板之间的间隙为300mm，方便下一步的桩腿下段10合拢；
桩靴8的筒体中心线与主船体的桩井分段7筒体中心线重合，并保证桩靴8的筒体上口水平度不大于2mm。
（5）桩腿下段10船台合拢工艺：将每根桩腿下段10分别通过主船体的桩井分段7吊入，并将每根桩腿下段10分别与对应的桩靴8焊接，然后将每根桩腿下段10分别通过固定马板9临时牢固固定在主船体上；当主船体达到下水状态时即可通过气囊下水；
（6）固桩架浮态合拢工艺：平台下水后，用拖轮将平台拖至码头附近并安全系泊好；在主船体的桩井分段7做好十字标靶，并在普通固桩架11以及绕桩固桩架13上分别做好十字标靶，所有十字标靶应在下水前做好；然后使用浮吊分别安装普通固桩架11和绕桩固桩架13，保证普通固桩架11或绕桩固桩架13的十字标靶与主船体的桩井分段7十字标靶在同一竖直位置时，即表明普通固桩架11和绕桩固桩架13均已安装到位；
在上述步骤中，十字标靶采用槽钢制作，打好样冲后，槽钢呈90°均布设置在主船体的桩井分段7筒体四周，以及设置在普通固桩架11和绕桩固桩架13的侧壁和顶部；
普通固桩架11或绕桩固桩架13的筒体中心线与主船体的桩井分段7筒体中心线之间的偏差均不大于5mm；安装普通固桩架11或绕桩固桩架13时，均应调节平台浮态，且保证合拢位置处于水平状态，此状态更易保证精度，也易于焊接安装。
（7）普通固桩架11上的桩腿1浮态合拢工艺：上下分段的三根桩腿1分别安装在对应普通固桩架11上，待普通固桩架11海上浮态合拢完毕后，启用普通固桩架11内部的油缸及插销锁死对应桩腿下段10和桩靴8，调整平台浮态，保证合拢位置处于水平状态；然后使用重吊船将桩腿上段12吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装2锁紧，此时桩腿1的精度已达到岸上桩腿1预合拢状态的精度，然后将桩腿1的上下分段进行焊接合拢，焊接完毕后，再装焊插销盒；其余两根桩腿1同样的进行焊接合拢；
在上述步骤中，前一根桩腿1的预合拢工装2锁紧后，将该桩腿1的上下分段进行点焊合拢，点焊完成后重吊船即可松钩，极大减少了重吊船的挂钩时间，前一根桩腿1合拢松钩后即可进行下一根桩腿1的合拢吊运作业，此时前一根桩腿1的上下分段焊接合拢作业可同步进行，极大提高了合拢效率，节约了大量的重吊船租赁费用。
（8）绕桩固桩架13上的桩腿1浮态合拢工艺：上中下分段的桩腿1安装在绕桩固桩架13上，待绕桩固桩架13海上浮态合拢完毕后，启用绕桩固桩架13内部的油缸及插销锁死桩腿下段10和桩靴8，调整平台浮态，并保证合拢位置处于水平状态；然后在绕桩固桩架13顶上合拢安装绕桩起重机A字架平台14；然后使用重吊船将桩腿中段15吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装2锁紧，再使用重吊船将桩腿上段12吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装2锁紧，此时桩腿1的精度已达到岸上桩腿1预合拢状态的精度，然后分别将桩腿1的上中下分段进行焊接合拢，焊接完毕后，再装焊插销盒。
在上述步骤中，最后一个普通固桩架11上的桩腿1的上下分段点焊合拢完成后，重吊船即可松钩，并进行绕桩固桩架13上的桩腿1的合拢吊运作业，极大减少了重吊船的挂钩时间，此时最后一个普通固桩架11上的桩腿1的上下分段焊接合拢作业可同步进行，极大提高了合拢效率，节约了大量的重吊船租赁费用。
本发明具有以下有益效果：本发明通过合理规划建造工艺，采用固桩架和桩腿下水后浮态合拢工艺，相比船坞建造下水方式，能将建造周期缩短到12个月，极大提高了建造效率；同时，通过合理的工装及海上合拢技术，减少了吊装周期，节约了大量的重吊船租赁费用，经济划算。
上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。
Claims (8)
1.一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其特征在于包括以下步骤：
（1）桩腿分节建造：四根桩腿结构相同，将其中三根桩腿分为上下两段分别制作，且另一根桩腿分为上中下三段分别制作，并保证其精度；
（2）制作预合拢工装：预合拢工装包括上连接板、上加强肘板、下连接板、下加强肘板和连接螺栓；上加强肘板与上连接板的一侧面垂直焊接，且下加强肘板与下连接板的一侧面垂直焊接，再将上连接板的另一侧面与下连接板的另一侧面并列贴合，并通过连接螺栓锁紧固定；
（3）桩腿预合拢工艺：将每根桩腿的各分段分别依次平躺放置在对应组队滚轮架上，再将每根桩腿的各分段分别预合拢并调整控制其精度，保证每根桩腿均满足精度要求后，在每根桩腿的合拢焊缝处分别沿其圆周方向均布设于四套预合拢工装；保证每套预合拢工装的上加强肘板只与上一个桩腿分段焊接，下加强肘板只与下一个桩腿分段焊接，且上连接板和下连接板均不与桩腿分段焊接；然后将连接螺栓松开，使得每个桩腿的各分段分开；
（4）桩靴与主船体船台合拢工艺：将桩靴布置在船台正确位置，调整桩靴基线平行于水平面，再调整桩靴与主船体的桩井分段同心，且二者之间不焊接；
（5）桩腿下段船台合拢工艺：将每根桩腿下段分别通过主船体的桩井分段吊入，并将每根桩腿下段分别与对应的桩靴焊接，然后将每根桩腿下段分别通过固定马板临时牢固固定在主船体上；当主船体达到下水状态时即可通过气囊下水；
（6）固桩架浮态合拢工艺：平台下水后，用拖轮将平台拖至码头附近并安全系泊好；在主船体的桩井分段做好十字标靶，并在普通固桩架以及绕桩固桩架上分别做好十字标靶，所有十字标靶应在下水前做好；然后使用浮吊分别安装普通固桩架和绕桩固桩架，保证普通固桩架或绕桩固桩架的十字标靶与主船体的桩井分段十字标靶在同一竖直位置时，即表明普通固桩架和绕桩固桩架均已安装到位；
（7）普通固桩架上的桩腿浮态合拢工艺：上下分段的三根桩腿分别安装在对应普通固桩架上，待普通固桩架海上浮态合拢完毕后，启用普通固桩架内部的油缸及插销锁死对应桩腿下段和桩靴，调整平台浮态，保证合拢位置处于水平状态；然后使用重吊船将桩腿上段吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装锁紧，此时桩腿的精度已达到岸上桩腿预合拢状态的精度，然后将桩腿的上下分段进行焊接合拢，焊接完毕后，再装焊插销盒；其余两根桩腿同样的进行焊接合拢；
（8）绕桩固桩架上的桩腿浮态合拢工艺：上中下分段的桩腿安装在绕桩固桩架上，待绕桩固桩架海上浮态合拢完毕后，启用绕桩固桩架内部的油缸及插销锁死桩腿下段和桩靴，调整平台浮态，并保证合拢位置处于水平状态；然后在绕桩固桩架顶上合拢安装绕桩起重机A字架平台；然后使用重吊船将桩腿中段吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装锁紧，再使用重吊船将桩腿上段吊运合拢，并用连接螺栓将预合拢工装锁紧，此时桩腿的精度已达到岸上桩腿预合拢状态的精度，然后分别将桩腿的上中下分段进行焊接合拢，焊接完毕后，再装焊插销盒。
2.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其特征在于：在所述步骤（1）中，上下分段的三根桩腿分别安装在对应的普通固桩架上，且其合拢缝位置均设置在普通固桩架顶上1.5米处；上中下分段的桩腿安装在绕桩固桩架上，且其合拢缝位置分别设置在绕桩固桩架顶上1.5米处以及绕桩起重机A字架平台上方1.5米处。
3.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其特征在于：在所述步骤（1）中，每根桩腿的筒体直径均为3600mm，圆度偏差均不大于2mm，全长绕曲度均不大于30mm，长度偏差均不大于50mm。
4.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其特征在于：在所述步骤（3）中，每根桩腿合拢口附近的插销盒均不安装。
5.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其特征在于：在所述步骤（4）中，平台主船体在船台上布置时需保证其基线平行于水平面；桩靴最上端与相应位置船台底板之间的间隙为300mm；桩靴的筒体中心线与主船体的桩井分段筒体中心线重合，并保证桩靴的筒体上口水平度不大于2mm。
6.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其特征在于：在所述步骤（6）中，十字标靶采用槽钢制作，打好样冲后，槽钢呈90°均布设置在主船体的桩井分段筒体四周，以及设置在普通固桩架和绕桩固桩架的侧壁和顶部。
7.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其特征在于：在所述步骤（6）中，普通固桩架或绕桩固桩架的筒体中心线与主船体的桩井分段筒体中心线之间的偏差均不大于5mm，且保证合拢位置处于水平状态。
8.根据权利要求1所述的一种海上风电安装平台升降系统水上合拢工艺，其特征在于：在所述步骤（7）中，前一根桩腿的预合拢工装锁紧后，将该桩腿的上下分段进行点焊合拢，点焊完成后重吊船即可松钩，并进行下一根桩腿的合拢吊运作业，同时可继续对前一根桩腿的上下分段进行焊接作业。
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