CN117128140B - 一种筒型基础的整体安装工装以及整体安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筒型基础的整体安装工装，包括吊装桁架、浮运平台和连接索具，吊装桁架由两个分桁架拼接、且中心位置拼接成轴向贯通的安装孔，安装孔位置拼接有环形的抱箍组件，风电机组穿设在安装孔内，且抱箍组件与风电机组塔筒的外壁环向抵接固定，浮运平台为内部中空且顶部开口的浮箱结构，且浮运平台的底侧壁内均填充有压载水，浮运平台的内底部设置有固定底座，固定底座上设有直径可调的环形容置空间，风电机组的筒型基础轴向容置在环形容置空间内，多个连接索具的一端均设置在吊装桁架上、且另一端以绷紧状态分别连接筒型基础和浮运平台。该安装工装能够有效运输筒型基础风电机组整体，并降低其运输和安装成本。

Description

一种筒型基础的整体安装工装以及整体安装方法

技术领域

本发明涉及筒型基础技术领域，尤其涉及一种筒型基础的整体安装工装以及采用该安装工装的筒型基础的整体安装方法。

背景技术

国内外已建成的海上风电项目中，风机基础结构以单桩基础和导管架基础为主，作业方式主要采用大型起重船在海上完成风电机组基础施工，再通过支腿平台安装船进行风机的起吊安装，最后由运输船舶将零部件运输到海上建造的位置，分部施工安装，完成整机调试。这种作业方式不仅定位困难、施工复杂、安装效率低，且施工安装调遣船机多、造价高，还极其依赖海况条件，如无连续良好的海况窗口期，施工作业将受到严重干扰，项目将面临工期滞后影响，并间接提升施工成本。而由于风机基础工程及安装费用约占海上风场建设工程总投资的40％，若风机基础的造价过高，将严重影响海上风电场的规模化开发。

目前，我国大容量风电机组取得了迅猛发展，而大容量风电机组中的10MW+机型可有效降低征海费用、基础造价、施工吊装以及海缆铺设等多项投资成本，因而成为了风电市场的主流机型。现如今，随着筒型基础的使用范围越来越广，风电机组在容量变大的同时，配套的筒型基础的尺寸也越来越大，筒型基础的直径往往达45m以上。而目前市场上适用于大型筒型基础整体运输的施工船则较为稀缺，风电机组现场安装施工工艺复杂，安装技术上也存在一定困难。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够有效运输筒型基础风电机组整体，并降低其运输和安装成本的筒型基础的整体安装工装。

本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种筒型基础的整体安装工装，包括吊装桁架、浮运平台和连接索具，吊装桁架由两个分桁架拼接而成，吊装桁架的中心位置拼接形成轴向贯通的安装孔，安装孔位置拼接有环形的抱箍组件，风电机组穿设在安装孔内，且抱箍组件与风电机组上部塔筒的外壁环向抵接固定，浮运平台为内部中空且顶部开口的浮箱结构，且浮运平台的底侧壁内均填充有压载水，浮运平台的内底部设置有固定底座，固定底座上设有直径可调的环形容置空间，风电机组底部的筒型基础轴向容置在环形容置空间内，多个连接索具的一端均设置在吊装桁架上，且每个连接索具的另一端以绷紧状态分别连接筒型基础和浮运平台。

优选地，抱箍组件包括箍圈和抵接件，箍圈固定在安装孔位置处，多个抵接件环向等间隔设置在箍圈上，抵接件末端的导轮与塔筒抵接。

优选地，固定底座包括米字形底板和滑块，米字形底板平铺设置在浮运平台的内底部，且米字形底板的八个外伸端分别在顶部开设有沿外伸端方向延伸的条形滑槽，滑块能够沿条形滑槽滑动地对应设置在米字形底板外伸端的顶部，滑块上旋设有将滑块固定在米字形底板上的限位螺栓。

优选地，浮运平台的一侧面上设置有对开式自动门。

本发明还提供一种筒型基础的整体安装方法，采用上述的筒型基础的整体安装工装，并包括以下步骤：

S1：将筒型基础的整体安装工装与风电机组连接为一个整体结构；

S2：由拖轮将整体结构从出运码头拖出并浮运至目标机位，在解除整体结构中吊装桁架与浮运平台间连接索具的连接后，通过起重船起吊吊装桁架，使风电机组底部的筒型基础与浮运平台分离，并通过拖轮将浮运平台从风电机组的下方拖离；

S3：之后将风电机组底部的筒型基础与施工船舶上的空压机连通，并控制空压机的持续负压抽吸以及起重船的缓慢下放同时进行，直至风电机组底部的筒型基础深入海床泥面至指定的设计深度；

S4：解除吊装桁架与筒型基础间连接索具的连接，并将吊装桁架拆分为两个分桁架，再由起重船将两个分桁架吊离放置在运输船上。

优选地，步骤S1具体为：

S11：在码头前沿或船坞中将筒型基础吊入浮运平台上固定底座的环形容置空间内，并进行固定；

S12：将风电机组的塔筒、机舱、轮毂以及叶片逐级安装到筒型基础上，形成完整风电机组；

S13：将两个分桁架组对拼接形成套设在风电机组上的吊装桁架，并通过抱箍组件与风电机组上部塔筒的外壁环向抵接固定；

S14：将多个连接索具的一端均设置在吊装桁架上，并使每个连接索具的另一端以绷紧状态分别连接筒型基础和浮运平台。

优选地，步骤S2中，在拖轮将整体结构浮运至目标机位的过程中，筒型基础通过浮运平台以及自身的泵送系统调节吃水深度，并配合拖轮辅助控制风电机组整体的运动姿态。

优选地，在步骤S2中，若起重船起吊吊装桁架的高度较低，则打开浮运平台一侧面的对开式自动门，再通过拖轮将浮运平台从对开式自动门位置拖离风电机组，之后，再关闭对开式自动门。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的筒型基础的整体安装工装能够通过吊装桁架、浮运平台和连接索具与风电机组连接为一体，并依靠浮运平台的自浮能力对风电机组进行浮运，从而能够借助外部船只拉动吊装桁架、浮运平台、连接索具与风电机组的一体式结构，即可实现对筒型基础风电机组整体的运输，而不需要专门调遣运输船舶将零部件运输到海上建造的位置，进行分部施工安装，降低了风电机组的运输和安装成本。

而本发明的筒型基础的整体安装方法则通过采用上述筒型基础的整体安装工装，利用负压沉放的方式实现筒型基础风风电机组的一体化安装，该种安装方式由于海上施工工序少，因此作业需调遣的大型船只少、施工界面少、海况条件依赖度低、可利用作业窗口期长，大幅降低海上通航安全管理风险、最大程度降低海上施工安全风险，从而大幅度降低生产、运输和安装成本，使海上风电场高效、低成本、规模化开发成为可能。

附图说明

图1是本发明实施例中，筒型基础的整体安装工装的，第一使用状态示意图。

图2是本发明实施例中，筒型基础的整体安装工装的，第二使用状态示意图。

图3是本发明实施例中，筒型基础的整体安装工装上，吊装桁架的结构示意图。

图4是本发明实施例中，筒型基础的整体安装工装上，浮运平台的结构示意图。

图5是本发明实施例中，筒型基础的整体安装工装上，固定底座的滑块部分细节放大图。

其中，附图标记说明如下：

1、吊装桁架 63、导轮

2、浮运平台 7、风电机组

21、绑扎卡环 71、塔筒

22、对开式自动门 72、筒型基础

3、连接索具 8、固定底座

4、分桁架 81、米字形底板

5、安装孔 82、滑块

6、抱箍组件 83、条形滑槽

61、箍圈 84、限位螺栓

62、抵接件

具体实施方式

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。

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。

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，或一体式连接；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。

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。

参见图1至图4，本实施例提供一种筒型基础的整体安装工装，包括吊装桁架1、浮运平台2和连接索具3，吊装桁架1由两个分桁架4拼接而成，吊装桁架1的中心位置拼接形成轴向贯通的安装孔5，安装孔5位置拼接有环形的抱箍组件6，风电机组7穿设在安装孔5内，且抱箍组件6与风电机组7上部塔筒71的外壁环向抵接固定，浮运平台2为内部中空且顶部开口的浮箱结构，且浮运平台2的底侧壁内均填充有压载水，浮运平台2的内底部设置有固定底座8，固定底座8上设有直径可调的环形容置空间，风电机组7底部的筒型基础72轴向容置在环形容置空间内，多个连接索具3的一端均设置在吊装桁架1上，且每个连接索具3的另一端以绷紧状态分别连接筒型基础72和浮运平台2。

本实施例的筒型基础的整体安装工装能够通过吊装桁架1、浮运平台2和连接索具3与风电机组7连接为一体，并依靠浮运平台2的自浮能力对风电机组7进行浮运，从而能够借助外部船只拉动吊装桁架1、浮运平台2、连接索具3与风电机组7的一体式结构，即可实现对筒型基础风电机组整体的运输，而不需要专门调遣运输船舶将零部件运输到海上建造的位置，进行分部施工安装，降低了风电机组7的运输和安装成本。

较佳地，参见图3，在本实施例中，两个分桁架4拼接而成的吊装桁架1为正六边形的钢桁架结构。

具体地，在本实施例中，两个分桁架4上分别间隔设置有多个吊耳，在使用本实施例的筒型基础的整体安装工装进行筒型基础72的安装施工时，起重船可通过连接两个分桁架4上的吊耳，实现对吊装桁架1的起吊。

进一步地，在本实施例中，两个分桁架4通过螺栓连接固定。

较佳地，在本实施例中，连接索具3包括钢丝绳、张紧棘轮和卸扣，吊装桁架1、浮运平台2以及筒型基础72上均对应设置有系固点，一部分钢丝绳的一端与吊装桁架1上的系固点通过卸扣进行连接、另一端与筒型基础72上的系固点通过卸扣进行连接；另一部分钢丝绳的一端与吊装桁架1上的系固点通过卸扣进行连接、另一端与浮运平台2上的系固点通过卸扣进行连接，且钢丝绳的端部均通过张紧棘轮锁紧，从而使吊装桁架1、筒型基础72以及浮运平台2形成紧密连接的整体。

具体地，参见图4，在本实施例中，吊装桁架1上的系固点为吊装桁架1的架体、浮运平台2的系固点为设置在浮运平台2上的绑扎卡环21、筒型基础72的系固点为设置在筒型基础72顶部的吊耳。

优选地，参见图3，抱箍组件6包括箍圈61和抵接件62，箍圈61固定在安装孔5位置处，多个抵接件62环向等间隔设置在箍圈61上，抵接件62末端的导轮63与塔筒71抵接。导轮63的设置用于稳定风电机组7。

优选地，参见图4和图5，固定底座8包括米字形底板81和滑块82，米字形底板81平铺设置在浮运平台2的内底部，且米字形底板81的八个外伸端分别在顶部开设有沿外伸端方向延伸的条形滑槽83，滑块82能够沿条形滑槽83滑动地对应设置在米字形底板81外伸端的顶部，滑块82上旋设有将滑块82固定在米字形底板81上的限位螺栓84。固定底座8的此种设计形式，可以使固定底座8通过移动滑块82的设置位置而与不同直径的筒型基础72固定连接。

优选地，参见图4，浮运平台2的一侧面上设置有对开式自动门22，以便于筒型基础72的进出。

本实施例还提供一种筒型基础的整体安装方法，采用上述的筒型基础的整体安装工装，并包括以下步骤，结合图1和图2：

S1：将筒型基础的整体安装工装与风电机组7连接为一个整体结构；

S2：由拖轮将整体结构从出运码头拖出并浮运至目标机位，在解除整体结构中吊装桁架1与浮运平台2间连接索具3的连接后，通过起重船起吊吊装桁架1，使风电机组7底部的筒型基础72与浮运平台2分离，并通过拖轮将浮运平台2从风电机组7的下方拖离；

S3：之后将风电机组7底部的筒型基础72与施工船舶上的空压机连通，并控制空压机的持续负压抽吸以及起重船的缓慢下放同时进行，直至风电机组7底部的筒型基础72深入海床泥面至指定的设计深度；

S4：解除吊装桁架1与筒型基础72间连接索具3的连接，并将吊装桁架1拆分为两个分桁架4，再由起重船将两个分桁架4吊离放置在运输船上。

本实施例的筒型基础的整体安装方法则通过采用上述筒型基础的整体安装工装，利用负压沉放的方式实现筒型基础风风电机组的一体化安装，该种安装方式由于海上施工工序少，因此作业需调遣的大型船只少、施工界面少、海况条件依赖度低、可利用作业窗口期长，大幅降低海上通航安全管理风险、最大程度降低海上施工安全风险，从而大幅度降低生产、运输和安装成本，使海上风电场高效、低成本、规模化开发成为可能。此外，两个分桁架4在放置在运输船上后，可循环使用。

需要说明的是，在步骤S1将风电机组7与筒型基础的整体安装工装连接为一个整体结构后，对风电机组7进行调试，并通过调整浮运平台2底侧壁内压载水的填充量，使浮运平台2在托承风电机组7的情况下，仍旧具备自浮能力，待整体结构具备自浮能力后，再通过拖绳将整体结构与拖轮相连，由拖轮将整体结构拖离出运码头。

较佳地，在本实施例中，步骤S4内，由潜水员下水解除吊装桁架1与筒型基础72间连接索具3的连接，并解除吊装桁架1上的螺栓，使吊装桁架1拆分为两个分桁架4。

优选地，步骤S1具体为：

S11：在码头前沿或船坞中将筒型基础72吊入浮运平台2上固定底座8的环形容置空间内，并进行固定；

S12：将风电机组的塔筒71、机舱、轮毂以及叶片逐级安装到筒型基础72上，形成完整风电机组7；

S13：将两个分桁架4组对拼接形成套设在风电机组7上的吊装桁架1，并通过抱箍组件6与风电机组7上部塔筒71的外壁环向抵接固定；

S14：将多个连接索具3的一端均设置在吊装桁架1上，并使每个连接索具3的另一端以绷紧状态分别连接筒型基础72和浮运平台2。

优选地，步骤S2中，在拖轮将整体结构浮运至目标机位的过程中，筒型基础72通过浮运平台2以及自身的泵送系统调节吃水深度，并配合拖轮辅助控制风电机组7整体的运动姿态。

需要说明的是，若筒型基础的整体安装工装与风电机组7在船坞内连接为一个整体结构，则在对风电机组7进行调试后，船坞开闸放水，随着船坞内水位升高，浮运平台2逐渐具备自浮能力；待风电机组7连同浮运平台2处于上浮状态后，通过拖绳将拖轮与风电机组7相连，由拖轮牵引风电机组7拖离船坞；出坞完成后，辅助拖轮通过缆绳与浮运平台2绑扎，辅助控制风电机组7浮运时的运动姿态，而拖轮则将风电机组7缓慢牵引至目标机位。

优选地，在步骤S2中，若起重船起吊吊装桁架1的高度较低，则打开浮运平台2上一侧面的对开式自动门22，再通过拖轮将浮运平台2从对开式自动门22位置拖离风电机组7，之后，再关闭对开式自动门22。

具体地，在本实施例中，先调整浮运平台2的底侧壁内填充的压载水水量，使浮运平台2下降一定高度，再打开浮运平台2一侧面的对开式自动门22，并通过拖轮将浮运平台2从对开式自动门22位置拖离风电机组7。

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。

Claims (6)

1.一种筒型基础的整体安装方法，其特征在于，采用筒型基础的整体安装工装，该筒型基础的整体安装工装包括吊装桁架（1）、浮运平台（2）和连接索具（3），所述吊装桁架（1）由两个分桁架（4）拼接而成，所述吊装桁架（1）的中心位置拼接形成轴向贯通的安装孔（5），所述安装孔（5）位置拼接有环形的抱箍组件（6），风电机组（7）穿设在所述安装孔（5）内，且所述抱箍组件（6）与所述风电机组（7）上部塔筒（71）的外壁环向抵接固定，所述浮运平台（2）为内部中空且顶部开口的浮箱结构，且所述浮运平台（2）的底侧壁内均填充有压载水，所述浮运平台（2）的内底部设置有固定底座（8），所述固定底座（8）上设有直径可调的环形容置空间，所述风电机组（7）底部的筒型基础（72）轴向容置在所述环形容置空间内，多个所述连接索具（3）的一端均设置在所述吊装桁架（1）上，且每个所述连接索具（3）的另一端以绷紧状态分别连接所述筒型基础（72）和所述浮运平台（2），所述浮运平台（2）的一侧面上设置有对开式自动门（22），并包括以下步骤：

S1：将所述筒型基础的整体安装工装与所述风电机组（7）连接为一个整体结构；

S2：由拖轮将所述整体结构从出运码头拖出并浮运至目标机位，在解除所述整体结构中所述吊装桁架（1）与所述浮运平台（2）间连接索具（3）的连接后，通过起重船起吊所述吊装桁架（1），使所述风电机组（7）底部的筒型基础（72）与所述浮运平台（2）分离，并通过拖轮将所述浮运平台（2）从所述风电机组（7）的下方拖离；

S3：之后将所述风电机组（7）底部的筒型基础（72）与施工船舶上的空压机连通，并控制空压机的持续负压抽吸以及起重船的缓慢下放同时进行，直至所述风电机组（7）底部的筒型基础（72）深入海床泥面至指定的设计深度；

S4：解除所述吊装桁架（1）与所述筒型基础（72）间连接索具（3）的连接，并将所述吊装桁架（1）拆分为两个分桁架（4），再由起重船将两个分桁架（4）吊离放置在运输船上。

2.根据权利要求1所述的筒型基础的整体安装方法，其特征在于，在筒型基础的整体安装工装中，所述抱箍组件（6）包括箍圈（61）和抵接件（62），所述箍圈（61）固定在所述安装孔（5）位置处，多个所述抵接件（62）环向等间隔设置在所述箍圈（61）上，所述抵接件（62）末端的导轮（63）与所述塔筒（71）抵接。

3.根据权利要求1所述的筒型基础的整体安装方法，其特征在于，在筒型基础的整体安装工装中，所述固定底座（8）包括米字形底板（81）和滑块（82），所述米字形底板（81）平铺设置在所述浮运平台（2）的内底部，且所述米字形底板（81）的八个外伸端分别在顶部开设有沿外伸端方向延伸的条形滑槽（83），所述滑块（82）能够沿所述条形滑槽（83）滑动地对应设置在所述米字形底板（81）外伸端的顶部，所述滑块（82）上旋设有将所述滑块（82）固定在所述米字形底板（81）上的限位螺栓（84）。

4.根据权利要求1所述的筒型基础的整体安装方法，其特征在于，步骤S1具体为：

S11：在码头前沿或船坞中将筒型基础（72）吊入浮运平台（2）上固定底座（8）的环形容置空间内，并进行固定；

S12：将风电机组的塔筒（71）、机舱、轮毂以及叶片逐级安装到所述筒型基础（72）上，形成完整风电机组（7）；

S13：将两个分桁架（4）组对拼接形成套设在所述风电机组（7）上的吊装桁架（1），并通过抱箍组件（6）与所述风电机组（7）上部塔筒（71）的外壁环向抵接固定；

S14：将多个连接索具（3）的一端均设置在所述吊装桁架（1）上，并使每个所述连接索具（3）的另一端以绷紧状态分别连接所述筒型基础（72）和所述浮运平台（2）。

5.根据权利要求1所述的筒型基础的整体安装方法，其特征在于，步骤S2中，在拖轮将所述整体结构浮运至目标机位的过程中，筒型基础（72）通过浮运平台（2）以及自身的泵送系统调节吃水深度，并配合拖轮辅助控制风电机组（7）整体的运动姿态。

6.根据权利要求1所述的筒型基础的整体安装方法，其特征在于，在步骤S2中，若起重船起吊所述吊装桁架（1）的高度较低，则打开所述浮运平台（2）一侧面的对开式自动门（22），再通过拖轮将所述浮运平台（2）从对开式自动门（22）位置拖离所述风电机组（7），之后，再关闭对开式自动门（22）。