CN119037670A - 应用于张力腿平台的风机在位施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海上风电技术领域，提供一种应用于张力腿平台的风机在位施工方法，包括：基于边浮筒浸没型张力腿平台，其张力腿基础具备压载调节功能且已完成在位回接；将设有吊机的安装平台限位在张力腿平台上方进行初限位；所述安装平台在所述张力腿基础上方初限位就位后，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位；通过安装平台上的吊机进行风机部件的集成安装或者更换的施工作业；完成风机部件的在位集成或者更换后，卸载安装平台，完成施工作业。本发明通过创新型安装及高效更换方法解决深水码头资源限制、海上作业效率和浮式风电高耸工程拖航风险等现场问题。

Description

应用于张力腿平台的风机在位施工方法

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种应用于张力腿平台的风机在位施工方法。

背景技术

当前浮式风电形式以半潜式基础为主，而张力腿基础虽具备用海面小、工程成本低以及风机友好等特点，但由于其超额浮力等运动特点对海上安装、风机集成及大部件更换存在较大挑战。

当前浮式风电风机集成方案比较单一，主要为码头集成，具体利用深水码头将浮式风电基础平台进行临时系泊，经岸基吊车或风机安装船开展风机在位集成后，再进行风机基础一体化拖航及现场回接工序。

传统方案不仅受深水码头资源限制，同时风电基础一体化拖航及回接作业同样存在过程复杂、资源限制、工程风险及费用巨大等综合问题。

风机大部件更换问题虽然为风机在位集成的逆过程，但其带来的一体化回拖，码头拆除等挑战更为巨大，传统方案缺少实际施工经验。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中的至少一个技术问题，提供一种应用于张力腿平台的风机在位施工方法。

为实现上述目的，本发明提供一种应用于张力腿平台的风机在位施工方法，包括：

基于边浮筒浸没型张力腿平台，其张力腿基础具备压载调节功能且已完成在位回接；

将设有吊机的安装平台限位在张力腿平台上方进行初限位；

所述安装平台在所述张力腿基础上方初限位就位后，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位；

通过安装平台上的吊机进行风机部件的集成安装或者更换的施工作业；

完成风机部件的在位集成或者更换后，卸载安装平台，完成施工作业。

根据本发明的一个方面，所述张力腿平台包括：张力腿基础、张力腿、海缆以及风机；

所述张力腿基础包括提供浮力稳性的边浮筒、安装风机塔筒的中心浮筒以及将边浮筒和中心浮筒连接的斜撑和横撑；

所述边浮筒上方设有限位装置，所述限位装置由锥形导向架和锁紧环构成，所述锁紧环支撑在所述边浮筒上，所述锥形导向架支撑在所述锁紧环上。

根据本发明的一个方面，所述安装平台包括：限位基座、升降系统、安装平台本体和吊机；

所述限位基座通过底部限位槽与所述限位装置对应连接；

所述升降系统支撑在所述限位基座上；

所述安装平台本体与所述升降系统连接，通过所述升降系统驱动所述安装平台本体上下往复移动；

所述吊机支撑在所述安装平台本体上；

所述安装平台本体设有避让所述中心浮筒和斜撑的避让空间。

根据本发明的一个方面，所述将设有吊机的安装平台限位在张力腿平台上方进行初限位为：

将安装平台支撑在张力腿平台上方，使限位基座底部的限位槽与张力腿基础上的限位装置对准形成初步卡位限位。

根据本发明的一个方面，所述调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，包括：

通过张力腿平台压载系统调整张力腿平台吃水深度，然后将安装平台底部限位基座固定在张力腿基础边浮筒上部限位装置上，通过锁紧环锁紧安装平台。

根据本发明的一个方面，所述调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，还包括：

通过升降系统将安装平台本体顶升至水面上方便风机部件的在位集成或者更换的高度。

根据本发明的一个方面，所述调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，还包括：

采用张紧式钢索将张力腿基础的中心浮筒与安装平台进行连接限位，使张力腿基础与安装平台能够同步运动。

根据本发明的一个方面，所述卸载安装平台包括：

利用升降系统，将安装平台下降至吃水高度；

通过安装平台调载将限位装置与限位基座解脱分离；

将安装平台移出张力腿平台上方，完成安装平台卸载。

根据本发明的一个方面，还包括：在通过安装平台上的吊机进行风机部件的集成安装或者更换的施工作业时，根据施工作业进程进行张力腿平台压载系统调节。

根据本发明的一个方案，张力腿平台包括：张力腿基础、张力腿、海缆以及风机；张力腿基础包括提供浮力稳性的边浮筒、安装风机塔筒的中心浮筒以及将边浮筒和中心浮筒连接的斜撑和横撑；边浮筒上方设有限位装置，限位装置由锥形导向架和锁紧环构成，锁紧环支撑在边浮筒上，锥形导向架支撑在锁紧环上。如此设置，可以使得在通过限位装置进行限位安装时，可以通过锥形导向架对相应的槽结构进行定位和导向，使得定位安装更加精准高效，然后通过锁紧环上的环形槽将相应的槽结构卡紧，实现锁紧定位，保证整体安装的稳定性和牢固性。

根据本发明的一个方案，安装平台包括：限位基座、升降系统、安装平台本体和吊机；限位基座通过底部限位槽与限位装置对应连接；升降系统支撑在限位基座上；安装平台本体与升降系统连接，通过升降系统驱动安装平台本体上下往复移动；吊机支撑在安装平台本体上；安装平台本体设有避让中心浮筒和斜撑的避让空间。如此设置，可以使得通过限位基座与张力腿基础上的限位装置进行安装固定，以实现安装平台整体在张力腿平台上的安装固定；然后通过升降系统驱动安装平台本体和吊机上下移动以实现精准调节高度实现精准施工。而且，在施工作业的过程中，因为安装平台本体上设置了避让空间，通过避让空间可以有效避让张力腿平台上的中心浮筒和斜撑，有效避免施工作业过程中两个平台之间发生干扰，保证施工作业的流畅和高效。不仅如此，通过吊机可根据张力腿风机塔筒、机头以及叶片部件等运输数量和尺寸要求，对风机部件的区域空间及装载进行调整。

根据本发明的一个方案，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，包括：通过张力腿平台压载系统调整张力腿平台吃水深度，然后将安装平台底部限位基座固定在张力腿基础的边浮筒上部限位装置上，通过锁紧环锁紧安装平台。如此设置，可以使得安装平台整体位置稳定牢靠，保证在施工作业过程中，安装平台整体位置不会发生偏移，保证施工作业的高效进行。

根据本发明的一个方案，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，还包括：通过升降系统将安装平台本体顶升至水面上方便风机部件的在位集成或者更换的高度。升降系统是利用液压升降腿与平台排载配合，将安装平台顶升至水面上适应高度，以便于风机部件安装及大部件更换作业。

根据本发明的一个方案，整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，还包括：采用张紧式钢索将张力腿基础的中心浮筒与安装平台进行连接限位，使张力腿基础与安装平台能够同步运动。如此设置，可以保证安装平台的运动精度，保证在风机部件安装或者更换时的位置准确无误，有效提高施工作业的精度和效率。

根据本发明的方案，本发明基于边浮筒浸没型张力腿平台特性要求，通过限位基座、避让空间、风机部件等客观因素确定适应性安装平台，利用平台压载、升降系统及水面限位保障该安装平台在位安装工序及大部件更换作业。本发明的方法填补了现有技术中海上浮式风电的风机在位集成以及大部件更换的工程空白。同时对比当前主要浮式风电安装方案，本发明通过创新型安装及高效更换方法解决深水码头资源限制、海上作业效率和浮式风电高耸工程拖航风险等现场问题。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的应用于张力腿平台的风机在位施工方法的流程图；

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的张力腿平台的结构布置图；

图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的张力腿基础的结构布置图；

图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的限位装置的结构布置图；

图5示意性表示根据本发明的一种实施方式的安装平台的结构布置俯视图；

图6示意性表示根据本发明的一种实施方式的安装平台的结构布置主视图；

图7示意性表示根据本发明的一种实施方式的限位槽和限位装置连接图；

图8示意性表示根据本发明的一种实施方式的安装平台运动状态图；

图9示意性表示根据本发明的一种实施方式的卸载安装平台图。

具体实施方式

现在将参照示例性实施方式来论述本发明的内容。应当理解，论述的实施方式仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施方式”和“一种实施方式”要被解读为“至少一个实施方式”。

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的应用于张力腿平台的风机在位施工方法的流程图。如图1所示，在本实施方式中，应用于张力腿平台的风机在位施工方法，包括：

基于边浮筒浸没型张力腿平台，其张力腿基础具备压载调节功能且已完成在位回接；

将设有吊机的安装平台限位在张力腿平台上方进行初限位；

安装平台在张力腿基础上方初限位就位后，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位；

通过安装平台上的吊机进行风机部件的集成安装或者更换的施工作业；

完成风机部件的在位集成或者更换后，卸载安装平台，完成施工作业。

基于本发明的上述方案，本发明填补了现有技术中海上浮式风电的风机在位集成以及大部件更换的工程空白，并通过创新型安装及高效更换方法解决深水码头资源限制、海上作业效率和浮式风电高耸工程拖航风险等现场问题。

进一步地，图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的张力腿平台的结构布置图；图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的张力腿基础的结构布置图；

图4示意性表示根据本发明的一种实施方式的限位装置的结构布置图。如图2所示，在本实施方式中，张力腿平台包括：张力腿基础1、张力腿2、海缆3以及风机4；

如图3所示，张力腿基础1包括提供浮力稳性的边浮筒5、安装风机塔筒的中心浮筒6以及将边浮筒和中心浮筒连接的斜撑7和横撑8；

边浮筒5上方设有限位装置9，如图4所示，限位装置9由锥形导向架10和锁紧环11构成，锁紧环11支撑在边浮筒5上，锥形导向架10支撑在锁紧环11上。如此设置，可以使得在通过限位装置9进行限位安装时，可以通过锥形导向架10对相应的槽结构进行定位和导向，使得定位安装更加精准高效，然后通过锁紧环11上的环形槽将相应的槽结构卡紧，实现锁紧定位，保证整体安装的稳定性和牢固性。

进一步地，在本实施方式中，在位回接为张力腿基础拖航到目标场址，通过压排载及现场作业完成张力腿回接和海缆回接状态。

压载调节为便于后续安装平台重量载荷传递和平台稳性，对张力腿基础内部舱室压载水调节控制。

进一步地，图5示意性表示根据本发明的一种实施方式的安装平台的结构布置俯视图；图6示意性表示根据本发明的一种实施方式的安装平台的结构布置主视图；图7示意性表示根据本发明的一种实施方式的限位槽和限位装置连接图。如图5-图7所示，在本实施方式中，安装平台包括：限位基座12、升降系统13、安装平台本体14和吊机15；

限位基座12通过底部限位槽16与限位装置9对应连接；

升降系统13支撑在限位基座12上；

安装平台本体14与升降系统13连接，通过升降系统13驱动安装平台本体14上下往复移动；

吊机15支撑在安装平台本体14上；

安装平台本体14设有避让中心浮筒和斜撑的避让空间17。如此设置，可以使得通过限位基座12与张力腿基础1上的限位装置9进行安装固定，以实现安装平台整体在张力腿平台上的安装固定；然后通过升降系统13驱动安装平台本体14和吊机15上下移动以实现精准调节高度实现精准施工。而且，在施工作业的过程中，因为安装平台本体14上设置了避让空间17，通过避让空间17可以有效避让张力腿平台上的中心浮筒6和斜撑7，有效避免施工作业过程中两个平台之间发生干扰，保证施工作业的流畅和高效。不仅如此，通过吊机15可根据张力腿风机塔筒、机头以及叶片部件等运输数量和尺寸要求，对风机部件的区域空间及装载进行调整。

进一步地，在本实施方式中，将设有吊机15的安装平台限位在张力腿平台上方进行初限位为：

将安装平台支撑在张力腿平台上方，使限位基座12底部的限位槽16与张力腿基础上的限位装置9对准形成初步卡位限位。

进一步地，在本实施方式中，根据张力腿平台主尺度设计，安装平台可采用U型四腿平台或采用V型三腿平台。

进一步地，在本实施方式中，安装平台可配备动力定位系统或由辅助拖轮进行现场施工定位。

进一步地，在本实施方式中，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，包括：

通过张力腿平台压载系统调整张力腿平台吃水深度，然后将安装平台底部限位基座12固定在张力腿基础1的边浮筒5上部限位装置9上，通过锁紧环11锁紧安装平台。如此设置，可以使得安装平台整体位置稳定牢靠，保证在施工作业过程中，安装平台整体位置不会发生偏移，保证施工作业的高效进行。

进一步地，图8示意性表示根据本发明的一种实施方式的安装平台运动状态图。如图8所示，在本实施方式中，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，还包括：

通过升降系统13将安装平台本体14顶升至水面上方便风机部件的在位集成或者更换的高度。

在本实施方式中，升降系统13是利用液压升降腿与平台排载配合，将安装平台顶升至水面上适应高度，以便于风机部件安装及大部件更换作业。

进一步地，在本实施方式中，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，还包括：

采用张紧式钢索将张力腿基础1的中心浮筒6与安装平台进行连接限位，使张力腿基础1与安装平台能够同步运动。如此设置，可以保证安装平台的运动精度，保证在风机部件安装或者更换时的位置准确无误，有效提高施工作业的精度和效率。

进一步地，根据本发明的一种实施方式，本发明的方法还包括：在通过安装平台上的吊机进行风机部件的集成安装或者更换的施工作业时，根据施工作业进程进行张力腿平台压载系统调节。如此设置，可以使得通过张力腿平台压载系统调节主要考虑风机部件转移安装时重量重心转移，利用压载调节实现张力腿基础运动稳性保障。

进一步地，图9示意性表示根据本发明的一种实施方式的卸载安装平台图。如图9所示，在本实施方式中，卸载安装平台包括：

利用升降系统，将安装平台下降至吃水高度；

通过安装平台调载将限位装置与限位基座解脱分离；

将安装平台移出张力腿平台上方，完成安装平台卸载。

根据本发明的上述方案，本发明基于边浮筒浸没型张力腿平台特性要求，通过限位基座、避让空间、风机部件等客观因素确定适应性安装平台，利用平台压载、升降系统及水面限位保障该安装平台在位安装工序及大部件更换作业。本发明的方法填补了现有技术中海上浮式风电的风机在位集成以及大部件更换的工程空白。同时对比当前主要浮式风电安装方案，本发明通过创新型安装及高效更换方法解决深水码头资源限制、海上作业效率和浮式风电高耸工程拖航风险等现场问题。

进一步地，基于本发明的上述方案，以下以一种具体实施例的方式详细说明本发明的技术方案。

实施例1

在某海域某深远海漂浮式风电项目，计划在一座张力腿风电平台上方安装一台15兆瓦级风机，该张力腿基础由三个浸没型边浮筒和一个中心浮筒组成，陆地建造后因深水码头资源限制采用风机海上安装集成，其风机安装方案如下所述：

首先张力腿基础已完成陆地建造，并由拖轮及自带动力系统完成目标场址的拖航及限位，后续将预铺张力腿和动态海缆进行回接及系统调试，在安装平台就位前完成张力腿基础压载舱的安装工况调载。

安装平台出海前已完成底部限位基座的适应性调节及功能性试验，并根据张力腿基础非浸没区域结构空间要求进行避让空间设计，为提升风机在位集成效率，提前将待安装风机部件在平台物料区固定。

其次，由安装平台配备动力定位系统将安装平台精就位，即安装平台启动内部压载调整吃水深度，通过自重将其底部限位基座固定在张力腿基础边浮筒上部限位装置并通过液压辅助插销稳定连接。后续利用安装平台升降系统，将安装平台顶升至水面上适应高度，以便于风机部件安装及大部件更换作业；避免造成升降系统载荷增加，安装平台可根据顶升高度同步排载。为了实现安装平台与张力腿基础的同步运动，需要使用钢索对张力腿基础中心浮筒与安装平台进行限位连接。

完成上述准备工序后，可根据风机集成要求利用安装平台吊机将运输区域的部件稳定转移至张力腿基础的中心浮筒上方进行安装作业；考虑到风机部件在张力腿基础及安装平台的大部件倒运，张力腿基础压载系统将根据重心偏移及整体稳性进行调整。

最后，完成风机在位集成及大部件更换后，安装平台经升降系统操作实现平台整体下降至水面处、通过安装平台压载系统调节实现将限位装置与限位基座解脱分离；后续动力定位系统将安装平台反方向推出张力腿基础上方，进而完成风机在位集成及大部件更换作业。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，包括：

基于边浮筒浸没型张力腿平台，其张力腿基础具备压载调节功能且已完成在位回接；

将设有吊机的安装平台限位在张力腿平台上方进行初限位；

所述安装平台在所述张力腿基础上方初限位就位后，调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位；

通过安装平台上的吊机进行风机部件的集成安装或者更换的施工作业；

完成风机部件的在位集成或者更换后，卸载安装平台，完成施工作业。

2.根据权利要求1所述的应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，所述张力腿平台包括：张力腿基础、张力腿、海缆以及风机；

所述张力腿基础包括提供浮力稳性的边浮筒、安装风机塔筒的中心浮筒以及将边浮筒和中心浮筒连接的斜撑和横撑；

所述边浮筒上方设有限位装置，所述限位装置由锥形导向架和锁紧环构成，所述锁紧环支撑在所述边浮筒上，所述锥形导向架支撑在所述锁紧环上。

3.根据权利要求2所述的应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，所述安装平台包括：限位基座、升降系统、安装平台本体和吊机；

所述限位基座通过底部限位槽与所述限位装置对应连接；

所述升降系统支撑在所述限位基座上；

所述安装平台本体与所述升降系统连接，通过所述升降系统驱动所述安装平台本体上下往复移动；

所述吊机支撑在所述安装平台本体上；

所述安装平台本体设有避让所述中心浮筒和斜撑的避让空间。

4.根据权利要求3所述的应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，所述将设有吊机的安装平台限位在张力腿平台上方进行初限位为：

将安装平台支撑在张力腿平台上方，使限位基座底部的限位槽与张力腿基础上的限位装置对准形成初步卡位限位。

5.根据权利要求4所述的应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，所述调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，包括：

通过张力腿平台压载系统调整张力腿平台吃水深度，然后将安装平台底部限位基座固定在张力腿基础边浮筒上部限位装置上，通过锁紧环锁紧安装平台。

6.根据权利要求3所述的应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，所述调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，还包括：

通过升降系统将安装平台本体顶升至水面上方便风机部件的在位集成或者更换的高度。

7.根据权利要求3所述的应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，所述调整安装平台与张力腿平台之间的连接关系和位置关系，形成安装平台和张力腿平台之间的连接精限位，还包括：

采用张紧式钢索将张力腿基础的中心浮筒与安装平台进行连接限位，使张力腿基础与安装平台能够同步运动。

8.根据权利要求3所述的应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，所述卸载安装平台包括：

利用升降系统，将安装平台下降至吃水高度；

通过安装平台调载将限位装置与限位基座解脱分离；

将安装平台移出张力腿平台上方，完成安装平台卸载。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的应用于张力腿平台的风机在位施工方法，其特征在于，还包括：在通过安装平台上的吊机进行风机部件的集成安装或者更换的施工作业时，根据施工作业进程进行张力腿平台压载系统调节。