一种新型Spar式风机整机浮运方法

本发明属于海上风电技术领域，涉及一种新型spar式风机整机浮运方法。

背景技术：

随着全球海上风电行业的迅速发展，近海风电开发趋近饱和。水深大于60m的深远海域风速大，持续时间长，风速稳定，潜藏大部分的海上风电资源。对于深远海域风电开发，基础形式以浮式平台为主，包括半潜式(semi-sub)、立柱式(spar)以及张力腿式(tlp)。与其他形式相比spar式平台由于吃水较深、水线面较小，具有恒稳性及良好的水动力性能，且结构相对简单，经济优势显著，在深远海域应用前景广阔。

目前，spar式风机基础大多为单柱式直筒结构，安装方式采用分体式安装。即将风机分成基础、塔筒、机头及叶片四部分，由驳船分别运输至海上建造位置后依次进行安装调试。该种方式存在以下缺陷：1.风机分体运输至远海，需要大型驳船，单机运输成本高；2.海上安装时要用到重型浮吊船、起重船等设备进行辅助，安装成本高；3.海上安装作业操作难度大、安全性差，且有效施工作业窗口期少，施工成本高。

技术实现要素：

本发明目的旨在针对上述问题，提出一种新型spar式风机基础形式，应用该基础可以实现spar式风机的整机运输，该方法施工简便，成功率高，大大降低深远海域风机安装的风险系数和建造成本。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种新型spar式风机基础包括上部基础1、下部基础2、连接轴8。所述上部基础1和下部基础2通过所述连接轴8进行连接，所述连接轴8为90度限位自锁轴。

一种新型spar式风机整机浮运方法，该方法按照如下步骤进行：

(1)陆上预制spar式风机基础，基础分为上部基础和下部基础，通过连接轴进行连接；

(2)在运输安装船的甲板上安装框体结构，所述框体结构由可移动部分和固定部分组成，并设有自动伸缩装置。控制所述自动伸缩装置，可将所述框体结构可移动部分伸出和缩回所述运输安装船的甲板。将连接好的上部基础和下部基础吊装入水，并固定于所述运输安装船的框体结构中；

(3)依次吊装风机塔筒、风机机头以及风机叶片，风机整机组装完成，湿拖浮运至安装场地；

(4)风机到达安装场地前，进行海底锚固基础施工；

(5)锚固基础施工完成后，进行系泊系统施工。所述系泊系统一端与所述锚固基础连接，另一端与设有的浮箱连接，浮于水面；

(6)运输安装船到达指定安装场地后，通过向下部基础2舱内注水压载调节重心位置，压舱水对下部基础形成逆时针回复力矩，使spar风机基础的下部基础缓慢调整至与上部基础同轴位置，平台基础扶正；

(7)扶正后的spar风机基础下部基础与浮于水面的系泊系统一端连接；

(6)spar式风机整机安装完成，通过框体结构的自动伸缩装置将框体结构可移动部分推出甲板，运输安装船沿退出通道退出安装场地。退出完成后，控制自动伸缩装置收回可移动部分。

本发明一种新型spar式风机基础及整机浮运方法的技术效果是，将spar式风机基础分为可绕轴旋转的上、下两部分。利用该种基础形式，整机建造过程中不需要使用大型海上启重设备和吊装设备进行海上作业，减少了大量设备成本。同时，实现了spar式风机的整机一步式运输，相比于传统浮式基础海上风机分体安装工艺，减少海上作业时间，解决海上施工难度大、安全性低以及作业窗口期短等问题。另外，由于风机基础、风机塔筒、风机机头和风机叶片在陆上安装完成后运输过程中保持姿态一致，极大降低了风机组件的损坏风险，从而降低了建造成本。

附图说明

图1本发明中spar式风机整体结构示意图；

图2本发明中spar式风机基础侧视和俯视示意图；

图3本发明中spar式风机浮运过程示意图；

图4本发明中运输安装船及框体结构示意图；

图5本发明中运输安装船退出安装场地过程示意图；

图中1上部基础、2下部基础、3风机塔筒、4风机机头、5风机叶片、6系泊系统、7锚固基础、8连接轴、9运输安装船、10框体结构、11可移动部分、12固定部分、13自动伸缩装置；

具体实施方式

为了进一步了解本发明的发明内容、特点及实施方法，下面配合示意图进行详细阐述。

本发明提供了一种新型spar式风机基础及整机浮运方法。

其具体实施步骤如下：

1、spar式风机基础在陆上进行预制

本发明提供的spar式风机基础直径为5～20m，参见附图1和附图2，分为上部基础1与下部基础2，通过连接轴8进行连接；所述连接轴8为90度限位自锁轴，下部基础2扶正后连接轴自动锁死。

2、spar式风机基础下水

参见图4，运输安装船9上安装有框体结构10。所述框体结构10设置的数量为1～10个，由可移动部分11和固定部分12组成。所述框体结构10上设有自动伸缩装置13，控制所述框体结构的可移动部分11伸出或缩回所述运输安装船9的甲板。

该自动伸缩装置13包括液压臂及安装于运输安装船9的控制器。在安装船9的控制室内可以操作控制器伸出和收回液压臂完成伸缩。

将连接好的上部基础1和下部基础2吊装入水，使所述上部基础1位于所述框体结构10中间。控制自动伸缩装置13，收回所述框体结构的可移动部分11，使所述框体结构10卡住所述上部基础1的下部。

3、依次吊装风机塔筒3、风机机头4以及风机叶片5

在码头对风机其余部分进行整机拼装，利用启重设备依次吊装风机塔筒3、风机机头4以及风机叶片5。拼装完成后spar式风机和运输安装船9的状态参见图3。

由运输安装船9将spar式风机整机拖运至安装场地。

由于筒基础自身的浮力，所述下部基础2在整机拼装以及拖航至安装场地的过程中半浮于水面。

4、海底锚固基础施工

在运输安装船9到达安装场地之前，进行海底锚固基础7的施工。锚固基础7可以采用吸力锚、大抓力海工锚、桩锚等形式。

5、系泊系统施工

锚固基础7施工完成后进行系泊系统6的施工。所述系泊系统6一端与所述锚固基础7连接，另一端与浮箱连接，浮于水面。

6、spar式风机基础扶正

风机到达安装场地后，通过向下部基础2舱内注水压载调节重心位置，压舱水对下部基础2形成逆时针回复力矩，使下部基础2缓慢调整至与上部基础1同轴位置，平台基础扶正，同时连接轴8自锁。

7、风机基础与系泊系统连接

将浮于水面的系泊系统6一端与扶正后的下部基础2连接。

8、运输安装船退出

spar式风机整机安装完成。通过框体结构10的自动伸缩装置13将框体结构的可移动部分11推出甲板，运输安装船9沿退出通道退出安装场地，退出过程示意图参见图5。退出完成后，通过所述自动伸缩装置13收回所述框体结构的可移动部分11。

尽管上面结合示意图对本发明的实施过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅是示意性的，并非限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以衍生出很多的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。