海上风电双船浮托安装装置及方法与流程

本发明涉及海上风电安装，具体是关于一种海上风电双船浮托运载安装装置及方法。

背景技术：

1、随着近海风电资源的大幅度开发，可用于建设新风电场的地理资源逐渐减少，海上风电从近海浅海走向深远海成为主流趋势。与近海风场相比，深远海风速更大、风力更稳定、风能资源更丰富，全球80％的海上风能资源蕴藏在水深60m以上的海域。这就需要更大的风机单机用于海上风能的开发。但是大型风电的深远海安装成本高居不下，已成为制约海上风电向外海更大风区发展，开发更多风能的主要瓶颈。

2、自航自升式风电安装船曾经大幅度提升了海上风电的安装效率，但随着业界对更大风电的期待，以及外海水深增加，地质条件趋向复杂，作业气候窗变窄，建造更大的自升式安装船，赴远海组装风电在技术经济上已经表现出了明显的局限性。因此业界迫切需要海上安装更快捷，船舶资源更容易获得，对固定式风电、不同样式浮式风电更兼容的大型风电安装技术。

3、目前，海上风机的安装普遍采用吊装法，包括分块吊装法和整体吊装法。分块吊装法是将风机整体分为4到5个单元组块，用大型船舶将这些单元运送到指定海域，在海上采用大型起吊船依次起吊各个单元组装固定。由于界面繁多、接口复杂，这种安装方法海上作业时间过长，安装效率过低。受到风机重量尺寸、起吊船起吊能力、可选船舶资源、作业气候窗等因素的制约，采用分块吊装法建设远海风电场，综合安装成本大幅度上升。海上风机整体吊装法先在码头组装风机并进行调试，再利用运输船将组装好的风机运送到海上安装位置，最后利用大型起吊船将风机安置到桩基基础上。由于海上风机的大型化发展，风机高度越来越高，起吊船的起吊高度常常不足以完成安装，制约了该种方法的实施。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种海上风电双船浮托安装装置及方法，能够大幅度缩短海上作业时间，全年具备更长的海上作业窗口期，且安装过程不需要浮吊或者平台吊机辅助，体现出了更高的综合效率。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明所述的海上风电双船浮托安装装置，包括：驳船；风机运载架，包括底部的两个横向甲板支撑框架和上部的两个竖向风机承载桁架，两个所述竖向风机承载桁架与对应的所述横向甲板支撑框架连接，两个横向甲板支撑框架通过底部连接架连接，两个竖向风机承载桁架的上端通过顶部连接架连接，两个横向甲板支撑框架分别搭设在两个所述驳船的前部和尾部；风机塔筒，插设在所述竖向风机承载桁架内，所述风机塔筒底部设置有第一锥形护套；对接悬臂梁组件，两组对接悬臂梁组件分别设置于两个横向甲板支撑框架内；每组对接悬臂梁组件包括两个相对设置的对接悬臂梁，两个对接悬臂梁的相对端部分别设置有半圆形缺口，以使在两个对接悬臂梁对接时，两个半圆形缺口形成整体圆形孔洞，所述圆形孔洞用于容纳带有第一锥形护套的风机塔筒；桩基，设置于所述第一锥形护套的下方，所述桩基上预置有第二锥形护套；卡爪连接器，设置在所述第一锥形护套和所述桩基之间，用于将两者连接在一起。

4、所述的海上风电双船浮托安装装置，优选地，在所述风机塔筒与所述桩基连接时，所述第一锥形护套、所述对接悬臂梁组件和所述第二锥形护套通过若干个连接件锁紧。

5、所述的海上风电双船浮托安装装置，优选地，每组的两个所述对接悬臂梁分别通过液压缸驱动，以向相对方向移动实现对接。

6、所述的海上风电双船浮托安装装置，优选地，卡爪连接器包括母接头和公接头；所述母接头设置于所述第一锥形护套内且露出所述第一锥形护套下部；所述公接头设置于所述桩基的预连接端，在所述带有第一锥形护套的风机套筒运载到位后，所述母接头与所述公接头连接。

7、所述的海上风电双船浮托安装装置，优选地，所述母接头的外壁设置有梯形插块；所述对接悬臂梁的半圆形缺口的内壁设置有第一梯形凹槽，在两个对接悬臂梁对接并承载带有第一锥形护套的风机塔筒时，所述第一梯形凹槽和所述梯形插块配合，以进行限位；所述第二锥形护套的内壁设置有第二梯形凹槽，在两个对接悬臂梁将带有第一锥形护套的风机塔筒运载到位、公接头和母接头连接、对接悬臂梁撤离后，所述第二梯形凹槽与所述梯形插块配合，以进行导向和限位。

8、本发明所述的海上风电双船浮托安装装置的安装方法，包括如下步骤：

9、运载阶段，置于运载架底部的两对悬臂梁依靠液压驱动沿着滑轨伸出，对接后承载风机塔筒，两悬臂梁与风机塔筒底部的第一锥型护套用螺栓连接，形成整体，风机由风机运载架约束，双船用风机运载架形成整体，两台风机塔筒与两套风机运载架通过横向甲板支撑框架集成后从码头上滑移装载到双船上；

10、安装阶段，在安装风机塔筒的桩基上提前布置第二锥形护套与卡爪连接器的公端，通过增加压载水降船，桩基上的卡爪连接器的公端通过对接悬臂梁中间的孔洞上顶卡爪连接器的母端，与风机塔筒底部的第二锥形护套内的卡爪连接器的母端锁住，继续降船，逐步将风机塔筒的载荷换到桩基上；拆卸风机塔筒底部的第一锥形护套与对接悬臂梁之间的连接螺栓，展开悬臂梁，此时在卡爪连接器的约束下，风机塔筒能够在桩基上临时稳定站立；之后，上提桩基上的第二锥型护套，桩基上的第二锥型护套和风机塔筒底部的第一锥形护套配合，两者通过螺栓连接，最后将第一锥形护套与桩基的第二锥形护套之间焊接。

11、所述的安装方法，优选地，在运载阶段，通过梯形插块和第一梯形凹槽的配合，增加风机塔筒的稳定性。

12、所述的安装方法，优选地，在安装阶段，完成风机载荷转换后，通过梯形插块和第二梯形凹槽的配合，以对第二锥形护套进行导向和限位。

13、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

14、本发明通过深远海大型风电双船整体运载、整体浮托安装技术，应用常规船舶资源实施，安装过程不需要浮吊或者平台吊机辅助，大幅度缩短了海上作业时间，具备了更长的海上作业窗口期，大幅度降低了远海风电的安装成本。

技术特征：

1.一种海上风电双船浮托安装装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的海上风电双船浮托安装装置，其特征在于，在所述风机塔筒与所述桩基连接时，所述第一锥形护套、所述对接悬臂梁组件和所述第二锥形护套通过若干个连接件锁紧。

3.根据权利要求1所述的海上风电双船浮托安装装置，其特征在于，每组的两个所述对接悬臂梁分别通过液压缸驱动，以向相对方向移动实现对接。

4.根据权利要求1所述的海上风电双船浮托安装装置，其特征在于，卡爪连接器包括母接头和公接头；所述母接头设置于所述第一锥形护套内且露出所述第一锥形护套下部；所述公接头设置于所述桩基的预连接端，在所述带有第一锥形护套的风机套筒运载到位后，所述母接头与所述公接头连接。

5.根据权利要求4所述的海上风电双船浮托安装装置，其特征在于，所述母接头的外壁设置有梯形插块；

6.一种基于权利要求1-5任一项所述的海上风电双船浮托安装装置的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，在运载阶段，通过梯形插块和第一梯形凹槽的配合，增加风机塔筒的稳定性。

8.根据权利要求6所述的安装方法，其特征在于，在安装阶段，完成风机载荷转换后，通过梯形插块和第二梯形凹槽的配合，以对第二锥形护套进行导向和限位。

技术总结
本发明涉及一种海上风电双船浮托安装装置及方法，装置包括：驳船；风机运载架，包括横向甲板支撑框架和竖向风机承载桁架，两个竖向风机承载桁架与对应的横向甲板支撑框架连接，两个横向甲板支撑框架通过底部连接架连接，两个竖向风机承载桁架的上端通过顶部连接架连接，两个横向甲板支撑框架分别搭设在两个驳船的前部和尾部；风机塔筒，插设在竖向风机承载桁架内，风机塔筒底部设置有第一锥形护套；对接悬臂梁组件，两组对接悬臂梁组件分别设置于两个横向甲板支撑框架内；桩基，设置于所述第一锥形护套的下方，桩基上预置有第二锥形护套；卡爪连接器，设置在第一锥形护套和桩基之间，用于将两者连接在一起。

技术研发人员：段梦兰,王民浩,周镇宇,赵天奉,杨仁杰
受保护的技术使用者：中国海洋工程研究院（青岛）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15