一种海上风力发电机组安装设备的制作方法

本实用新型涉及一种风电安装设备，尤其涉及一种海上风电安装设备。

背景技术：

与陆上风电相比，海上风电具有资源丰富、风速大、风向稳定、不占用土地资源、环境影响小、适用于大规模开发等优势。我国东部沿海海水水深5～20m的海域面积辽阔，10m高度可利用的风能约是陆上的3倍，距离需求大量电能的东部沿海城市较近。但是，海上风电机组的运输及安装施工困难、对风电机组的强度和可靠性要求较高，对风电安装设备提出了更高的要求。

传统海上风电安装设备主要依靠超大型安装船或者超大型浮吊船。目前海上风力发电机组主要以专用安装船为主，其特点是起重能力超强，即可满足安装、又可进行海上打桩。但船体一般较大长度100m以上、型宽40m以上；造价昂贵、数量稀少只有少数大型国有企业拥有。

因此，提供在复杂海洋环境下高效、稳定、安全的吊装设备的设计和制造制约着海上风电安装船的发展。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种与传统安装船臂架起重机不同的安装设备，本实用新型能为海上风电机组的安装提供稳定的安装环境、提高安装效率。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种海上风力发电机组安装设备，包括：船舶系统、定位桩系统、吊装系统；船舶系统包括船体、推进装置；其特征在于：吊装系统采用可升降式塔身，可升降式塔身由若干伸缩节构成，塔身非工作时收缩至航运高度，塔身工作时伸长达到吊装高度。

进一步地，定位桩系统包括船体围阱和定位桩，围阱内设有定位桩，定位桩穿过围阱而向下延伸，定位桩相对于围阱进行上下升降。

进一步地，可升降式塔身由两节塔体构成，包括外塔、内塔。

进一步地，内塔顶部安装有动臂提升装置，动臂提升装置围绕塔身水平回转。

进一步地，动臂提升装置的吊臂进行俯仰，非工作状态时吊臂水平置于船体支撑架上，工作状态时吊臂抬起。

进一步地，吊装系统配置有移动式超起配重装置，配重装置设置于可升降式塔身底部附近，配重装置与吊臂间通过钢缆连接。

进一步地，采用自行式液压模块运输车作为配重装置移动工具，利用底部滚轮沿船体甲板上的圆形导轨移动，配重装置可随上部吊臂同时回转。

进一步地，船体的左右两侧，共对称设置四个定位桩围阱，左侧靠船艏、船艉各一个，右侧靠船艏、船艉各一个，围阱为船体与定位桩固定接触的结构部件。

进一步地，可升降式塔身垂直安装于船体的中心区域，可升降式塔身底部具有轨道式移动装置。

进一步地，平行船体宽度方向安装有轨道，为吊装系统提供安装基础，可升降式塔身下部设置有移动底盘，移动底盘的移动轮设置于轨道上，移动轮与轨道配合安装构成轨道式移动装置。

通过上述方案，本实用新型的有益效果是:安装平台尺寸小、起升高度高、起重量大、造价低等特点，解决了传统依靠超大型、专用安装船造价高、效率低等问题，降低了海上风力发电机组安装的设备成本。

附图说明

图1为船体俯视示意图；

图2为吊装系统预备状态示意图；

图3为吊装系统工作状态示意图

图中：1自航自升式安装平台、2风电机组基座、3围阱、4移动式超起配重装置、5导轨、6动臂提升装置、7支撑架、8定位桩、9内塔、10外塔。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。

如图1-图3所示，一种用于安装海上风力发电机组的新型安装设备，包括：船舶系统、定位桩系统、吊装系统；其中具体包括1自航自升式安装平台、3围阱、4移动式超起配重装置、5轨道、6动臂提升装置、7支撑架、8定位桩、9内塔、10外塔。

自航自升式安装平台采用双层底船体、纵骨架式结构，船艏为生活区，以满足船员日常居住、餐饮、娱乐、医疗等需求；船艉布置推进器，两侧船舷分别布置一个推进器；船艉推进器为船舶提供动力，通过船艉推进器调节船体距离海上风电机组安装基座的距离；安装船航行到指定安装位置后，通过左右船舷两侧的推进器调节船体方向；两侧船舷均设置多个密闭压载水舱，所述密闭压载水舱用于注入或排出压载水。

船体的左右两侧，共对称设置四个定位桩围阱，左侧靠船艏、船艉各一个，右侧靠船艏、船艉各一个，围阱为船体与定位桩相互固定接触的结构部件。

围阱内设有定位桩，定位桩穿过围阱而向下延伸；定位桩的上部为桩身，下部为桩靴；桩身为圆形壳体式结构。

桩身相对于围阱可进行上下升降运动，桩身前后两侧设有齿条，每个围阱中安装若干升降齿轮，升降齿轮对称布置在桩身前后两侧，升降齿轮通过电机经过多级减速箱驱动；升降齿轮与齿条啮合，实现齿轮齿条传动与自锁功能，驱动桩身进行运动；

在齿轮齿条的传动作用下可以实现船体与定位桩的相对运动，从而完成插桩、拔桩、升降船体作业；当船体到指定作业位置时，升降齿轮与齿条传动使定位桩起升和下降，定位桩下降牢固支撑于水底时，可实现船体定位支撑，形成稳定的吊装平台，吊装结束后，定位桩起升，船体浮于水面，可进行自由航行。

船体的位于四个定位桩围阱的中心区域船体甲板，平行船体宽度方向安装有两条轨道，为吊装系统提供安装基础。所述的吊装系统下部设置有移动底盘，移动底盘下部的移动轮设置于轨道上，移动轮与轨道配合安装构成轨道式移动装置。轨道式移动装置可在空载时移动起重装置、降低作业半径、减小起重装置结构尺寸。

移动底盘上安装于可升降式塔身，可升降式塔身由两节垂直塔体构成，外塔高度22m、内塔高度22m，升高后总塔身高度42m；采用该种结构塔身在升高后满足风机安装要求、塔身降低后满足航行要求。可升降式塔身的收缩采用液压驱动或钢索牵引方式。

内塔顶部安装有动臂提升装置，动臂提升装置可围绕塔身水平回转，进行吊装作业。

如图2所示的为吊装系统预备状态，其中内塔缩回外塔内，吊臂水平支撑于船艉的支撑架上，在船体航行时用于稳定吊装系统。

如图3所示的为吊装系统工作状态，内塔升高后，吊臂升起至工作位，通过吊臂回转和俯仰进行设备吊装。

吊装系统配置有移动式超起配重装置，将配重装置设置于可升降式塔身底部平面附近，配重装置与吊臂间通过钢缆连接提供吊装配重；使用自行式液压模块运输车(spmt)作为配重装置移动工具，自行式液压模块运输车利用底部滚轮沿船体甲板上的圆形轨迹移动，在上部动臂提升装置围绕塔身水平回转时，自行式液压模块运输车跟随进行圆形轨迹移动，从而保证配重装置可随上部吊臂同时回转，大大降低了吊装作业上的倾覆力矩，极大的改善了塔身受力情况。

就位及离位工况：安装船到达海上风电机组安装基座后，桩靴插入水底泥面一定深度，起升船体至距离海平面一定安全气隙，将海水注入压载水舱进行压载作业，通过压载作业，使桩靴能够承担船体自身载荷以及风、浪、流等环境载荷作用在船体、定位桩和相关设备上产生的横向力和力矩，为风电机组的安装提供稳定的安装环境；吊装作业完成后，进行下降船体至海平面，将桩靴拔出泥面并收回，继而实现返航或到下一个指定作业区域。

吊装工况：此工况下双节塔体升高至工作高度，吊臂仰起。空载时利用移动底盘水平移动就位，通过上部吊臂回转、俯仰进行吊装。吊装结束后，双节塔体回缩，吊臂水平放置于支撑架上进行固定。

该设备总体参数：总长：70m，型宽：26m，型深：6.5m，设计吃水：4.5m，甲板面积：1448m²，桩腿长度：80m，桩腿直径：2.5m，起重能力：600t，适用水深：≤40m，适用浪高：1.5m，适用风速：10m/。

1.采用伸缩塔身升高后满足风机安装要求、塔身降低后满足航行要求；采用该种结构平台船总体尺寸可由100m以上缩短至70m，大大降低了平台船的费用；

2.轨道式移动装置可在空载时移动起重装置、降低作业半径、减小起重装置结构尺寸；

3.移动式超起配重装置：使用spmt作为配重装置移动工具，可随起重装置上部回转，大大降低了吊装作业上的倾覆力矩，极大的改善了塔身受力情况。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的解释，并不用于限制本实用新型，尽管对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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