一种海上风机安装船及海上风机安装方法与流程

1.本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种海上风机安装船及海上风机安装方法。


背景技术：

2.目前，海上风电技术日益进步且海上风场开发成本日渐降低，海上风电开发已成当下新能源技术开发和利用的主要形式之一。海上风电技术的发展正朝着大型化、大功率化以及深远海方向发展。海上风机结构一般包括叶片、机舱、塔架及基础结构。随着风机大型化的发展，整体化运输与安装需考虑的叶片、机舱以及塔架的重量高达2000吨以上。
3.海上风电机组的安装主要采用两种形式，一种为分段式安装，一种为整体式安装。分段式安装流程通常分为底段塔筒吊装、中下段塔筒吊装、中上段塔筒吊装、顶段塔筒吊装、机舱吊装、叶轮拼装和叶轮吊装等七个步骤，每个风机部件的吊装都需要进行高空作业并通过螺栓连接，且逐件竖立吊装，风机安装船需要按上述步骤完成海上风机的安装后，再进行风电机组的海上调试。整体式安装中，风机叶片、机舱及塔架在岸基完成组装与调试工作，然后装载至施工船，再整体运输至风场海域进行安装。
4.上述两种安装方法中，分段式安装主要采用自升式支腿船站立在海床上进行风机安装，或者是采用坐底船坐落在海床上进行风机安装两种，其中以支腿船居多。由于支腿船配备的吊机的吊重小，吊高低，且支腿船的航速较低，起重作业前后需要完成复杂的插桩、拔桩作业，对作业海况要求较高。因此分段式安装海上作业时间较长，海上作业窗口要求较高。且随着海上风电往深远海方向发展，单个风机水深及装机规模越来越大，对支腿的长度、吊高的要求发生了根本性变化，原有的支腿船及坐底船都将无法满足新增的海上风机的安装需求。整体式安装中，多采用立式运输方式进行拖航。风机立式运输对船舶稳性要求极高，对海况要求高，抗风浪能力低。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提供一种海上风机安装船，运输期间受海况影响较小，抵御风浪能力强，可实现海上风电机组的平稳运输与安装，作业时间短，大大缩短海上风电场建设周期。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种海上风机安装船，用于海上风机各个零部件的运输与安装，所述零部件包括多个塔筒和多个叶片，所述海上风机安装船包括：
8.船体，被配置为装载各所述零部件，所述船体的一侧开设有定位槽，移动所述船体，风机基础能够伸入所述定位槽；
9.安装组件，包括安装支架和锁紧件，所述安装支架转动连接于所述船体，所述锁紧件连接于所述安装支架，用于锁紧所述塔筒，所述锁紧件能够打开；
10.当所述安装支架处于第一安装位置，所述锁紧件锁紧所述塔筒，多个所述叶片呈
放射状依次连接于所述塔筒的顶部，组装形成待安装风机；
11.当所述安装支架处于第二安装位置，所述锁紧件打开，所述待安装风机能够连接于所述风机基础。
12.可选地，还包括驱动组件，所述驱动组件的固定端连接于所述船体，所述驱动组件的输出端连接于所述安装支架。
13.可选地，还包括移动组件，所述移动组件设置于所述船体上，用于所述塔筒的转运。
14.可选地，还包括吊装组件，连接于所述船体，用于所述叶片的吊运与组装。
15.可选地，还包括缓冲器和定位底座，当所述安装支架处于所述第二安装位置时，所述缓冲器连接于所述塔筒的底部，所述定位底座连接于所述风机基础，所述缓冲器与所述定位底座配合，以将所述待安装风机与所述风机基础对正。
16.可选地，还包括限位组件，当所述安装支架处于所述第二安装位置时，所述限位组件的一端连接于所述塔筒的底部，所述限位组件的另一端连接于所述锁紧件或所述安装支架，以对所述塔筒的轴向移动进行限位。
17.可选地，所述安装支架包括支腿和第一支撑梁，所述支腿设置有两个，两个所述支腿对称设置于所述定位槽两侧的所述船体上，且与所述船体转动连接，所述第一支撑梁的两端连接于两个所述支腿，所述锁紧件连接于所述第一支撑梁的中心。
18.可选地，所述安装支架还包括第二支撑梁，所述第二支撑梁与所述第一支撑梁平行且间隔设置，所述第二支撑梁的两端分别连接于两个所述支腿，所述第二支撑梁的中心与所述第一支撑梁的中心共线，所述第二支撑梁的中心连接有所述锁紧件。
19.本发明的另一个目的在于提供一种海上风机安装方法，其受恶劣海况影响较小，可安全、高效并且快速地完成海上风电机组的安装。
20.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
21.一种海上风机安装方法，采用上述的海上风机安装船，海上风机安装方法包括：
22.s100、将海上风机的各个零部件运输至船体上，所述零部件包括多个塔筒和多个叶片；
23.s200、移动所述船体，将安装槽的槽口与风机基础对正；
24.s300、再次移动所述船体，使所述风机基础进入所述安装槽内；
25.s400、安装支架与所述船体的上表面平行，此时所述安装支架处于第一安装位置，将所述塔筒与锁紧件连接，并依次组装多个所述叶片至所述塔筒上，形成待安装风机；
26.s500、转动所述安装支架至与所述船体的上表面垂直，此时所述安装支架处于第二安装位置，打开所述锁紧件，所述待安装风机下滑至与所述风机基础连接；
27.s600、重复步骤s200-s500，依次完成所有海上风机的安装。
28.可选地，在步骤s400中，通过移动组件将所述塔筒转运至与所述锁紧件连接，通过吊装组件将所述叶片吊运至与所述塔筒连接。
29.本发明的有益效果：
30.本发明提供的海上风机安装船用于海上风机各个零部件的运输与安装，海上风机的零部件包括多个塔筒和多个叶片，海上风机安装船包括船体和安装组件。其中，船体被配置为装载各零部件，船体的一侧开设有定位槽，移动船体，风机基础能够伸入定位槽。通过
船舶锚泊系统使定位槽与风机基础对准，并移动船体使风机基础进入定位槽内，进而实现船体与风机基础的精准定位，为后续海上风机的安装提供定位基础。安装组件包括安装支架和锁紧件，安装支架转动连接于船体，锁紧件连接于安装支架，用于锁紧塔筒，锁紧件能够打开；当安装支架处于第一安装位置，锁紧件锁紧塔筒，多个叶片依次连接于塔筒，组装形成待安装风机；当安装支架处于第二安装位置，锁紧件打开，待安装风机能够连接于风机基础。也就是说，该海上风机安装船能够携带多套风机部件，在安装支架处于第一安装位置时，可以在船体上完成待安装风机的组装；在安装支架处于第二安装位置时，将待安装风机与风机基础连接，进而实现待安装风机的安装作业。该海上风机安装船运输期间受海况影响较小，抵御风浪能力强，可实现海上风电机组的平稳运输与安装，作业时间短，大大缩短海上风电场建设周期。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明实施例提供的海上风机安装船的结构示意图；
33.图2是本发明实施例提供的海上风机安装船(安装支架处于第一安装位置)的结构示意图；
34.图3是本发明实施例提供的海上风机安装船(安装支架处于第二安装位置)的结构示意图。
35.图中：
36.100、待安装风机；101、塔筒；102、叶片；200、风机基础；
37.1、船体；11、定位槽；
38.2、安装组件；21、安装支架；22、锁紧件；
39.3、驱动组件；
40.4、移动组件；
41.5、吊装组件；
42.61、缓冲器；62、定位底座；
43.7、限位组件。
具体实施方式
44.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
45.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
46.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
47.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
48.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。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。
49.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
50.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
51.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
52.本实施例提供了一种海上风机安装船，用于海上风机各个零部件的运输与安装，其运输期间受海况影响较小，抵御风浪能力强，可实现海上风电机组的平稳运输与安装，作业时间短，大大缩短海上风电场建设周期。如图1-图3所示，该海上风机安装船包括船体1和安装组件2。
53.具体地，船体1被配置为装载各零部件。海上风机的零部件包括多个塔筒101和多个叶片102。船体1的一侧开设有定位槽11，移动船体1，风机基础200能够伸入定位槽11。通过船舶锚泊系统使定位槽11与风机基础200对准，并移动船体1使风机基础200进入定位槽11内，进而实现船体1与风机基础200的精准定位，为后续海上风机的安装提供定位基础。安装组件2包括安装支架21和锁紧件22，安装支架21转动连接于船体1，锁紧件22连接于安装支架21，用于锁紧塔筒101，锁紧件22能够打开；当安装支架21处于第一安装位置，锁紧件22锁紧塔筒101，多个叶片102呈放射状依次连接于塔筒101的顶部，组装形成待安装风机100；当安装支架21处于第二安装位置，锁紧件22打开，待安装风机100能够连接于风机基础200。示例性地，本实施例中的锁紧件22可选为现有技术中的抱箍，以便于实现塔筒101的锁紧与放开。也就是说，该海上风机安装船能够携带多套风机部件，在安装支架21处于第一安装位置时，可以在船体1上完成待安装风机100的组装；在安装支架21处于第二安装位置时，将待
安装风机100与风机基础200连接，进而实现待安装风机100的安装作业。
54.可选地，如图1所示，安装支架21包括支腿和第一支撑梁，支腿设置有两个，两个支腿对称设置于定位槽11两侧的船体1上，且与船体1转动连接，第一支撑梁的两端连接于两个支腿，锁紧件22连接于第一支撑梁的中心。当支腿与船体1上表面平行时，即安装支架21平放于船体1上，此为安装支架21的第一安装位置，参见图2；当支腿转动至与船体1的上表面垂直时，即安装支架21垂直于船体1，此为安装支架21的第二安装位置，参见图3。当安装支架21处于第一安装位置时，完成待安装风机100的组装，当安装支架21处于第二安装位置时，将待安装风机100竖直立起，以便与风机基础200对正连接。
55.进一步地，继续参见图1-图3，安装支架21还包括第二支撑梁，第二支撑梁与第一支撑梁平行且间隔设置，第二支撑梁的两端分别连接于两个支腿，第二支撑梁的中心与第一支撑梁的中心共线，第二支撑梁的中心连接有锁紧件22。在本实施例中，安装支架21呈门架式结构，第一支撑梁、第二支撑梁和两个锁紧件22能够提高待安装风机100在安装支架21转动时的稳定性。
56.可选地，如图2和图3所示，该海上风机安装船还包括驱动组件3。驱动组件3的固定端连接于船体1，驱动组件3的输出端连接于安装支架21。驱动组件3的输出端能够驱动安装支架21的转动，进而使安装支架21在第一安装位置与第二安装位置之间切换。示例性地，本实施例中的驱动组件3可选为现有技术中的电机、气缸或油缸等驱动件与伸缩杆配合的结构，能够通过控制伸缩杆的伸长与缩短来驱动安装支架21的转动即可。
57.可选地，如图1-图3所示，该海上风机安装船还包括移动组件4。移动组件4设置于船体1上，用于塔筒101的转运。在本实施例中，移动组件4包括多个放置于船体1甲板上的液压小车，液压小车可在甲板上平移和升降，利用多个液压小车的配合将船体1甲板上堆放的塔筒101与叶片102依次转运至安装支架21处，以便于施工人员组装。
58.可选地，继续参见图1-图3，该海上风机安装船还包括吊装组件5。吊装组件5连接于船体1，用于叶片102的吊运与组装。具体地，在本实施例中，吊装组件5为现有技术中常用的船舷吊机，通过船舷吊机将船体1甲板上堆放的叶片102吊运至安装支架21处与塔筒101进行组装。
59.可选地，如图2和图3所示，该海上风机安装船还包括缓冲器61和定位底座62。当安装支架21处于第二安装位置时，缓冲器61连接于塔筒101的底部，定位底座62连接于风机基础200，缓冲器61与定位底座62配合，以将待安装风机100与风机基础200对正。也就是说，当安装支架21处于竖直状态，为了便于将待安装风机100与风机基础200对正，在塔筒101底部连接缓冲器61，同时在风机基础200上安装定位底座62，通过将缓冲器61与定位底座62连接，即可实现待安装风机100与风机基础200的对正连接。示例性地，本实施例中的缓冲器61可选为现有技术中的弹簧缓冲器。
60.可选地，继续参见图2和图3，该海上风机安装船还包括限位组件7。当安装支架21处于第二安装位置时，限位组件7的一端连接于塔筒101的底部，限位组件7的另一端连接于锁紧件22或安装支架21，以对塔筒101的轴向移动进行限位。在本实施例中，限位组件7为限位钢丝绳，在安装支架21处于竖直状态时，限位钢丝绳的一端连接于缓冲器61上，另一端连接于锁紧件22上，以限制塔筒101的轴向滑动。
61.本实施例还提供了一种海上风机安装方法，采用上述的海上风机安装船，可以极
大限度地减少恶劣海况的影响，安全、高效并且快速地完成海上风电机组的运输与安装。
62.海上风机安装方法包括以下步骤：
63.s100、将海上风机的各个零部件运输至船体1上，零部件包括多个塔筒101和多个叶片102。
64.s200、移动船体1，将安装槽的槽口与风机基础200对正。
65.s300、再次移动船体1，使风机基础200进入安装槽内。
66.s400、安装支架21与船体1的上表面平行，此时安装支架21处于第一安装位置，将塔筒101与锁紧件22连接，并依次组装多个叶片102至塔筒101上，形成待安装风机100。
67.s500、转动安装支架21至与船体1的上表面垂直，此时安装支架21处于第二安装位置，打开锁紧件22，待安装风机100下滑至与风机基础200连接。
68.s600、重复步骤s200-s500，依次完成所有海上风机的安装。
69.可选地，在步骤s400中，通过移动组件4将塔筒101转运至与锁紧件22连接，通过吊装组件5将叶片102吊运至与塔筒101连接。
70.具体地，该海上风机安装方法通过船舶锚泊系统使定位槽11与风机基础200对准，并移动船体1使风机基础200进入定位槽11内，进而实现船体1与风机基础200的精准定位，为后续海上风机的安装提供定位基础。安装支架21平放于船体1的甲板上，安装支架21上的两个锁紧件22打开，通过多个移动组件4将甲板上的塔筒101转运至安装支架21处，与锁紧件22连接。锁紧件22闭合，锁紧塔筒101的位置，然后利用吊装组件5将叶片102吊运至塔筒101处完成待安装风机100的组装。待安装风机100组装完成后，在塔筒101底部安装缓冲器61，同时在风机基础200上安装定位底座62。缓冲器61与锁紧件22之间连接限位组件7以限制塔筒101的轴向滑动。在驱动组件3的推动下，安装支架21与待安装风机100转动至竖直状态，在缓冲器61与定位底座62的配合下，待安装风机100底部的法兰与风机基础200上的法兰对齐。解开限位组件7，待安装风机100下降，直至两个法兰完全贴合。施工人员连接好塔筒101底部螺栓后，回收缓冲器61和定位底座62，驱动组件3回缩，安装支架21平放回甲板。船体1移动至下一个机位，重复以上步骤，进行下一台风机的安装。
71.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。