海上升压站的制作方法

1.本发明涉及海上风电行业技术领域，特别涉及一种大容量的海上升压站。


背景技术：

2.目前，国内单体容量最大的海上升压站已达1000mw，上部组块重量多在4000吨以上，随着我国海上风电的快速发展，海上风电场离岸距离更远，水深更深，容量也更大，升压站作为海上风机与电网连接的关键设施，其单体容量和重量也越来越大。
3.海上升压站通常包括下部组块及上部组块两部分组成。下部组块用于支撑海上平台部分，海上的上部组块用于承载较大容量的海上升压站。对于较大容量的海上升压站，其所需要的上部组块的承载面积及承重量均较大，则下部组块对应固定在海底的管桩数量也需要相应增加。对于海底的管桩的安装，随着管桩数量的增加施工变得复杂，成本也会增加。因此，传统的海上升压站对于大容量的承载需求的时候，具有较大的施工难度，并且成本也较大。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的在于解决现有技术中所存在的不足，而提供一种便于施工，成本较低的海上升压站。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种海上升压站，包括：
7.支撑组块，所述支撑组块的底部固定设于海底；
8.转接组块，设于所述支撑组块的顶部，所述转接组块的底部与所述支撑组块的顶部相适配连接，所述转接组块的顶部面积大于所述转接组块的底部面积；
9.平台组块，用于承载升压站，所述平台组块的底部与所述转接组块的顶部适配连接，所述平台组块的顶部面积大于所述平台组块的底部面积。
10.进一步地，所述支撑组块包括多个纵向设置的立柱，所述平台组块包括多个纵向设置的平台柱，多个所述平台柱的分布面积大于多个所述立柱的分布面积。
11.进一步地，所述平台柱的数量大于所述立柱的数量。
12.进一步地，所述转接组块包括多个纵向设置的转接柱，所述转接柱与所述立柱对接，所述立柱支撑所述转接柱。
13.进一步地，所述转接组块还包括第一水平支撑层及第二水平支撑层，所述第一水平支撑层与所述第二水平支撑层之间设有多个斜撑，所述斜撑及所述转接柱支撑于所述第一水平支撑层与所述第二水平支撑层之间。
14.进一步地，所述平台组块包括多个平台，所述平台之间相互拼接，相邻的两个所述平台的相邻处分别设置接线盒，所述接线盒之间通过跨接电缆电连接。
15.进一步地，每一所述平台包括多层间隔设置的甲板层，多个所述甲板层包括第一甲板层及第二甲板层，所述第一甲板层位于所述平台组块的底部，所述第二甲板层位于所
述平台组块的顶部。
16.进一步地，所述第一甲板层用于布置公共设施，所述第二甲板层用于布置变压设备，所述第一甲板层的面积小于所述第二甲板层的面积。
17.进一步地，多个所述平台的所述第二甲板层于相互连接的连接处设有连接区，所述连接区用于安装控制保护室模块。
18.进一步地，所述第二甲板层的外侧设有散热区，所述散热区远离所述连接区，且所述散热区设有散热装置，所述散热区为露天。
19.由上述技术方案可知，本发明至少具有如下优点和积极效果：
20.本发明中的海上升压站，能够对4000吨以上的大容量的升压站进行支撑。通过转接组块的转接作用，避免转接组块与支撑组块之间较为复杂的对应操作，同时扩大了转接组块的顶部面积。则转接组块的顶部支撑面积较大，则能够承载较大面积的平台组块。并且，平台组块用于支撑升压站的顶部面积也相对增大，从而可以实现对较大容量的升压站的支撑，便于实施操作，降低成本。
附图说明
21.图1是本发明一实施方式的海上升压站的结构示意图。
22.图2是图1所示的平台组块的第一甲板层的结构分布图。
23.图3是图1所示的平台组块的第二甲板层的结构分布图。
24.图4是图1所示的平台组块的电缆跨接模块示意图。
25.附图标记说明如下：11、支撑组块；111、立柱；113、水平导管；115、斜导管；12、转接组块；121、第一水平支撑层；122、第二水平支撑层；123、转接柱；124、斜撑；13、平台组块；130、平台柱；14、梯道；15、通道；
26.131、第一平台；1311、第一甲板层；1312、第二甲板层；1313、细水雾模块；1315、第一主变压器模块；1316、第一gis模块；1316a、第一高压gis模块；1316b、第一低压gis模块；1317、第一控制保护室模块；1318、蓄电池模块；1319、第一散热模块；131a、第一连接区；131c、第一动力电缆接线盒；131e、第一信号及控制电缆接线盒；131f、第一平台设备监测控制模块；
27.132、第二平台；1320、油罐模块；1321、第一甲板层；1322、第二甲板层；1323、生活用水模块；1324、储藏室及工作休息室模块；1325、第二主变压器模块；1326、第二gis模块；1326a、第二高压gis模块；1326b、第二低压gis模块；1327、第二控制保护室模块；1328、柴发及应急配电设备模块；1329、第二散热模块；132a、第二连接区；132b、低压配电设备模块；132c、动力电缆接线盒及信号；132e、控制电缆接线盒；132f、第二平台设备监测控制模块。
具体实施方式
28.体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，在附图所示的实施例中，方向或位置关系的指示(诸如上、下、左、右、前和后等)仅是为了便于描述本技术和简化描述，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。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.海上升压站由于总重量大，目前一般采用模块式安装、整体式安装及浮托式安装。其中，模块式安装，主要是将升压站划分成多个不同模块，如变压器模块、高压模块、低压模块、控制保护室模块等，各模块于陆地上单独完成安装调试后，再分别运输到现场，进行起吊安装连接。
32.整体式安装，主要是将升压站的上部组块作为整体，在陆地上焊接制造拼装，对设备进行安装、调试后再将整体升压站运输到现场，借助大型海上起重船进行安装。整体式安装模式对海上吊装施工提出了更高的要求。目前，我国能够对2000吨模块进行吊装的海上施工船数量较多，并且租金也相对成较低。但是，对于能够进行4000吨以上模块吊装的海上大型施工船数量极少，并且租金也成数倍的增长。并且，该种大型施工船，一船难求，严重拖后海上施工的安装工期。
33.浮托式安装，主要是将利用大型驳船对升压站的上部组块进行安装。但是，浮托式安装方式的安装难度更大、成本更高。
34.基于上述，为解决大容量海上升压站整体施工困难，以及传统模块化安装工程量较大、导管架主立柱增加的问题，降低安装施工成本，本专利提出一种模块化大容量海上升压站。
35.本实施方式的一种海上升压站。请参阅图1，海上升压站包括支撑组块11、转接组块12及平台组块13。支撑组块11位于底部，用于与海底海床固定。转接组块12设于支撑组块11上方。平台组块13用于承载升压站，平台组块13设于转接组块12的上方。支撑组块11通过转接组块12与平台组块13支撑连接。升压站为较大容量的升压站，其重量可达到4000吨以上。
36.支撑组块11的底部固定设于海底。支撑组块11可以为圆形钢管焊接形成的桁架结构。具体地，支撑组块11包括多个纵向设置的立柱111、横向设置的水平导管113及斜向设置的斜导管115。水平导管113与立柱111之间形成矩形框架，则斜导管115倾斜设置于矩形框架内，以增强支撑组块11的支撑强度。
37.水平导管113设置有两层。每层的多个水平导管113相互拼接，呈矩形方框分布。
38.立柱111的底部固定于海底。立柱111通过海底的钢管桩与海床进行固定连接，立柱111与海底钢管桩之间往往需要通过水下灌浆技术进行固定。钢管桩与导管架之间通过灌浆连接，而由于水下灌浆质量较难检测监测，立柱111与钢管桩之间的灌浆连接是结构的薄弱点。
39.随着海上升压单体容量增大，对于重量增大到4000吨以上的升压站而言，传统的海上升压站的立柱111的数量也会相应增加，传统的立柱111的数量可以增加到8个、12个等。对于立柱111的数量增加，钢管桩数量也会越多，薄弱点也越多，相应的海上施工难度和
成本也越大。
40.具体在本实施方式中，立柱111设置有六根。六根立柱111沿水平导管113形成的矩形方框分布。其中，四根立柱111分别位于该矩形方框的四个顶角处。另有两根立柱111分别设于该方框的两长边方向的中部。即，该矩形方框的长边方向上的两侧边分别分布有三根立柱111。上述六根立柱111形成的支撑组块11的结构稳定，能够实现稳定支撑，能够承载较大重量的负载。
41.在本实施方式中，该支撑组块11能够对4000吨以上的大容量的升压站进行支撑。使用尽量少的立柱111，一方面可以减小对较多个立柱111与海底桩的固定安装的操作难度，另一方面可以减少制作立柱111的物料成本。并且，此处对立柱111的数量并不做限定，只要使用较少数量的立柱111，并能够达到稳定支撑即可。
42.转接组块12设于支撑组块11的顶部。转接组块12实现了由支撑组块11转接到平台组块13。转接组块12的底部与支撑组块11的顶部相适配连接，转接组块12的顶部面积大于转接组块12的底部面积。具体在本实施方式中，转接组块12包括第一水平支撑层121及第二水平支撑层122，第一水平支撑层121位于转接组块12的底部，第二水平支撑层122位于转接组块12的顶部，第二水平支撑层122提供用于支撑平台组块13的支撑面。即，第二水平支撑层122的面积大于第一水平支撑层121的面积。
43.转接组块12包括多个转接柱123及多个斜撑124。转接柱123纵向设置于第一水平支撑层121与第二水平支撑层122之间。转接柱123与立柱111相互对接，立柱111支撑转接柱123。由于在将转接组块12安装于支撑组块11的上方的时候，需要将立柱111与转接柱123的进行准确对接，这个过程需要较复杂的调试，操作较为困难。具体在本实施方式中，转接柱123的数量与立柱111的数量相对应相等。则使用较少数量的立柱111，同样可以减少转接柱123的数量，也可以减少转接柱123与立柱111的对接操作，降低转接组块12的安装难度。
44.斜撑124倾斜支撑于第一水平支撑层121与第二水平支撑层122之间。斜撑124及转接柱123支撑于第一水平支撑层121与第二水平支撑层122之间。斜撑124可以分散压力，增强转接组块12的强度。
45.本实施方式的转接组块12使用较少的转接柱123，避免过多的转接柱123与立柱111的复杂对接操作。并且，转接组块12在使用较少转接柱123的基础上，同时扩大了转接组块12顶部的支撑面。则支撑面较大，则能够承载较重的平台组块13。
46.平台组块13的底部与转接组块12的顶部适配连接，平台组块13的顶部面积大于平台组块13的底部面积。平台组块13的顶部用于支撑升压站。升压站可以包括变压设备及公共设施。
47.平台组块13包括多个纵向设置的平台柱130，多个平台柱130的分布面积大于多个立柱111的分布面积。多个平台柱130呈第一矩形分布，多个立柱111呈第二矩形分布，则第一矩形的面积大于第二矩形的面积。因此，平台组块13的面积得到了增大。
48.由于平台组块13的面积较大，则平台柱130的数量较多，大于立柱111的数量，多个平台柱130以保证平台组块13的稳定性。虽然平台柱130的数量较多，但是无需对应设置相应数量的立柱111，以实现对平台组块13的支撑，，较多的平台柱130也无需与立柱111之间进行相互对接的工作。因此，在增大平台组块13的承载面的面积的基础上，无需对应设置较多的立柱111，节省了立柱111的制作成本，也减少了立柱111与海床固定安装的复杂操作。
49.平台柱130还可以包括底座1301及插杆1302。底座1301开设有插孔，插杆1302可以直接插入至插孔内，与底座1301连接。底座1301可以直接焊接在第二水平支撑层122上。插杆1302固定设置平台组块13的底部，则当插杆1302能够直接插入到底座1301内，即实现了平台组块13与转接组块12的稳定连接。并且，插杆1302设有的尖端，该尖端能够准确、方便地对准插孔，实现快速安装。
50.平台组块13包括多个平台，平台之间相互拼接。请参阅图3，并且，相邻的两平台之间通过钢格栅连接，形成平台之间连通的通道15。
51.将一个平台组块13分成多个相互拼接的平台，则每个平台的重量相对于整个平台组块13的重量得到了大大的减小。因此，如果对重量达到4000吨以上的大容量的升压站而言，分别分布安装在两个平台上。则安装后的平台的重量接近2000吨。则对该平台的吊装工作，可以租用较为常见的吊装施工船，不仅方便租用，并且租金也降低。
52.具体地，平台组块13包括第一平台131及第二平台132。第一平台131及第二平台132相互拼接形成一矩形形状的平台组块13。
53.每一平台包括多层间隔设置的甲板层。第一平台131及第二平台131均包括第一甲板层及第二甲板层。第一甲板层位于平台组块13的底部，第二甲板层位于平台组块13的顶部。第一甲板层与第二甲板层均设有梯道14连接上下甲板层。第一甲板与第二甲板层之间也设有斜撑，可以增强平台的支撑强度。
54.第一甲板层用于布置公共设施。公共设施主要包括油罐模块、暖通设备模块、消防泵房模块、临时休息舱模块、生活水箱模块、细水雾模块、事故油箱模块等辅助模块。公共设施可以多个平台相互共用。公共设施可以为集成化的模块装置，各个模块的占用体积较小，减少公共设施的空间占用。
55.请参阅图2，具体在本实施方式中，第一平台131的第一甲板层1311设置有细水雾模块1313。第二平台132的第一甲板层1321布置有油罐模块1320、生活用水模块1323、储藏室及工作休息室模块1324，及暖通设备模块、消防泵房模块等模块。第一平台131的第一甲板层1311与第二平台132的第一甲板层1321上设置的公共设施，可以供第一平台131与第二平台132相互共用。因此，第一平台131的第一甲板层1311与第二平台132的第一甲板层1321节省了重复的冗余设置，公共设施的占用空间较小。因此，第一甲板层的面积较小，减小升压站的重量及占用空间。
56.第二甲板层用于布置变压设备。第二甲板层的面积大于第一甲板层的面积，可以便于变压设备的布置。第二甲板层能够较高效率的利用了其面积，避免设置多层甲板层。并且，将变压设备布置于同一甲板层上，便于设备之间的控制操作，便于维护。并且，升压设备与公共设施区分设置于两个不同的甲板层，能够便于工作及其他生活等操作的区分，便于合理化管理。
57.因此，本实施方式的平台组块13的自重重量得到较大程度的节约，避免平台组块13的自重较大，增大整个海上升压站的重量，并且节约了平台组块13的制作成本。
58.变压设备主要包括主变压器模块及其配套的开关gis(gas insulation switchgear)模块、控制保护室模块、蓄电池模块、低压配电设备模块、柴发及应急配电设备模块。变压设备为集成模块化装置，其模块化的体积较小，其占用的空间较小。
59.请参阅图3，具体在本实施方式中，第一平台131的第二甲板层1312设置一组第一
主变压器模块1315及其配套的第一gis模块1316、第一控制保护室模块1317、蓄电池模块1318。
60.第一主变压器模块1315可以包括两个或多个，对于不同的电压容量可以设置不同数量的第一主变压器模块1315。
61.第一主变压器模块1315对应配套有第一gis模块1316。第一gis模块1316可以包括第一高压gis模块1316a及第一低压gis模块1316b。例如，第一低压gis模块1316b可以为适配35kv、66kv等范围，第一高压gis模块1316a可以为适配220kv、330kv等范围。
62.两个第一主变压器模块1315位于第二甲板层1312的中部，第一高压gis模块1316a及第一低压gis模块1316b分别设有两第一主变压器模块1315的两侧。第一高压gis模块1316a位于第一平台131的左舷，第一低压gis模块1316b位于第一平台131的右舷。
63.第二平台132的第二甲板层1321也设置一组第二主变压器模块1325及其配套第二gis模块1326，并且还配置有第二控制保护室模块1327、柴发及应急配电设备模块1328、及低压配电设备模块132b。对于不同的变压作用，第二主变压器模块1325可以包括两个或多个。因此，整个海上升压平台通过两个平台上的四个或多个主变压器模块能够实现总容量达到1000mw以上。
64.对应配套的第二gis模块1326可以包括第二高压gis模块1326a及第二低压gis模块1326b。例如，第二高压gis模块1326a可以为适配220kv、330kv等范围，第二低压gis模块1326b可以为适配35kv、66kv等范围。
65.两个第二主变压器模块1325位于第二甲板层1312的中部，第二高压gis模块1326a及第二低压gis模块1326b分别设有两第二主变压器模块1325的两侧。第二高压gis模块1326a位于第二平台132的右舷，第二低压gis模块1326b位于第二平台132的左舷。
66.并且，第一平台131的第一主变压器模块1315及其配套的第一gis模块1316与第二平台132的第二主变压器模块1325及其配套的第二gis模块1326位置之间相互对称设置。并且，第一主变压器模块1315与第二主变压器模块1325之间相互独立，互不影响。则上述设备装置能够较高效率的利用各个空间，保证上述变压设备装置均布置于第二甲板层1312上。第一主变压器模块1315及第二主变压器模块1325均为露天设置，无需在第一主变压器模块1315及第二主变压器模块1325上设置封闭盖，减小第一主变压器模块1315及第二主变压器模块1325的重量及体积。
67.并且，多个平台的第二甲板层于相互连接的连接处设有连接区，多个连接区之间相互聚拢设置。控制保护室模块安装于连接区，控制保护室模块之间相互紧邻设置。
68.平台上的主变压器模块相互独立，平台间无高压跨接电缆，因此，第一平台131的第一主变压器模块1315和第二平台132的第一主变压器模块1325靠近平台的外侧布置。部分站用交流、直流电缆和控制电缆需要在平台间跨接连接，因此该部分公用设备靠近平台的内侧的连接区进行布置。为减少海上电缆连接施工工作量，在相邻的两个平台的相邻的连接区分别设置有跨接的接线盒。跨接接线盒放在第一层平台，将平台间需要跨接的电缆先汇集，连接到接线盒上，待平台在海上拼接后，只需要进行两个接线盒间跨接电缆的连接。
69.接线盒用于两个平台之间需要海上连接的电缆进行接线。每个平台的接线盒可以配置有动力电缆接线盒及信号及控制电缆接线盒。动力电缆接线盒可以用于低压配电、应
急配电、直流配电等。在平台海上拼装之前，每个平台内部的电缆可以提前预装敷设至动力电缆接线盒及信号及控制电缆接线盒，海上安装时，只需要敷设接线盒之间的电缆即可。每个平台配置独立的控制保护室，内设监测及继电保护系统，两个平台之间通过数据通信电缆进行信号传输。
70.请参阅图4，第一平台131配置有第一动力电缆接线盒131c及第一信号及控制电缆接线盒131e。第一动力电缆接线盒131c用于对第一平台131的低压配电、应急配电、直流配电等。第一信号及控制电缆接线盒131e与第一控制保护室模块1317电连接。
71.第二平台132配置有动力电缆接线盒132c及信号及控制电缆接线盒132e。第二动力电缆接线盒132c用于对第二平台132的低压配电、应急配电、直流配电等。第二信号及控制电缆接线盒132e与第二控制保护室模块1327电连接。第一控制保护室模块1317与第二控制保护室模块1327通过第一信号及控制电缆接线盒131e与第二信号及控制电缆接线盒132e海上连接，第一平台131与第二平台132之间进行信号传输。
72.由于第一平台131的连接区131a与第二平台132的连接区132a相互紧邻靠近，第一控制保护室模块1317、与第二控制保护室模块1327均设于连接区内，则方便第一控制保护室模块1317与第二控制保护室模块1327之间相互电缆连接，避免电缆电路缠绕复杂，便于其他设备的布局设置。
73.每个平台配置独立的平台设备监测控制模块，两个平台之间通过数据通信电缆进行信号传输。第一平台131设有第一平台设备监测控制模块131f，第二平台132设有第二平台设备监测控制模块132f。第一平台131与第二平台132之间通过第一信号及控制电缆接线盒131e与第二信号及控制电缆接线盒132e的数据线缆连接，进行信号传输控制。
74.低压配电设备模块132b、柴发及应急配电模块1318位于第二平台132，第一平台131和第二平台132上配置足够数量的低压交流配电箱和应急电源配电箱，用于每个平台内用电设备的供电。
75.蓄电池模块1318位于第一平台131，第一平台131和第二平台132上配置足够数量的直流配电箱，用于平台内用电设备的供电。
76.蓄电池模块1318、低压配电设备模块132b与柴发及应急配电模块1318为多个平台的公用设备。低压配电设备模块132b及柴发及应急配电设备模块1328设置于第二平台132的第二连接区132a内。蓄电池模块1318设置于第一平台131的第一连接区131a内，则蓄电池模块1318、柴发及应急配电设备模块1328低压配电设备模块132b位于第一平台131与第二平台132相互连接处，方便与各个平台电连接，减少海上电缆连接施工工作量。并且，蓄电池模块1318、柴发及应急配电设备模块1328可以提高海上升压站的应急应对能力。
77.因此，第一平台131和第二平台132通过接线盒完成动力电缆和信号及控制电缆的连接，可以达到调节控制第一平台131与第二平台132协同工作的目的。
78.第二甲板层还包括安装有散热模块的散热区，散热区远离连接区，且散热区位于第二甲板层的外侧。多个平台的散热区之间相互分散设置。散热区相互分散设置，便于各个散热装置较快散热。
79.散热区为露天。散热模块可以设有散热片。散热片在露天情况下，能够较好的进行散热。并且，散热区位于第二甲板层的外侧，散热模块产生的热量可以尽快散发到第二甲板层的外侧，避免较多热量进入至第二甲板层的内部，对仪器设备产生过热影响。
80.并且，第二甲板层于主变压器模块及散热模块周围布置有防火隔墙，防火隔墙能够增强平台组块13的安全性，以及保护工作人员安全。
81.具体在本实施方式中，第一平台131设有第一散热模块1319，第二平台132设有第二散热模块1329。第一散热模块1319与第二散热模块1329分别对应分别设于平台组块13的船首及船尾位置。并且，第一散热模块1319可以设有两个，分别对应两个第一主变压器模块1315。第二散热模块1329可以设有两个，分别对应两个第二主变压器模块1325。
82.并且，变压设备布置于第二甲板层上，第二甲板层的面积大于第一甲板层的面积，可以便于变压设备的布置。第二甲板层最高效率的利用了其面积，避免设置多层甲板层。并且，将变压设备布置于同一甲板层上，便于设备之间的控制操作，便于维护。因此，本实施方式的平台组块13的自重重量得到较大程度的节约，避免平台组块13的自重较大，增大整个海上升压站的重量，并且节约了平台组块13的制作成本。
83.以上各实施例只是结构的举例性说明，各实施例中的结构之间并非固定搭配的组合结构，在无结构冲突的情况下，多个实施例中的各结构可任意组合使用。
84.虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。