海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船的製作方法
2023-07-02 19:47:41
專利名稱：海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船的製作方法
海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船技術領域
本發明海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船，屬起重船領域。特別涉及海上起重作業船。
背景技術：
風力發電是當前最具規模開發和商業發展前景的低碳新能源之一，隨著世界海上風電技術日趨成熟，海上風電在中國有著巨大的發展空間。由於風電基礎的施工難度和風機設備重量及體積較大，所以對施工設備提出了更高要求。
目前，風電工程安裝主要分為如下幾步風電基礎施工、風機整體運輸、風機整體安裝。傳統方法風電工程安裝採用多種不同的打樁、起重、運輸設備共同作用完成。首先採用大型打樁船進行打樁作業，完成風電基礎施工，其次採用大型起重船將風機從岸邊起吊風機放置到駁船上，採用拖輪將駁船拖運至施工現場，最後採用大型起重船將風機放置於風電基礎上，連接螺栓固定，完成風電工程安裝。這種傳統方法需要打樁船、駁船、拖輪、大型起重設備共同配合完成，對施工單位的設備種類和數量提出了更高的要求，造成安裝成本較高，工作量較大，需要的時間較長。目前，世界上還沒有一臺起重機能夠完成風電安裝的整個過程。發明內容
本發明是提供一種海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船，該船集風電單樁基礎施工、風機整體運輸和安裝多功能於一體，節約人力物力資源，在大幅度降低了安裝費用的同時，顯著提高工程效率。
本發明多功能風電工程船，包括雙體自航船，起重架，全迴轉吊機，起重小車及其起升系統，吊具系統，樁錘系統，穩樁器，穩索卷揚機，液壓系統和電氣系統，起重架為箱梁式桁架結構，起重架下部通過四根箱型立柱和撐杆與雙體自航船船體結構固定連接，起重架有中部平臺，全迴轉吊機機設置於起重架頂部，通過基座與起重架右側立柱節點連接，兩個起重小車設置於起重架頂部左右兩側，其底部與起重架頂部前、後橫梁軌道配合連接，沿橫梁軌道移動，兩個起升系統分別與兩個起重小車對應連接，吊具系統上部兩個吊點與兩個起升系統對應聯接，樁錘系統置於雙體自航船甲板面，上、下穩樁器分別設置在起重架中部平臺和起重架下部的雙體船甲板面，相互協同組成風電單樁基礎打樁系統和風機整體運輸、安裝系統。
上述風電單樁基礎打樁系統，由雙體自行船，起重架，全迴轉吊機，起重小車及其起升系統，樁錘系統，穩樁器，液壓系統和電氣系統組成，受液壓系統和電氣系統驅動和控制，起重小車及起升系統起吊單樁基礎、將單樁基礎沉海插樁、上下穩樁器通過自身的走行機構移動至起重架前部，分別抱緊單樁基礎上部和下部，樁錘系統通過全迴轉吊機起吊、並與單樁基礎頂端連接固定，通過樁錘系統自動進行打樁，受控上、下穩樁器依次退回至原位，單樁基礎打樁完成。
上述風機整體運輸、安裝系統，由雙體自航船，起重架，起重小車及其起升系統，吊具系統，液壓系統和電氣系統組成，兩個起升系統動滑輪組分別通過鋼絲繩與兩個起重小車連接，吊具系統上部兩個吊點與兩個起升系統動滑輪組連接，吊具系統隨左右起重小車移動相對起重架橫梁中心閉合聯接，雙體自航船自航到碼頭，吊具系統起吊存放碼頭的風機，並穩定在雙體自航船上，隨雙體自航船整體運輸至風電基礎樁位，完成風機整體與風電基礎樁安裝固定。
上述相對起重架橫梁中心閉合聯接的吊具系統設有對應鎖定器。
上述吊具系統下部與甲板面四臺穩索卷揚機拉緊穩固。
本發明海上高空重載起升安全作業的雙體風電工程船，創造性解決了在一條工程船的有限甲板和作業空間內，科學設計和配置相關設備，組成多功能工程作業系統，達到各系統互不影響、互不幹涉的完美協調統一，首創了在一條自行雙體船上實現風電單樁基礎施工和風機整體運輸、安裝等多功能的協調作業，成為世界第一條集風電單樁基礎施工、風機整體運輸、整體安裝多功能為一體的海上風電工程船。
當工程船進行風電單樁基礎施工時，通過風電單樁基礎打樁系統，起重小車及起升系統起吊單樁基礎、將單樁基礎沉海插樁、上下穩樁器通過自身的走行機構移動至起重架前部，分別抱緊單樁基礎上部和下部，樁錘系統與單樁基礎頂端連接固定，通過樁錘系統自動進行打樁，打樁能力強，可進行目前世界直徑最大的7. 0米基礎樁的打樁施工。當單樁基礎沉樁至上、下穩樁器位置時，上、下穩樁器分別通過自身的走行機構退回至起重架中部平臺和起重架下部空間的雙體船甲板面，樁錘系統自動進行打樁，單樁基礎施工完成。此時，上、下穩樁器都已經退回至起重架中部平臺和起重架下的雙體船甲板面，為工程船進行其他作業騰出作業空間，確保工程船進行風機整體運輸、安裝時，與吊具系統、風機機筒不發生幹涉。
當工程船進行風機整體運輸、安裝時，首先聯接吊具系統，然後通過雙體自航船自航到岸邊風機存放碼頭、吊具系統起吊風機、穩定風機、雙體自航船整體運輸風機到安裝位置、風機整體安裝與風機基礎固定、吊具系統打開雙體自航船撤離，風機整體運輸、安裝完成。兩個起升系統動滑輪組分別通過鋼絲繩與兩個起重小車連接，吊具系統上部兩個吊點與兩個起升系統動滑輪組連接。吊具系統起吊風機時，吊具系統隨左右起重小車移動相對起重架橫梁中心閉合聯接，並鎖定。吊具系統上部通過伸縮油缸抱緊風機筒體，下部與風機筒體底部螺栓聯接，通過甲板面上的四臺穩索卷揚機拉緊吊具系統，從而穩定風機，使風機與起重船構成一個整體，進行風機的整體運輸，風機整體安裝到位後，拆除吊具與風機底部的連接螺栓，吊具系統打開，隨左右起重小車移動相對起重架橫梁中心打開移至起重架前橫梁的兩側。騰出作業空間，為下一次整體運輸、安裝風機做準備。
本工程船創造性設計，顯著提高了海上風電安裝工程的施工效率，海上風電安裝工程質量好，控制精度高，運行平穩，不僅節約了大量的人力物力資源、縮短工程周期，大幅度降低了工程費用，而且操作簡捷、易於實施、徹底改變了長期以來需要多船多設備完成的海上工程作業的現狀，為開發海上風電事業提供了創新的優質裝備。
圖1本發明主視圖2本發明俯視圖3本發明起吊風電單樁基礎示意圖4本發明穩樁器抱樁主視圖5本發明穩樁器抱樁局部前側視圖6本發明穩樁器抱樁局部俯視圖7本發明起重小車與起重架連接局部示意圖8本發明400噸全迴轉起重機起吊樁錘系統示意圖9本發明樁錘系統開始打樁局部示意圖10本發明完成風電單樁基礎施工示意圖11本發明安裝完成吊具系統主視圖12本發明安裝完成吊具系統局部側視圖13本發明運輸運輸風機局部側視圖14本發明完成風機安裝示意圖；具體實施方式
現結合附圖進一步說明本發明是如何具體實施的
本發明由雙體自航船K，起重架A，全迴轉吊機E，起重小車Bl、B2及其起升系統 M1、M2，吊具系統上吊點0化、025，下吊點0議、02乂，樁錘系統6，穩樁器(1、02，液壓系統和電氣系統等組成。見附圖1、附圖2。
本發明實現了風電單樁基礎施工和風機整體運輸、安裝等多功能的協調作業，成為世界第一條集風電單樁基礎施工、風機整體運輸、整體安裝多功能為一體的海上風電工程船。風電單樁基礎施工功能由雙體自航船K，起重架A，全迴轉吊機E，起重小車B1、B2及其起升系統Ml、M2，樁錘系統G，穩樁器Cl、C2，液壓系統和電氣系統配合實現；風機整體運輸、整體安裝功能由雙體自航船K，起重架A，起重小車Bi、B2及其起升系統Ml、M2，樁錘系統G，吊具系統上吊點D1S、D2S，下吊點D1X、D2X，穩索卷揚機H，液壓系統和電氣系統配合實現。
一、實施風電基礎施工打樁步驟如下
1、兩個起重小車Bi、B2分別與起重架A的前橫壓梁X和後橫拉梁Y連接，起重小車Bl、B2分別與起升系統Ml、M2連接，兩個小車Bl、B2通過底部滑動副沿起重架前橫壓梁 X和後橫拉梁Y的兩側向前橫壓梁中心移動合攏，而後通過索具起吊風電基礎樁I，並將風電單樁基礎I插入海床，見附圖3。
2、上下穩樁器(Cl，C2)從起重架A內部走行至起重架前部鎖定，抱緊風電單樁基礎I，再卸下風電單樁基礎I與起升系統Ml、M2連接索具，此時，控制起升系統Ml、M2分別隨起重小車Bi、B2沿起重架前橫壓梁和後橫拉梁向兩側移動，從而騰出起重架A前部作業空間，為樁錘系統打樁做準備，見附圖4，附圖5，附圖6，附圖7。
3、通過全迴轉吊機E的主鉤起升系統從甲板起吊樁錘系統G，見附圖8。
4、將樁錘系統G固定於風電單樁基礎I頂端，樁錘系統G開始打樁作業，見附圖9。
5、進行打樁作業時，當樁錘系統打樁至上層穩樁器Cl時，上層穩樁器Cl通過走行機構退回至起重架中部平臺，下層穩樁器繼續抱緊單樁基礎，樁錘系統I繼續進行打樁作業，當樁錘系統I運行至下層穩樁器C2時，下層穩樁器C2通過走行機構退回至起重架A下部甲板面，樁錘系統I繼續打樁至指定位置後，全迴轉吊機E將樁錘系統G放回到甲板面指定位置，完成風電單樁基礎施工，參見附圖10。此時，本工程船為後續工程作業騰空了作業甲板面和相關空間。
二、實施風機整體運輸、風機整體安裝步驟如下
1、通過下降起升系統Ml、M2的動滑輪組將上吊具系統D1S、D2S分別與起升系統 Ml、M2連接，下吊具系統D1X、D2X與穩索絞車H連接，然後提升起升系統Ml、M2的動滑輪組， 這樣起重小車Bi、起升系統Ml、上吊具系統D1S、下吊具系統DlX —起構成了運輸安裝系統的左半部分，起重小車B2、起升系統M2、吊具系統D2S、吊具系統D2X —起構成了運輸安裝系統的右半部分，為風機的整體運輸安裝做好了前期的準備工作，見附圖11、附圖12。
2、雙體自航船K航行至岸邊碼頭弔取存放風機。
3、起重小車B1、B2對應連接的起升系統M1、M2、吊具系統上、下部吊點D1S、D1X和 D2S、D2X兩個部分，隨起重小車Bi、B2分別從起重架A左右兩側沿起重架A前壓梁X和後拉梁Y向前壓梁中心移動，吊具系統上吊點D1S、D2S與吊具系統下吊點D1S、D2S分別通過對應的上、下吊具鎖定！M、ZX分別閉合連接，吊具系統上部吊點D1S、D2S通過伸縮油缸抱緊風機F筒體，吊具系統下部吊點D1X、D2X與風機F筒體底部通過螺栓連接，甲板面上的穩索絞車H將吊具系統下吊點D1X、D2X與起重船K連接固定，這樣風機F通過上述系統與起重船聯成一個整體。見圖1、13。
4、雙體自航船航行至已安裝完成上述風機底座的風機安裝場地。
5、通過移動起重小車B1、B2及自航船K上下配合，將風機F與風機底座精確對位， 然後將風機F放置於已經安裝好風機座的單樁基礎I上，卸下吊具系統下吊點D1X、D2X與風機F筒體底部的連接螺栓，將風機F筒體底部與風機底座連接固定，通過控制上下吊具鎖定器ZS、ZX分別打開弔具系統Dl與D2的連接，起重小車Bi、B2、起升系統Ml、M2、吊具系統D1S、D1X、吊具系統D2S、D2X兩個部分隨左右起重小車Bi、B2滾輪沿起重架A前壓梁X 和後拉梁Y向前壓梁兩端移動，自航船K撤離，風機整體運輸、風機整體安裝工作全部完成。 見附圖14。
權利要求
1.一種海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船，包括雙體自航船，起重架， 全迴轉吊機，起重小車及其起升系統，吊具系統，樁錘系統，穩樁器，穩索卷揚機，液壓系統和電氣系統，其特徵在於起重架為箱梁式桁架結構，起重架下部通過四根箱型立柱和撐杆與雙體自航船船體結構固定連接，起重架有中部平臺，全迴轉吊機機設置於起重架頂部，通過基座與起重架右側立柱節點連接，兩個起重小車設置於起重架頂部左右兩側，其底部與起重架頂部前、後橫梁軌道配合連接，沿橫梁軌道移動，兩個起升系統與分別兩個起重小車對應連接，吊具系統上部兩個吊點分別與兩個起升系統對應聯接，樁錘系統置於雙體自行船甲板面，上、下穩樁器分別設置在起重架中部平臺和起重架下部的雙體自行船甲板面，相互協同組成風電單樁基礎打樁系統和風機整體運輸、安裝系統。
2.根據權利要求1所述的一種海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船，其特徵在於風電單樁基礎打樁系統由雙體自行船，起重架，全迴轉吊機，起重小車及其起升系統，樁錘系統，穩樁器，液壓系統和電氣系統組成，受液壓系統和電氣系統驅動和控制，起重小車及起升系統起吊單樁基礎、將單樁基礎沉海插樁、上下穩樁器通過自身的走行機構移動至起重架前部，分別抱緊單樁基礎上部和下部，樁錘系統通過全迴轉吊機起吊、並與單樁基礎頂端連接固定，通過樁錘系統自動進行打樁，受控上、下穩樁器依次退回至原位，單樁基礎打樁完成。
3.根據權利要求1所述的一種海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船，其特徵在於風機整體運輸、安裝系統由雙體自航船，起重架，起重小車及其起升系統，吊具系統，液壓系統和電氣系統組成，兩個起升系統動滑輪組分別通過鋼絲繩與兩個起重小車連接，吊具系統上部兩個吊點與兩個起升系統動滑輪組連接，吊具系統隨左右起重小車移動相對起重架橫梁中心閉合聯接，雙體自航船自航到碼頭、吊具系統起吊存放碼頭的風機，並穩定在雙體自航船上，隨雙體自航船整體運輸至風電基礎樁位，完成風機整體與風電基礎樁安裝固定。
4.根據權利要求1所述的一種海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船，其特徵在於相對起重架橫梁中心閉合聯接的吊具系統設有對應鎖定器。
5.根據權利要求1所述的一種海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船，其特徵在於吊具系統下部與雙體自航船甲板面四臺穩索卷揚機拉緊穩固。
全文摘要
本發明一種海上高空重載起升安裝作業多功能雙體風電工程船，具體涉及海上起重作業船，本發明風電工程船包括吊具系統，樁錘系統，穩樁器，穩索卷揚機，液壓系統和電氣系統，本發明創造性解決了在一條工程船的有限甲板和作業空間內，科學設計和配置相關設備，組成多功能工程作業系統，成為世界第一條集風電單樁基礎施工、風機整體運輸、整體安裝多功能於一體的海上風電工程船，本工程船海上運行平穩，控制精度高，安裝工程質量好，大大節約人力物力資源，縮短工程周期，大幅度降低工程費用，顯著提高海上風電安裝工程的施工效率，徹底改變了長期以來需要多船多設備完成的海上工程作業的現狀，為開發海上風電事業提供了創新的優質裝備。
文檔編號B63B27/16GK102514690SQ20121000536
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者嚴漢平, 任繼新, 何建豫, 馮志根, 劉楠, 劉正友, 吳元良, 周湘橋, 張建鋼, 塗光騫, 熊壯, 謝繼偉, 譚國順, 陳龍劍, 黃雍 申請人:上海佳豪船舶工程設計股份有限公司, 廣東華爾辰海上風電工程有限責任公司, 武橋重工集團股份有限公司