專利名稱：水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其施工方法，具體是 一種用于水深小于5米處的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備及其施工方法。
背景技術(shù)：
與陸地風(fēng)電場(chǎng)相比，海上風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速高、風(fēng)能資源豐富，不受占地面積、噪 聲污染等因素的限制，而且距離如沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)電力緊缺區(qū)的電力負(fù)荷中心更 近，因此海上風(fēng)力發(fā)電已成為風(fēng)力發(fā)電的一個(gè)重要方向。
海上風(fēng)力發(fā)電塔的結(jié)構(gòu)通常包括風(fēng)塔樁基、風(fēng)塔塔柱和包括機(jī)艙和水上風(fēng)力 發(fā)電機(jī)葉片的發(fā)電機(jī)組。風(fēng)塔樁基用來支撐風(fēng)力發(fā)電塔柱及發(fā)電機(jī)組，可為水泥 樁基礎(chǔ)或鋼管樁基礎(chǔ)，鋼管樁又可分為單鋼管樁或多鋼管樁基礎(chǔ)。但無論水泥基
礎(chǔ)或鋼管樁基礎(chǔ)，其重量都非常大，如單鋼管樁直徑為4 5米，長(zhǎng)40 50米， 重量達(dá)300 450噸，水泥樁重量更是在千噸以上。而且現(xiàn)代風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)功 率越來越高，水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)重量和水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)重量也是越來越大。因 此，風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)及其樁基的海上運(yùn)輸及安裝是海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)工作的核心內(nèi) 容，也是最大的困難所在。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，有多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外專利涉及風(fēng)力渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的海 上安裝和運(yùn)輸，如中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)朇N200810111711.0、 CN200610016265. 6、 CN200610129933. 6，歐洲專利EP20000125114等。但這些專利多針對(duì)水深大于5 米的水域，使用現(xiàn)有的大型運(yùn)輸駁船和大型吊裝船舶進(jìn)行海上水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 運(yùn)輸和安裝，這類船舶吃水較大，不能用于淺水區(qū)風(fēng)力發(fā)電塔的安裝。如中國(guó)發(fā) 明專利申請(qǐng)?zhí)朇N200810111711.0 (專利名稱 一種風(fēng)電機(jī)組海上整體安全運(yùn)輸 的方法)介紹一種風(fēng)電機(jī)組海上運(yùn)輸方法，特點(diǎn)是利用大型運(yùn)輸駁船海上長(zhǎng)距離 整體運(yùn)輸風(fēng)電機(jī)組；中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)朇N200610016265.6 (專利名稱海上 風(fēng)力發(fā)電塔結(jié)構(gòu)及其安裝方法)主要提供一種底部為單筒吸力錨基礎(chǔ)的風(fēng)力發(fā)電 塔結(jié)構(gòu)，采用大型運(yùn)輸駁船整體運(yùn)輸、整體安裝風(fēng)力發(fā)電塔；歐洲專利 EP20000125114 (專利名稱海上水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝方法及船舶)主要介紹一
4種水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)海上安裝方法，即在岸上或碼頭完成風(fēng)力發(fā)電塔的組裝，然后 使用大型運(yùn)輸駁船將風(fēng)力發(fā)電塔整體運(yùn)輸?shù)斤L(fēng)電場(chǎng)，從而降低風(fēng)力發(fā)電塔海上裝 配成本。這些技術(shù)多采用整體運(yùn)輸風(fēng)力發(fā)電塔的形式，由于重量大運(yùn)輸船舶吃水 深，因此都無法應(yīng)用于淺水區(qū)風(fēng)力發(fā)電塔的安裝。
又經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)丹麥專利申請(qǐng)?zhí)朌K20030000515，記載了一種"運(yùn)送風(fēng)電機(jī) 組的駁船，搬運(yùn)水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的方法，及用于海上風(fēng)電場(chǎng)的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)"， 該技術(shù)可整體豎直運(yùn)輸風(fēng)力發(fā)電塔，主要特點(diǎn)是運(yùn)輸過程中對(duì)水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)幾 乎沒有傷害風(fēng)險(xiǎn)；另有歐洲專利申請(qǐng)?zhí)朎P20020026381，記載一種"運(yùn)輸海上風(fēng) 電機(jī)組的升降駁船"，該技術(shù)裝載水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架時(shí)不需起吊機(jī)，并可豎直 運(yùn)輸水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架；還有歐洲專利申請(qǐng)?zhí)朎P20020026383,記載了一種"用 于運(yùn)輸海上風(fēng)電的駁船"，該技術(shù)裝載水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架時(shí)不需起吊機(jī)，可水 平運(yùn)輸水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架。
以上現(xiàn)有技術(shù)所涉及的新型駁船都是關(guān)注節(jié)省起吊機(jī)或?qū)λ巷L(fēng)力發(fā)電機(jī) 避免傷害，這些駁船只有在足夠深的水域才能使用，而在如水深5米以下的淺水 區(qū)域均無法有效實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備 及其施工方法，可在水深0. 3 5米的范圍內(nèi)進(jìn)行海上風(fēng)力發(fā)電塔樁基及水上風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的安裝工作，擴(kuò)大了海上風(fēng)力發(fā)電塔安裝范圍，安裝方法合理有效，可 大幅提高海上風(fēng)力發(fā)電塔安裝效率，降低海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)成本。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明涉及水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備，包括吊裝船、運(yùn)輸駁船、起吊機(jī)、
吊環(huán)、可伸縮浮筒和支撐腿，其中吊裝船下方固定設(shè)有四個(gè)支撐腿，吊裝船和
運(yùn)輸駁船的四周分別固定設(shè)置若干可伸縮浮筒，吊裝船的上方甲板正中豎直固定
設(shè)置起吊機(jī)，吊裝船的上方甲板的起吊機(jī)兩側(cè)分別對(duì)稱固定設(shè)有2 10個(gè)吊環(huán)，
吊環(huán)與起吊機(jī)的背桿通過鋼索連接。
所述的起吊機(jī)為桁架式全回轉(zhuǎn)起吊機(jī)，該起吊機(jī)的配重為80 120噸。 所述的吊環(huán)固定在吊裝船甲板上，通過鋼索與起吊機(jī)的背桿連接，用于取代 起吊機(jī)的超起配重。
所述的可伸縮浮筒包括浮筒結(jié)構(gòu)件、充氣皮囊和充氣機(jī)，其中浮筒結(jié)構(gòu)件活動(dòng)設(shè)置于吊裝船上，充氣皮囊的一端與充氣機(jī)相連，充氣皮囊固定設(shè)置于浮 筒結(jié)構(gòu)件上。
所述的充氣機(jī)用于給充氣皮囊充氣，當(dāng)不需要可伸縮浮筒提供浮力時(shí)，把充 氣皮囊放氣并縮回浮筒結(jié)構(gòu)件，減小船體尺寸。 所述的吊裝船的滿載吃水深度為0. 3 5米。
所述的運(yùn)輸駁船為長(zhǎng)方形船體，該運(yùn)輸駁船的滿載吃水深度為0. 3 5米。 本發(fā)明所涉及的如上述水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備的施工方法，包括以下步
驟
第一步、使用運(yùn)輸駁船分別將吊裝船、水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的樁基、轉(zhuǎn)接頭、打 樁錘及其動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)輸至風(fēng)電場(chǎng)，當(dāng)運(yùn)輸駁船和吊裝船位于水深小于1米處的淺 水航行時(shí)啟動(dòng)可伸縮浮筒，并用充氣機(jī)向充氣皮囊內(nèi)充氣提供浮力以減小船體吃 水深度，當(dāng)運(yùn)輸結(jié)束后，將充氣皮囊內(nèi)的氣體放出并縮回浮筒結(jié)構(gòu)件，以減小船
體尺寸；
第二步、將起吊機(jī)的背桿與吊環(huán)用鋼索連接，然后用起吊機(jī)將若干樁基分別 吊起豎立并置于風(fēng)電場(chǎng)位置，然后松開起吊機(jī)背桿與吊環(huán)的連接，循環(huán)本次操作 直至所有樁基均安置于風(fēng)電場(chǎng)位置；最后用起吊機(jī)吊起打樁錘并依次將所有樁基 打樁至風(fēng)電場(chǎng)位置，打樁結(jié)束后安裝轉(zhuǎn)接頭；
第三步、使用運(yùn)輸駁船將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔柱、機(jī)艙和葉片運(yùn)輸至風(fēng)電場(chǎng)，當(dāng) 運(yùn)輸駁船和吊裝船位于水深小于1米處的淺水航行時(shí)啟動(dòng)可伸縮浮筒，并用充氣 機(jī)向充氣皮囊內(nèi)充氣提供浮力以減小船體吃水深度，當(dāng)運(yùn)輸結(jié)束后，將充氣皮囊 內(nèi)的氣體放出并縮回浮筒結(jié)構(gòu)件，以減小船體尺寸；
第四步、將起吊機(jī)的背桿與吊環(huán)用鋼索連接，然后用起吊機(jī)分別將水上風(fēng)力 發(fā)電機(jī)塔柱、機(jī)艙和葉片吊裝組合，然后松開起吊機(jī)背桿與吊環(huán)的連接，施工結(jié) 束。
本發(fā)明可在水深0.3米的范圍內(nèi)進(jìn)行海上風(fēng)力發(fā)電塔樁基及風(fēng)機(jī)的安裝工 作，進(jìn)一步擴(kuò)大了海上風(fēng)力發(fā)電塔安裝范圍的同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建造容易，成本低廉。


圖1為本發(fā)明淺水風(fēng)力發(fā)電機(jī)的吊裝船主視圖； 圖2為本發(fā)明淺水風(fēng)力發(fā)電機(jī)的吊裝船俯視圖；圖3為本發(fā)明淺水運(yùn)輸駁船主視圖； 圖4為本發(fā)明淺水運(yùn)輸駁船俯視圖5為本發(fā)明可伸縮浮筒由收縮狀態(tài)變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)的過程示意圖； 其中(a)浮筒為收縮狀態(tài)；(b)浮筒結(jié)構(gòu)件伸出；(C)用充氣機(jī)為充氣皮 囊充氣。
具體實(shí)施例方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。
如圖1、圖2、圖3和圖4所示，為本實(shí)施例涉及的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝 設(shè)備，包括吊裝船l、起吊機(jī)2、吊環(huán)3、可伸縮浮筒4、支撐腿5和運(yùn)輸駁船 6，其中吊裝船1下方固定設(shè)有四個(gè)支撐腿5，吊裝船1和運(yùn)輸駁船6的四周 均固定設(shè)置若干可伸縮浮筒4，吊裝船l的上方甲板正中豎直固定設(shè)置起吊機(jī)2， 吊裝船1的上方甲板的起吊機(jī)2兩側(cè)分別對(duì)稱固定設(shè)有2 10個(gè)吊環(huán)3，吊環(huán)3 與起吊機(jī)2的背桿7通過鋼索連接。
所述的起吊機(jī)2為桁架式全回轉(zhuǎn)起吊機(jī)，所帶配重8為100噸。 如圖5所示，所述的可伸縮浮筒3由浮筒結(jié)構(gòu)件9、充氣皮囊10、充氣機(jī) ll組成，充氣后浮筒尺寸為寬4米、高2米。
所述的吊裝船5的滿載吃水0. 3米，船體長(zhǎng)、寬、型深分別為40X27X2米。 所述的運(yùn)輸駁船6的滿載吃水0. 3米，船體長(zhǎng)、寬、型深分別為83X24X2 米，運(yùn)載能力600噸。
本實(shí)施例水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備的施工方法的實(shí)施步驟如下 第一步、使用運(yùn)輸駁船6將吊裝船1拖航至水深0. 5米水深的施工地點(diǎn)，當(dāng) 水深大于1米水域航行時(shí)可伸縮浮筒3為收縮狀態(tài)，當(dāng)水深小于1米時(shí)，浮筒結(jié) 構(gòu)件31伸出，同時(shí)用充氣機(jī)33給充氣皮囊32充氣，使船體吃水深度減為0.3 米；
第二步、利用運(yùn)輸駁船將水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的樁基、轉(zhuǎn)接頭、打樁錘及其動(dòng)力 系統(tǒng)運(yùn)輸至0. 5米水深的施工地點(diǎn)。船在水深大于1米水域航行時(shí)浮筒為收縮狀 態(tài)，當(dāng)水深小于l米后，浮筒結(jié)構(gòu)件伸出，同時(shí)用充氣機(jī)給充氣皮囊充氣，使船 體吃水深度減為0. 3米；第三步、吊裝船和運(yùn)輸駁船航行至風(fēng)電場(chǎng)指定地點(diǎn)后，將充氣皮囊放氣，縮 回浮筒結(jié)構(gòu)件，以減小船體尺寸；
第四步、利用吊裝船上的吊機(jī)將運(yùn)輸駁船上的400噸重風(fēng)機(jī)樁基吊起并豎立 在預(yù)定的安裝位置。由于樁基重量較大，需將起吊機(jī)背桿與吊環(huán)用鋼索連接，以 提供超起所需配重，保證起吊機(jī)的平衡；將樁基吊起后，起吊機(jī)起吊臂的跨度減 小，自帶100噸配重足以保證起吊機(jī)平衡，此時(shí)松開起吊機(jī)背桿與吊環(huán)的連接， 起重機(jī)即可帶載轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)指定角度后，再將起吊機(jī)背桿與吊環(huán)的連接，即可增 加吊臂的跨度，將樁基豎立在預(yù)定的安裝位置。
第五步、將打樁錘吊到樁基上開始打樁，打樁結(jié)束后安裝轉(zhuǎn)接頭；
第六步、利用運(yùn)輸駁船將風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔柱、機(jī)艙和葉片運(yùn)輸至風(fēng)電場(chǎng)。運(yùn)輸 過程與第二步相同；
第七步、利用吊裝船上的吊機(jī)分別吊裝水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔柱、機(jī)艙和葉片。 吊裝工作工序與第四步相同；
第八步、吊裝船和運(yùn)輸駁船移動(dòng)到新的安裝位置進(jìn)行下一個(gè)風(fēng)力發(fā)電塔的安裝。
本實(shí)施例通過合理設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)備，使得其可以在水深0.3米的范圍 內(nèi)進(jìn)行海上風(fēng)力發(fā)電塔樁基及風(fēng)機(jī)的安裝工作，可大幅提高海上風(fēng)力發(fā)電塔安裝 效率，降低海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)成本。
8
權(quán)利要求
1、一種水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備，包括吊裝船、運(yùn)輸駁船、起吊機(jī)、吊環(huán)、可伸縮浮筒和支撐腿，其特征在于吊裝船下方固定設(shè)有四個(gè)支撐腿，吊裝船和運(yùn)輸駁船的四周分別固定設(shè)置若干可伸縮浮筒，吊裝船的上方甲板正中豎直固定設(shè)置起吊機(jī)，吊裝船的上方甲板的起吊機(jī)兩側(cè)分別對(duì)稱固定設(shè)有2～10個(gè)吊環(huán)，吊環(huán)與起吊機(jī)的背桿通過鋼索連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備，其特征是，所述的 起吊機(jī)為桁架式全回轉(zhuǎn)起吊機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備，其特征是，所述的起吊機(jī)的配重為80 120噸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備，其特征是，所述的可伸縮浮筒包括浮筒結(jié)構(gòu)件、充氣皮囊和充氣機(jī)，其中浮筒結(jié)構(gòu)件活動(dòng)設(shè)置 于吊裝船上，充氣皮囊的一端與充氣機(jī)相連，充氣皮囊固定設(shè)置于浮筒結(jié)構(gòu)件上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備，其特征是，所述的 吊裝船的滿載吃水深度為0. 3 5米。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備，其特征是，所述的 運(yùn)輸駁船為長(zhǎng)方形船體。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備，其特征是，所 述的運(yùn)輸駁船的滿載吃水深度為0. 3 5米。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備的施工方法，其特征 在于，包括以下步驟-第一步、使用運(yùn)輸駁船分別將吊裝船、水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的樁基、轉(zhuǎn)接頭、打 樁錘及其動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)輸至風(fēng)電場(chǎng)，當(dāng)運(yùn)輸駁船和吊裝船位于水深小于1米處的淺 水航行時(shí)啟動(dòng)可伸縮浮筒，并用充氣機(jī)向充氣皮囊內(nèi)充氣提供浮力以減小船體吃 水深度，當(dāng)運(yùn)輸結(jié)束后，將充氣皮囊內(nèi)的氣體放出并縮回浮筒結(jié)構(gòu)件，以減小船 體尺寸；第二步、將起吊機(jī)的背桿與吊環(huán)用鋼索連接，然后用起吊機(jī)將若干樁基分別 吊起豎立并置于風(fēng)電場(chǎng)位置，然后松開起吊機(jī)背桿與吊環(huán)的連接，循環(huán)本次操作 直至所有樁基均安置于風(fēng)電場(chǎng)位置；最后用起吊機(jī)吊起打樁錘并依次將所有樁基打樁至風(fēng)電場(chǎng)位置，打樁結(jié)束后安裝轉(zhuǎn)接頭；第三步、使用運(yùn)輸駁船將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔柱、機(jī)艙和葉片運(yùn)輸至風(fēng)電場(chǎng)，當(dāng) 運(yùn)輸駁船和吊裝船位于水深小于1米處的淺水航行時(shí)啟動(dòng)可伸縮浮筒，并用充氣 機(jī)向充氣皮囊內(nèi)充氣提供浮力以減小船體吃水深度，當(dāng)運(yùn)輸結(jié)束后，將充氣皮囊 內(nèi)的氣體放出并縮回浮筒結(jié)構(gòu)件，以減小船體尺寸；第四步、將起吊機(jī)的背桿與吊環(huán)用鋼索連接，然后用起吊機(jī)分別將水上風(fēng)力 發(fā)電機(jī)塔柱、機(jī)艙和葉片吊裝組合，然后松開起吊機(jī)背桿與吊環(huán)的連接，施工結(jié) 束。
全文摘要
一種水上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的水上風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝設(shè)備及其施工方法，包括吊裝船、運(yùn)輸駁船、起吊機(jī)、吊環(huán)、可伸縮浮筒及充氣裝置、支撐腿及升降裝置，其中吊裝船下方固定設(shè)有四個(gè)支撐腿，吊裝船四周固定設(shè)置若干可伸縮浮筒，吊裝船的上方甲板正中豎直固定設(shè)置起吊機(jī)，吊裝船的上方甲板的起吊機(jī)兩側(cè)分別對(duì)稱固定設(shè)有2～10個(gè)吊環(huán)，吊環(huán)與起吊機(jī)的背桿通過鋼索連接。運(yùn)輸駁船周圍安裝有可伸縮浮筒，并配有充氣裝置。本發(fā)明可以在水深0.3～5米的范圍內(nèi)進(jìn)行海上風(fēng)力發(fā)電塔樁基及風(fēng)機(jī)的安裝工作，可大幅提高海上風(fēng)力發(fā)電塔安裝效率，降低海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)成本。
文檔編號(hào)B63B39/00GK101565091SQ20091005163
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者濤 戚, 林金保, 范會(huì)渠 申請(qǐng)人:上海利策科技有限公司