CN103600817A - 自升式海上风机安装船 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自升式海上风机安装船,包括设置有升降机构室的船体以及贯穿升降机构室的桩腿,设置于船体上的摩擦绞车、导向滑轮和钢丝绳;桩腿上设有桩腿顶部定滑轮组和桩腿下部定滑轮组,升降机构室上装有升平台,升平台上设有平台下定滑轮组和平台上定滑轮组;钢丝绳的一端固定在升降机构室的顶部,另一端依次绕制在桩腿顶部定滑轮组、平台上定滑轮组导向滑轮和摩擦绞车,并通过另一组导向滑轮绕制于平台下定滑轮组、桩腿下部定滑轮组上,该末端固定于升降机构室上;钢丝绳与各滑轮组、摩擦绞车形成闭合的循环***。本发明具有体积小、运动平稳连续、升降速度较快、便于维护与保养的优点,适用于浅水区的风电安装,具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及海工平台和大型船舶,尤其是一种自升式海上风机安装船。
背景技术
风机安装船,又称为海上风电场工程船、风车安装船,是集运输、起重、升降和航行功能于一身的专用海上风机安装工程船。超大型自升式风电安装船属于第二代海上风机安装工程船。
现有自升式安装船桩腿的设计主要有两种:壳体式和桁架式。壳体式优点是结构简单,制造容易,强度主要通过采用超高超厚强度板来实现,相对桁架式结构占船体面积小,但其受风浪作用面积大;桁架式桩腿受风浪作用面积小,可提高船体稳定性,减少平台重量、提高船体的有效载荷,但建造工艺复杂,造价较高。
桩腿或平台的抬升方式主要有齿轮齿条式和液压插销式。例如200920101091.2公开了一种具有齿轮齿条式升降***风电安装船,它是在桩腿上烧焊齿条,在平台或船体上固定安装与桩腿对应的齿轮组,齿轮与齿条啮合,通过电机或液压马达驱动齿轮正反向运动,使桩腿相对船体或平台上下运动。
但是上述***具有运动不连续,对船体或平台有冲击,需单独泵站提供油源,海上维护任务较重等缺点。
发明内容
发明目的:本发明要提供一种自升式海上风机安装船,以解决上述问题。
技术方案:一种自升式海上风机安装船,包括设置有升降机构室的船体以及贯穿升降机构室的桩腿,设置于船体上的摩擦绞车、导向滑轮和钢丝绳;所述桩腿上设有桩腿顶部定滑轮组和桩腿下部定滑轮组,所述升降机构室上装有升平台,所述升平台上设有平台下定滑轮组和平台上定滑轮组;钢丝绳的一端固定在升降机构室的顶部,另一端依次绕制在桩腿顶部定滑轮组、平台上定滑轮组导向滑轮和摩擦绞车,并通过另一组导向滑轮绕制于平台下定滑轮组、桩腿下部定滑轮组上,该末端固定于升降机构室上;钢丝绳与各滑轮组、摩擦绞车形成一个闭合的循环***。
各滑轮组上对应设置挡绳和注油点,以保证转动灵活正常。所述桩腿的底部设有桩靴,桩靴的顶面和底面设有若干个喷嘴,便于桩腿的抬升,减小阻力。
升式海上风机安装船还包括测量装置,用于实时测量钢丝绳的张力、行程和速度,所述测量装置与中央控制室通信连接。所述摩擦绞车设有棘轮棘爪制动装置和张紧装置。
自升式海上风机安装船总长为89.6米,型宽为36米,型深为5米,桩腿为4根。
安装船还包括冷却水提升塔装置,在平台升出水面后,通过所述提升塔装置将冷却水抽入***,冷却机械设备;压载舱,所述压载舱设有双控止回舱底阀;在平台升起时,打开双控止回舱底阀,将压载舱的压载水排出。在所述船体的甲板作业上设置配合主吊施工作业的履带吊行走通道。安装船还包括发电机组,发电机组的冷却风扇为分体外置方式。
有益效果:本发明具有体积小,运动平稳连续、升降速度较快、冲击动力,而且便于维护与保养的优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是本发明的摩擦式绞车和桩腿的配合关系示意图‘
图3是钢丝绳的走向示意图。
图4是本发明的俯视图。
具体实施方式
结合图1至图4描述本发明的自升式海上风机安装船。本发明为钢质非自航自升式风电安装平台,具有改装成短距离调遣航行的条件,设计中预留有发电机组和推进装置的安装空间,主要用于黄海离岸浅水区的风电安装。
本发明自升式海上风机安装船主要包括设置有升降机构室的船体1以及贯穿升降机构室的桩腿2,设置于船体上的摩擦绞车3、导向滑轮9和钢丝绳10;桩腿2上设有桩腿顶部定滑轮组4和桩腿下部定滑轮组7,用于实时测量钢丝绳的张力、行程和速度的测量装置,测量装置与中央控制室通信连接,桩腿的底部设有桩靴,桩靴的顶面和底面设有若干个喷嘴。升降机构室上装有升平台,升平台上设有平台下定滑轮组5和平台上定滑轮组6;钢丝绳的一端固定在升降机构室的顶部,另一端依次绕制在桩腿顶部定滑轮组4、平台上定滑轮组6导向滑轮和摩擦绞车,并通过另一组导向滑轮8绕制于平台下定滑轮组5、桩腿下部定滑轮组7上,该末端固定于升降机构室上;钢丝绳与各滑轮组、摩擦绞车形成一个闭合的循环***,操作方便,摩擦绞车设有棘轮棘爪制动装置14和张紧装置13,各滑轮组上对应设置挡绳11和注油点12,桩腿下部定滑轮组采用滑动轴承,其余滑轮组采用滚动轴承,以保证其转动灵活。本发明设置4根带桩靴的桩腿。桩腿截面方形2.8×2.8m,桩靴为长方形8.7×6.9m,高度1.3m。从桩靴底面至桩顶总长度42m。桩腿钢材采用H36高强度船用结构钢。桩靴底面和顶面设置若干个喷嘴(上下各两圈),供拔桩时喷冲用。每根桩上设升平台滑轮组和升桩滑轮组各一组,每组16个φ1400mm滑轮。
上述升降机构的工作原理是:桩腿顶部前后各设8个升平台滑轮(φ1400mm),共16个滑轮,在桩腿前后各设7个升平台滑轮(φ1400mm),共14个滑轮,它们组成升 平台滑轮组。钢索(φ70mm)从升降机构室顶面开始穿绕升平台滑轮组(倍率为30),然后经导向滑轮(φ1120mm)到达摩擦式绞车滚筒,在绞车的两个滚筒上盘绕9圈后引向升桩滑轮组,该滑轮组与升平台滑轮组的组成相同,分别设在桩腿下部和升降机构室顶的下面,钢索倍率亦为30,末端固定在升降机构室顶的下面。升降钢索形成闭式循环。升平台时摩擦式绞车滚筒卷绕钢索使平台向上举升,降平台时反向动作,使平台下降,升桩和下桩与此类似。
此外,在绞车的进、出索上装设张紧装置,使松弛钢丝绳保持一定的张力。除液力推杆制动器外还设有棘轮棘爪制动装置,制动安全系数不低于2,以确保安全。当主电动机发生故障时,可以用付电机通过一套应急机构驱动绞车低速运转,以保证升降动作。钢丝绳的直径φ70mm,长度1200m/根规格:70ZAA6×36SW+1WR,钢芯镀锌,钢丝绳公称抗拉强度1870MPa,钢丝绳最小破断力3260KN(332.3t),额定拉力800KN时安全系数大于4。升平台和升桩钢丝绳倍率均为30,滑轮底径φ1400mm(d/D=20),外径φ1580mm,采用滑轮专用新型滚子轴承和严密密封。导向滑轮的滑轮底径φ1120mm(d/D=16),外径φ1300mm,采用滑轮专用新型滚子轴承和严密密封。
升降机构由设在中央控制室内的操纵台集中控制,每桩还设有桩边控制台。集中控制台和桩边控制台主要包括:每个桩腿起升、停止、下降按钮及相应指示灯功率指示表、水平仪、桩腿负荷显示、桩腿行程显示、应急停止按钮。摩擦式电动绞车采用交流变频控制,轻载时可以加速。
升降机构室升平台和升桩滑轮组、导向滑轮以及导向块均装于其上。导向块厚度40mm,宽度140mm,采用HARDOX500耐磨钢板。桩腿安全插销在上甲板桩腿左右两侧各设置一排插孔,节距1600mm,在升平台完成后和拖航状态时用液压油缸将插销***,以保证安全。
本发明自升式海上风机安装船的主要参数为:总长89.6m;型宽36.0m;型深5.0m;桩腿数4;桩腿型式方形,2.8×2.8m;桩腿长(包括桩靴)42.00m;桩腿横向中心距28.80m;桩腿纵向中心距52.20m;作业水深(包括潮差)12.00m;桩腿设计***土层最大深度5.00m;轻载拖航吃水~2.10m;设计拖航吃水~2.30m;轻载拖航排水量~5644t;设计吃水排水量~6235t;自持力15天;床位40P。
除上述技术特点外,本发明其他的技术创新点为:由3道纵舱壁、7道横舱壁和若干道小舱壁将主体内分隔为若干个空间,其中:舷侧纵壁与舷侧之间设有海水存储舱、海水沉淀舱、压载水舱、空舱、桩腿开口加强区、绞车舱;舷侧纵壁与中纵壁之间设有机舱、泵舱、配电板间、生活污水舱、生活污水处理舱、压载水舱、燃油舱、淡水舱和空舱等。上甲板艉部设有250t×30m电动回转起重机1台,中部为风机吊装作业区。 风机安装船的主桁结构是连接桩腿围井,传递载荷的强力结构。纵向主桁由舷侧板、纵舱壁及其之间的甲板和底板组成,横向主桁由连接桩腿围井的横舱壁及其之间的甲板和底板组成。自升式海上风机安装船的甲板、底部、舷侧及纵舱壁采用纵骨架式结构,固桩区之间的上甲板、底部横向区域(FR15~FR30及FR102~FR117)局部采用横向骨架形式。甲板及底部的纵骨间距为0.6m,舷侧及纵舱壁的纵骨间距为0.625m。由强横梁、强肋骨和肋板构成的横向强框架的间距为1.8m。甲板结构均采用纵骨架形式,围壁结构均采用垂向骨架形式。甲板室结构采用船用低碳钢(σy=235MPa),主平台体和大型吊机底座结构等采用船用高强度钢H32(σy=315MPa),桩腿围井区加强结构及吊臂托架等局部结构适当采用高强度钢H36(σy=355MPa)。结构用钢材的化学成分和力学性能应符合CCS《材料与焊接规范》的规定。
平台采用冷却水提升塔装置,在平台升出水面后,通过提升塔装置,将冷却水抽入***,对机械设备进行冷却,改变了传统冷却水舱的设置,有效减轻了船体起升时的总重。压载舱采用双控止回舱底阀,在平台升起时,可以通过打开双控止回舱底阀,将压载舱的压载水,通过重力迅速排出,短时间内减轻船体总重。甲板作业区域设计履带吊行走通道,改变传统的固定辅助吊机作业模式,采用履带吊配合主吊施工作业,增强了操作的灵活性。发电机组采用冷却风扇分体外置方式,将发电机组冷却风扇置于外界开敞空间,增加了冷却效果,简化了***设置。
本发明的工作过程是:拖航前往风电场时可携带一套3MW的风机设备,包括塔柱(分三段)、机舱、轮毂和叶片,总重约500t。到达预定地点后本平台下桩定位或抛锚定位,桩腿经过预压后,将平台升离水面至安全高度。用DC250t×30m电动回转起重机的主钩分别起吊塔柱的下、中、上段到固定基座上逐段安装固定,然后起吊机舱至塔柱顶上安装固定,再将带叶片的轮毂吊起与机舱相接。起吊作业在履带吊的辅助下完成。待第一套风机设备安装完成后,第二套由驳船运到,通过DC250t×30m电动回转起重机将风机设备吊放到本平台上,按第一套的布置位置放好,然后重复第一套的安装顺序进行吊装。
Claims (9)
1.一种自升式海上风机安装船,包括设置有升降机构室的船体(1)以及贯穿升降机构室的桩腿(2),其特征在于,还包括设置于船体上的摩擦绞车(3)、导向滑轮(9)和钢丝绳(10);所述桩腿上设有桩腿顶部定滑轮组(4)和桩腿下部定滑轮组(7),所述升降机构室上装有升平台,所述升平台上设有平台下定滑轮组(5)和平台上定滑轮组(6);钢丝绳的一端固定在升降机构室的顶部,另一端依次绕制在桩腿顶部定滑轮组(4)、平台上定滑轮组(6)导向滑轮和摩擦绞车,并通过另一组导向滑轮绕制于平台下定滑轮组(5)、桩腿下部定滑轮组(7)上,该末端固定于升降机构室上;钢丝绳与各滑轮组、摩擦绞车形成一个闭合的循环***。
2.如权利要求1所述的自升式海上风机安装船,其特征在于,各滑轮组上对应设置挡绳(11)和注油点(12)。
3.如权利要求1或2所述的自升式海上风机安装船,其特征在于,所述桩腿的底部设有桩靴,桩靴的顶面和底面设有若干个喷嘴。
4.如权利要求3所述的自升式海上风机安装船,其特征在于,还包括测量装置,用于实时测量钢丝绳的张力、行程和速度,所述测量装置与中央控制室通信连接。
5.如权利要求1所述的自升式海上风机安装船,其特征在于,所述摩擦绞车设有棘轮棘爪制动装置(14)和张紧装置(13)。
6.如权利要求1所述的自升式海上风机安装船,其特征在于,还包括冷却水提升塔装置,在平台升出水面后,通过所述提升塔装置将冷却水抽入***,冷却机械设备。
7.如权利要求1所述的自升式海上风机安装船,其特征在于,还包括压载舱,所述压载舱设有双控止回舱底阀;在平台升起时,打开双控止回舱底阀,将压载舱的压载水排出。
8.如权利要求1所述的自升式海上风机安装船,其特征在于,在所述船体的甲板作业上设置配合主吊施工作业的履带吊行走通道。
9.如权利要求1所述的自升式海上风机安装船,其特征在于,还包括发电机组,发电机组的冷却风扇为分体外置方式。
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