[发明专利]张力腿式海上浮动式风力机的整体安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及海上浮动式风力机的整体安装技术，具体涉及一种张力腿式海上浮动式风力机整体安装辅助装置及安装方法，属于海洋工程技术领域，

背景技术

风能是目前发展最迅速、最具潜力的可再生能源，全球可利用的风能资源非常丰富，风能总量比地球上可开发利用的水能总量大10倍以上，其中大部分高品质的风能资源集中在海上深水区域。海上风能大国如：美国、中国、日本、挪威等的风能资源都集中在水深超过30m的非浅水区域。深水浮动式风力机作为一种替代传统固定式风机的新装备具有广阔的应用前景，已成为国外海上风能研究的热点领域。美国、欧洲和日本等对此进行了比较广泛的研究，纷纷提出了新型的浮式风机概念，目前处于不同的设计和验证阶段。

浮动式风力机主要由三部分组成，即位于顶部的风力发电机组、底部的浮式基础和用以连接二者的塔筒结构。底部的浮式基础与海洋石油平台下浮体相似，可划分为三种主要类型：单柱式平台，半潜式平台和张力腿式平台。单柱式平台通过压载使重心高度远低于浮心高度以获得稳性和优良的垂荡性能。半潜式平台通过合理布置水线面以取得较大的水线面惯性矩，从而获得稳性和较好的运动性能。张力腿式平台通过设置张力腿预张力以获得稳性和优良的运动性能。

目前，海上浮动式风力机的安装方式主要分为多体式安装、两体式安装和整体式安装。分体式是指依次安装机舱、轮毂、叶片、塔筒和浮动式基础等，其安装过程比较复杂，每次安装需要海上吊装的次数较多，需要较长的海上作业时间，因此对安装船的要求高，安装费用也较高。两体式安装是指在陆地上把顶部的风力发电机组(包括机舱、轮毂和叶片等)和塔筒安装好，再利用安装船吊运至预先安装好的海上浮动式基础上。整体式安装是利用现有技术和装备在陆地上完成海上浮动式风力机所有部件的安装，再利用安装船整体运输至预定安装海域，最后再安装系泊系统。

经对现有技术的文献检索发现，上海交通大学船建学院于2012年公布一种新型的多立柱张力腿式海上5MW浮动式风力机(Energies 2012,5,3874-3891；doi:10.3390/en5103874)，其浮动基础主体型深21.5m，中心立柱直径6m,周向立柱截面尺寸长4.8m，宽4.8m，排水体积4170m³，平台重量包括固定压载约为2375t，浮心位置位于水面下约12m处，重心位置位于水面下约9.85m处。由于该5MW海上张力腿式海上浮动式风力机浮心位于重心位置以下，在未安装张力系泊腿之前，整体稳性不足，因此安装时不宜采用整体式安装，只适合采用分体式安装或两体式安装，因而安装成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有张力腿式海上浮动式风力机安装方式的上述不足和缺陷，提供一种张力腿式海上浮动式风力机的整体安装方法，其既可以为张力腿式海上浮动式风力机的安装提供足够的稳性和浮力，又可以为张力腿式海上浮动式风力机的安装提供辅助定位，从而大幅节省海上作业时间，降低安装成本。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种张力腿式海上浮动式风力机的整体安装方法，该张力腿式海上浮动式风力机包括具有周向立柱的多立柱张力腿式海上浮动式基础，其特征在于：采用辅助装置进行安装；所述辅助装置包括辅助模块、眼板、止动销、油缸、定位绞车和钢丝绳，所述辅助模块内部设有压载舱、动力舱、压载泵舱和液压泵站舱，安装在所述多立柱张力腿式海上浮动式基础的外侧，所述眼板可拆卸地连接在所述多立柱张力腿式海上浮动式基础的周向立柱上，多个所述油缸布置于所述辅助模块的侧面和底面，该油缸的缸体固定在所述辅助模块上，所述止动销与所述油缸的缸杆相铰接，并且该止动销受该油缸的驱动插入所述眼板的孔中，所述定位绞车固定在所述辅助模块的顶部，所述钢丝绳一端与该定位绞车相连，另一端与预抛在海底的定位锚相连，所述的辅助装置数量共三组；

所述整体安装方法包括如下具体步骤：

1)在船厂完成包括有多立柱张力腿式海上浮动式基础的张力腿式海上浮动式风力机的建造和安装；

2)将所述眼板连接在所述多立柱张力腿式海上浮动式基础的周向立柱上，利用陆上的吊机将3组已安装止动销、油缸、定位绞车和钢丝绳的辅助模块安装在所述多立柱张力腿式海上浮动式基础上；

3)驱动所述辅助模块上的油缸，使止动销插入所述多立柱张力腿式海上浮动式基础上眼板的孔中，将该辅助模块与所述多立柱张力腿式海上浮动式基础的周向立柱相连接进行临时固定；

4)将组装完毕的张力腿式海上浮动式风力机和辅助装置整体吊装至船坞里，通过所述辅助模块中的压载泵进行压载，直至水线面到达预定吃水；