[发明专利]一种自升式风电安装平台顶升系统

说明书

本发明涉及一种自升式风电安装平台顶升系统，包括固桩架、桩腿、驱动单元以及与驱动单元相配套应用的能量回收单元。固桩架固定于自升式风电安装平台的底部。沿其长度方向，由固桩架的侧壁向内延伸出有用来容置桩腿的工艺凹槽。桩腿在驱动单元的驱动力作用下沿着工艺凹槽定向地执行滑移运动，以实现与海底的顶触、脱开。如此一来，桩腿下降进程中所生成的重力势能得到有效地转化、且收集存储；而当桩腿执行上移提升运动时，能量回收单元所存储的能量得以释放以向着桩腿施予一定的推顶辅力。

技术领域

本发明涉及风电安装平台制造技术领域，尤其是一种自升式风电安装平台顶升系统。

背景技术

自升式风电安装平台主要用于海上风力发电，其可从一个发电位移动另一个发电位。自升式风电安装平台主要由主甲板、上部结构与桩腿等几部分组成。其中，上部结构是一个浮力较大的驳船形浮体，用以承载起重机械。在实际应用中，上部结构可以依靠桩腿进行升降以适应不同的工作水深要求。自升式风电安装平台顶升系统主要由固桩架、桩腿以及驱动装置等几部分组成。当自升式风电安装平台相对于第一发电位完成初步定位后，驱动装置启动以驱动桩腿由固桩架中深入，且直至顶触海底，进而使得驳船完全或部分露出水面,确保作为工作场地的主甲板免于受到波浪的影响。一般来说，自升式海洋结构物的工作水深为十几米到上百米。

在线有技术中，驱动装置主要由一齿轮箱、一电机、一齿轮齿条机构等组成。桩腿的下降与提升原始动力均来自于电机。齿轮齿条机构由齿轮和齿条构成。齿轮由齿轮箱直接驱动。齿条与桩腿固定为一体。在对桩腿执行提升、下降操作进程中，电机借由齿轮箱以实现对齿轮的周向旋运动，且后续辅以齿条以对桩腿进行拖拽。虽说传统的驱动装置可以满足桩腿最基本的升降要求，但是实际工作中却存在有以下问题：1)在桩腿进行提升的过程中，因插入地层深度较大、海底淤泥沉积等因素势必会加大桩腿的拔出困难度，如此，一方面，对电机设计功率提出的较高要求，进而导致采购成本的增加；且在设计形式相同的前提下，大的设计功率即意味着大的设计体型，从而势必会增加其空间设计困难度以及组装困难度；另一方面，在施拔瞬间电机的输出功率急剧地增大，势必会增加电机“过热烧机”现象的发生几率；2)从节能减排的观点出发，在桩腿的下降过程中势必会产生大量的重力势能，传统设计中采取液压节流的方式将桩腿的重力势能转化为液压能，且后续通过热量释放的方式排出，如此，不但增加了驱动装置的设计结构复杂性，增加了制造、采购成本，而且液压节流中的液压油因压力过大而外溢，进而污染海洋的现象时有发生。因而，亟待本课题组解决上述技术问题。

发明内容

故，本发明课题组鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过课题组人员不断探讨以及设计改进，最终导致该自升式风电安装平台顶升系统的出现。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种自升式风电安装平台顶升系统，包括固桩架、桩腿以及驱动单元。固桩架固定于自升式风电安装平台的底部。沿其长度方向，由固桩架的侧壁向内延伸出有用来容置桩腿的工艺凹槽。驱动单元由固桩架所直接负担，以驱使桩腿沿着工艺凹槽定向地执行滑移运动。当需将自升式风电安装平台由漂浮状态转变为固定状态时，驱动单元启动，桩腿在驱动力作用下执行下移运动，且直至其下自由端与海底相顶触。而当需将自升式风电安装平台由固定状态转变为漂浮状态时，驱动单元重新启动，桩腿在驱动力作用下执行上移运动，且直至其下自由端与海底相脱离。另外，该自升式风电安装平台顶升系统还包括能量回收单元。能量回收单元与驱动单元相配套应用。当桩腿执行下移运动时，能量回收单元收集、且存储能量；而当桩腿执行上移运动时，能量回收单元释放能量。

作为本发明技术方案的进一步改进，驱动单元由N组对称地布置于桩腿的两侧、且相互协作以同时向着桩腿施以拖拽力的驱动子单元构成。