一种海上风电筒型基础深水下沉安装装置及方法

文档序号:185099 发布日期:2021-11-02 浏览:42次 >En<

阅读说明:本技术 一种海上风电筒型基础深水下沉安装装置及方法 (Offshore wind power cylinder type foundation deepwater sinking installation device and method ) 是由 刘海波 汪顺吉 陶铁铃 喻飞 邹尤 何杰 甘乐 吴司洲 刘玉亮 党莹颖 于 2021-07-30 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种海上风电筒型基础深水下沉安装装置。它包括系泊锚索、浮箱、调谐质量阻尼器;系泊锚索连接在筒型基础与海底之间;浮箱设置在筒型基础的外侧面上;调谐质量阻尼器位于浮箱下方、且连接在筒型基础与浮箱之间。本发明具有可在较短的时间内完成基础的沉放和安装,不需要大型海上作业设备,经济性好,适用于30m以上水深的海上风电筒型基础下沉安装的优点。本发明还公开了海上风电筒型基础深水下沉安装方法。(The invention discloses a deepwater sinking installation device for an offshore wind power cylinder type foundation. The device comprises mooring anchor cables, a buoyancy tank and a tuned mass damper; the mooring anchor cable is connected between the cylindrical foundation and the seabed; the buoyancy tank is arranged on the outer side surface of the cylindrical foundation; the tuning mass damper is positioned below the buoyancy tank and connected between the cylindrical foundation and the buoyancy tank. The invention has the advantages that the foundation can be sunk and installed in a short time, large-scale offshore operation equipment is not needed, the economy is good, and the invention is suitable for sinking and installing the offshore wind power cylindrical foundation with the water depth of more than 30 m. The invention also discloses a deepwater sinking installation method of the offshore wind power cylinder type foundation.)

一种海上风电筒型基础深水下沉安装装置及方法

技术领域

本发明涉及一种海上风电基础安装装置及方法,尤其是涉及一种海上风电筒型基础深水下沉安装装置。本发明还涉及海上风电筒型基础深水下沉安装方法。

背景技术

海上风电筒型基础具有可负压下沉、不需要打桩,结构稳定性佳等优势,在我国近浅海海上风电场得到了越来越多的应用。随着海上风电的开发逐渐向深远海发展,在筒型基础运输到机位点后,在沉放过程中,基础在深水复杂海况的作用下,其沉放的稳定性、安全性以及入土时的水平度将很难满足要求。如公开号为CN102926948A,专利名称为《一种海上风电整机安装方法》介绍了一种海上风电整机安装方法,但该种安装船仅适用于较浅水深的近海,深水复杂海况条件下,其下沉安装过程中稳定性很难得到保证;公开号为CN111910675A,专利名称为《一种深水海上风电筒型基础安装装置和方法》介绍了一种深水海上风电筒型基础专用安装船,能在一定程度上保证深水中下沉安装的稳定性和精度,但由于风机装机容量大型化趋势,筒型基础的直径也越来越大,该安装船的体型和造价也随之增大,成本较高。

因此,开发一种经济型好的海上风电筒型基础深水下沉安装装置及方法很有必要。

发明内容

本发明的第一目的是为了提供一种海上风电筒型基础深水下沉安装装置,该装置可在较短的时间内完成筒型基础的沉放和安装,不需要大型海上作业设备,经济性好,适用于30m以上水深的海上风电筒型基础下沉安装。

本发明的第二目的是为了提供海上风电筒型基础深水下沉安装方法,深水海域筒型基础下沉安装的稳定性好,操作简便,节省成本。

为了实现上述本发明的第一目的,本发明的技术方案为:一种海上风电筒型基础深水下沉安装装置,其特征在于:包括系泊锚索、浮箱、调谐质量阻尼器;

系泊锚索连接在筒型基础与海底之间;

浮箱设置在筒型基础的外侧面上;

调谐质量阻尼器位于浮箱下方、且连接在筒型基础与浮箱之间。

在上述技术方案中,系泊锚索有多个;多个系泊锚索呈圆周布置在筒型基础外周。

在上述技术方案中,系泊锚索包括锚链和海锚;

吊耳安装在筒型基础上;

锚链连接在海锚与吊耳上。

在上述技术方案中,筒型基础包括上部单柱、下部筒体、斜撑;上部单柱设置在下部筒体上,斜撑位于上部单柱与下部筒体之间;

浮箱有若干个;若干个浮箱两两连接、且绑定于下部筒体的外表面;

浮箱的顶部伸出水面。

在上述技术方案中,浮箱与下部筒体之间填充橡胶充气带或橡胶护舷。

在上述技术方案中,调谐质量阻尼器包括质量块、弹簧和阻尼;

质量块悬挂在浮箱的下端;

弹簧和阻尼连接质量块和下部筒体。

为了实现上述本发明的第二目的,本发明的技术方案为:一种海上风电筒型基础深水下沉安装方法,其特征在于:采用所述的海上风电筒型基础深水下沉安装装置下沉筒型基础,

具体包括如下步骤,

a、使用半潜驳或者拖船将筒型基础运输至指定机位点附近;

b、在筒型基础的周围抛下3~12个系泊锚索的海锚;

c、筒型基础1从海面开始下放,通过筒型基础的筒内放气使筒型基础受到的向上的浮力略小于筒型基础的重力和系泊锚索的拉力,从而使筒型基础以较慢的速度下沉入泥;

d、筒型基础在上述沉放过程中,通过调谐质量阻尼器减小筒型基础1在波浪中的运动,以使筒型基础在最后触地时有着最小的水平和垂直运动,使筒型基础在整个沉放过程中产生的海底紊流得到稳定和衰减;

e、筒型基础在上述沉放过程中,不断收紧系泊锚索,保持基础的位置要求,降低筒型基础在波浪中的运动响应;

f、筒型基础的筒体底部接触泥面后,解绑筒壁外周的浮箱及调谐质量阻尼器,解开固定于筒型基础上的系泊锚索,对筒型基础的筒体进行抽水和抽气、实现负压下沉直至指定标高;

g、回收浮箱、调调谐质量阻尼器及系泊锚索,转至下一地点进行筒型基础的沉放工作。

本发明具有如下优点:

解决了深水海域筒型基础下沉安装的稳定性问题,同时也省去专门为深水打造的筒型基础安装船,采用更简单的海上作业设备,甚至不需要使用大型海上作业设备,并在更短的时间内完成平基础的沉放和安装,通过减少海上安装作业的时间和设备,可以在很大程度上降低海上风电的建设费用,适用于30m以上水深的海上风电筒型基础下沉安装。

附图说明

图1为本发明的正视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明的调谐质量阻尼器示意图。

图中1-筒型基础,11-上部单柱,12-下部筒体,13-斜撑,14-排水泵,2-系泊锚索,21-锚链,22-吊耳,23-锚,3-浮箱,31-缆绳,32-橡胶充气带,4-调谐质量阻尼器,41-质量块,42-弹簧,43-阻尼,101-海底泥面,102-海水面。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况,但它们并不构成对本发明的限定,仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。

参阅附图可知:一种海上风电筒型基础深水下沉安装装置,包括系泊锚索2、浮箱3、调谐质量阻尼器4;

系泊锚索2连接在筒型基础1与海底之间;

浮箱3设置在筒型基础1的外侧面上;

调谐质量阻尼器4位于浮箱3下方、且连接在筒型基础1与浮箱3之间。

进一步地,系泊锚索2有多个;多个系泊锚索2呈圆周布置在筒型基础1外周。

进一步地,系泊锚索2包括锚链21和海锚23;

吊耳22安装在筒型基础1上;

锚链21连接在海锚23与吊耳22上,海锚23固定在海底泥面101。

进一步地,筒型基础1包括上部单柱11、下部筒体12、斜撑13和排水泵14;上部单柱11设置在下部筒体12上,斜撑13位于上部单柱11与下部筒体12之间;

浮箱3有若干个;若干个浮箱3两两连接、且绑定于下部筒体12的外表面;

浮箱3的顶部伸出海水面102,提供足够的浮稳性,同时保证筒体水中下沉过程中浮箱提供的浮力逐渐增大。

进一步地,浮箱3与下部筒体12之间填充橡胶充气带或橡胶护舷,充气橡胶带内可充入一定压力的气体,使得筒型基础1和浮箱3成为紧密的整体,亦可起到缓冲的作用。

进一步地,调谐质量阻尼器4包括圆环形的质量块41、弹簧42和阻尼43;

质量块41悬挂在浮箱3的下表面;

弹簧42和阻尼43分别连接质量块41和下部筒体12,调谐质量阻尼器4可减小筒型基础1在下沉过程中受到波浪等外力左右的振动响应。

参阅附图可知:一种海上风电筒型基础深水下沉安装方法,采用所述的海上风电筒型基础深水下沉安装装置下沉筒型基础1,

具体包括如下步骤,

a、使用半潜驳或者拖船将筒型基础1运输至指定机位点附近;

b、在筒型基础1的周围抛下3~12个系泊锚索2的定位海锚23;

c、筒型基础1从海面开始下放,通过筒型基础1的筒内放气使筒型基础1受到的向上的浮力略小于筒型基础1的重力和锚索的拉力,从而使筒型基础1能够以较慢的速度下沉入泥;

d、筒型基础1在上述沉放过程中,通过调谐质量阻尼器4减小筒型基础1在波浪中的运动,以使筒型基础1在最后触地时有着最小的水平和垂直运动,也可以使筒型基础1在整个沉放过程中产生的海底紊流得到稳定和衰减;

e、筒型基础1在上述沉放过程中,不断收紧系泊锚索2的锚链21,不仅可以保持基础的位置要求,也可以大大地降低筒型基础1在波浪中的运动响应;

f、筒型基础1的筒体底部接触泥面后,解绑筒壁外周的浮箱3及调谐质量阻尼器4,解开固定于筒型基础1上的锚链21,对筒型基础1的筒体进行抽水和抽气、实现负压下沉直至指定标高;

g、回收浮箱3、调调谐质量阻尼器4及锚链21的锚链21,转至下一地点进行筒型基础1的沉放工作。

实施例

现以本发明应用于某海上风电筒型基础深水安装为实施例对本发明进行详细说明,对本发明应用于其他海上风电筒型基础深水安装同样具有指导作用。

本实施例中,某海上风电筒型基础下沉安装处的水深约为35m。

如图1~2所示,本实施例中的海上风电筒型基础深水安装装置,包括系泊锚索2、浮箱3、调谐质量阻尼器4。

筒型基础1由上部单柱11、下部筒体12和斜撑13组成。上部单柱11与下部筒体12通过6个沿环向均匀布置的斜撑13连接,斜撑13高3m;单柱11为圆形变截面钢管结构,高20m,变直径6~8m,其顶端与风机塔筒对接;下部筒体12外形为圆形柱体结构,高10m,直径30m,其底部敞开,内部为分舱腔体。

系泊锚索2由锚链21和锚23构成,6根锚链同样沿环向均匀布置,连接于下部筒体12顶部的吊耳22上。

6个环形钢制浮箱3通过缆绳31两两连接绑定于下部筒体2的外面,厚度1m,内侧沿环向的长度14m,高度根据水深调整,浮箱3顶面需伸出海水面102。

浮箱3和下部筒体12之间填充中橡胶充气带32,其内充入一定压力的气体,充入气体后厚度0.5m,沿环向长度和浮箱3相同,使得筒型基础1和浮箱3成为紧密的整体,亦可起到缓冲的作用。

调谐质量阻尼器4由圆环形的质量块41、弹簧42以及阻尼43构成,质量块41悬挂于浮箱的下表面,弹簧42和阻尼43连接在下部筒体12上。调谐质量阻尼器4可减小基础在下沉过程中受到波浪等外力左右的振动响应。

本实施例中的海上风电筒型基础深水安装装置的安装方法,包括如下步骤:

a、使用半潜驳或者拖船将筒型基础1运输至指定机位点附近;

b、在筒型基础1的周围抛下3~12个定位海锚23;

c、筒型基础1从海面开始下放,通过筒内放气保证基础受到的向上的浮力略小于基础的重力和系泊锚索2的拉力,从而保证基础能够以较慢的速度下沉入泥;

d、筒型基础1在上述沉放过程中,通过调谐质量阻尼器4来减小基础在波浪中的运动,以使筒型基础1在最后触地时有着最小的水平和垂直运动,也可以使基础在整个沉放过程中产生的海底紊流得到稳定和衰减;

e、筒型基础1在上述沉放过程中,不断收紧系泊锚索2,不仅可以保持筒型基础1的位置要求,也可以大大地降低筒型基础1在波浪中的运动响应;

f、筒体底部接触泥面后,解绑筒壁外周的浮箱3及调谐质量阻尼器4,解开固定于筒型基础1上的锚链21,对筒体进行抽水和抽气实现负压下沉直至指定标高;

g、回收浮箱3、调谐质量阻尼器4及系泊锚索2,转至下一地点进行沉放工作。

结论:本实施例采用更简单的海上作业设备即可完成海上风电筒型基础深水安装,解决了深水海域筒型基础下沉安装的稳定性问题,同时也省去专门为深水打造的筒型基础安装船,甚至不需要使用大型海上作业设备,并在更短的时间内完成筒型基础的沉放和安装,通过减少海上安装作业的时间和设备,可以在很大程度上降低海上风电的建设费用。

实施例2

本实施例中的海上风电筒型基础深水安装装置及安装方法同实施例1,不同之处在于:本实施例中,海上风电筒型基础下沉安装处的水深约为30m。

实施例3

本实施例中的海上风电筒型基础深水安装装置及安装方法同实施例1,不同之处在于:本实施例中,海上风电筒型基础下沉安装处的水深约为40m。

实施例4

本实施例中的海上风电筒型基础深水安装装置及安装方法同实施例1,不同之处在于:本实施例中,海上风电筒型基础下沉安装处的水深约为60m。

其它未说明的部分均属于现有技术。

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