海上风力发电机分体安装的施工方法与流程

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是指一种海上风力发电机分体安装的施工方法。

背景技术：

我国海域面积辽阔，海上风能资源丰富，利用海风风力发电的潜能极大，但是我国的海上风能开发较晚，自东海大桥海上风电场的落成标志着我国正式开始海上风力发电。

海上风电作为一种新型能源，目前国内选址均为离岸超过10海里的外海环境，目前海上风力发电机组安装施工主要有两种方式，一种是采用大型浮吊直接进行整体吊装，二是采用风机安装专用大型设备。由于海况恶劣，尤其是施工区域风、浪、流等自然条件对船机施工的影响，无论采用上述哪种方案，都存在以下缺点：由于风力发电机整体海上运输重心高，导致倾翻风险大；而且在运输时，不仅要大幅度提高运输和吊装设备的能力，还要在风力发电机设计中考虑整体安装缓冲装置以减少海运和海装的碰损率，由此导致海上大型风力发电机的安装施工难度大。

为了克服上述问题，中国发明专利(cn101985917a)公开了一种海上风力发电机组分体安装施工方法，将塔机在陆地上组装好，利用浮吊吊至方驳上，再由浮吊把塔机安装在墩台上后并将其固定在墩台上；塔吊在墩台上安装完成后，顺序安装风机的三节塔筒，吊装风机主机、轮毂和叶片；利用抱紧装置松开风机的塔筒，翻转到垂直位置，收回臂架和塔柱，用浮吊将塔机吊装到运输驳船上。上述海上风力发电机组分体安装施工方法，虽然减小了自重，降低了成本，方便了塔机的整体安装，但是由于风机安装的精度要求高，导致对起重设备的要求也很高，仍旧存在安装时易受海浪影响导致降低施工效率的问题。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中风电机组安装易受海况影响，导致施工效率低的问题从而提供一种受海况影响小，最大程度上保证风电机组安装稳定性的海上风力发电机分体安装的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种海上风力发电机分体安装的施工方法，所述风力发电机位于风机基础的承台上，其中所述风力发电机包括塔架以及位于所述塔架上方的风机，包括如下步骤：步骤s1：对所述风机基础的桩基进行沉桩；步骤s2：制造辅助平台，并将所述辅助平台安装在所述风机基础旁，使所述辅助平台靠近所述风机基础；步骤s3：在所述辅助平台上设置吊具，并在所述吊具配合下继续对所述风机基础的电缆管、靠船设施、防撞结构安装以及承台钢筋、模板和混凝土结构进行施工；步骤s4：在所述辅助平台上利用所述吊具先将所述塔架吊装至所述承台上并进行安装，然后再将所述风机吊装至所述塔架上并进行安装。

在本发明的一个实施例中，所述辅助平台采用导管架结构，整体拼接成型。

在本发明的一个实施例中，所述辅助平台安装时，在所述辅助平台的下端设置防沉加强杆，且使所述防沉加强杆深入泥内。

在本发明的一个实施例中，所述辅助平台的节点位置处安装有辅助桩，且安装所述辅助桩的方法为：先在所述辅助平台的四个角点处的套管内竖直插入四根辅助桩，通过振动锤将所述四根辅助桩打至设计标高，提升所述辅助平台至设计标高并将所述四根辅助桩固定在所述辅助桩套管内，然后吊打剩余辅助桩并将剩余辅助桩固定在所述套管上。

在本发明的一个实施例中，在所述辅助平台的四个角点处的套管内竖直插入四根辅助桩的方法为：通过起重船吊起辅助桩，将所述辅助桩依次插入所述辅助平台套管内，然后起重船吊起振动锤，使所述振动锤的夹具靠近所述辅助桩的顶部，将所述夹具卡入桩顶并夹紧，最后启动所述振动锤将所述辅助桩依次振沉至设计标高。

在本发明的一个实施例中，提升所述辅助平台至设计标高并将所述四根辅助桩固定在所述辅助平台套管内的方法为：所述辅助平台提升至设计标高后，在所述辅助平台的套管上的通孔内插入搁置梁，使所述四根辅助桩位于所述搁置梁的下方。

在本发明的一个实施例中，将剩余辅助桩固定在所述辅助平台上的方法为：在所述剩余辅助桩上均开孔形成安装孔，且使所述剩余辅助桩上的安装孔对准所述辅助平台套管上的通孔，再将对应的搁置梁穿过所述安装孔，使剩余所述辅助桩固定在所述辅助平台上。

在本发明的一个实施例中，所述辅助平台安装时，利用起重船将所述辅助平台吊至预先作好标记的位置，使所述辅助平台靠近定位船的右舷，当所述辅助平台上的中心线位置与所述定位船的船舷外沿中心线重合时，将所述辅助平台调平后缓慢下放至设计高程，待所述辅助平台稳定后脱钩，然后进入辅助桩施工阶段。

在本发明的一个实施例中，所述塔架包括位于最下方的塔筒、位于所述塔筒上方的中塔以及位于所述中塔上方的顶塔，所述风机基础的承台施工完成后，在所述辅助平台上将所述塔筒吊装至所述承台上并进行安装，然后顺序吊装所述中塔以及顶塔。

在本发明的一个实施例中，所述风机包括位于所述塔架上方的机舱、位于所述机舱上的轮毂以及位于所述轮毂上的三片叶片，安装完塔架后，在所述辅助平台上利用吊具先吊装所述机舱和轮毂的组合，然后再对所述三片叶片依此进行吊装。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的海上风力发电机分体安装的施工方法，通过所述辅助平台上的起重设备既可安全高效进行风机承台电缆管、靠船设施、防撞结构的安装以及钢筋、模板和混凝土施工，又可将所述风力发电机分体进行安装，减少了海上风浪对施工的影响，实现了对所述承台上部风机安装的“陆上施工”，有效减小了风浪对风机安装施工的影响，显著提高安装工效。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明海上风力发电机分体安装的施工方法流程图；

图2是本发明所述风机承台和所述辅助平台的俯视图；

图3是本发明所述辅助平台的侧视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例提供一种海上风力发电机分体安装的施工方法，所述风力发电机位于风机基础10的承台上，其中所述风力发电机包括塔架以及位于所述塔架上方的风机，包括如下步骤：步骤s1：对所述风机基础10的桩基进行沉桩；步骤s2：制造辅助平台20，并将所述辅助平台20安装在所述风机基础10旁，使所述辅助平台20靠近所述风机基础10；步骤s3：在所述辅助平台20上设置吊具，并在所述吊具配合下继续对所述风机基础10的电缆管、靠船设施、防撞结构安装以及承台钢筋、模板和混凝土结构进行施工；步骤s4：在所述辅助平台20上利用所述吊具先将所述塔架吊装至所述承台上并进行，然后再将所述风机吊装至所述塔架上并进行安装。

本实施例所述海上风力发电机分体安装的施工方法，所述风力发电机位于风机基础10的承台上，其中所述风力发电机包括塔架以及位于所述塔架上方的风机，其中所述塔架位于所述承台上，所述步骤s1中，对所述风机基础10的桩基进行沉桩，从而将所述风机基础10固定在海上；所述步骤s2中，制造辅助平台20，并将所述辅助平台20安装在所述风机基础10旁，使所述辅助平台20靠近所述风机基础10，从而有利于后续通过所述辅助平台20对所述风力发电机进行施工，实现了对所述承台上部风机安装的“陆上施工”，有效减小了风浪对风机安装施工的影响，显著提高了安装效率；所述步骤s3中，在所述辅助平台20上设置吊具，并在所述吊具配合下继续对所述风机基础10的电缆管、靠船设施、防撞结构安装以及承台钢筋、模板和混凝土结构进行施工，此时通过所述辅助平台20也加快了所述电缆管、靠船设施、防撞结构的安装以及承台钢筋、模板和混凝土施工，有效减小了风浪对上部承台施工的影响；所述步骤s4中，在所述辅助平台20上利用所述吊具先将所述塔架吊装至所述承台上并进行安装，从而有利于将所述塔架安装在所述承台上，然后在所述辅助平台20上将所述风机吊装至所述塔架上并进行安装，通过所述辅助平台有利于将所述风机安装在所述塔架上。

请参考图3所示，所述辅助平台20采用导管架结构，整体拼接成型，不但厂内施工便利，作业条件好，而且加工进度能有效把控，保证质量。具体地，所述辅助平台20包括导管架21，所述导管架21在竖直方向上由上往下依此设置有第一横杆22、第二横杆23以及第三横杆24，其中所述第二横杆23处于设计低水位以下，以使所述导管架21的桩承载力、浮力、浮容重上托力均正好与自重平衡；所述第三横杆24是防沉加强杆，设置在所述导管架21的下端，且使所述防沉加强杆深入泥内，通过所述防沉加强杆有利于保证安装时的稳定性。另外，所述导管架21与所述第一横杆22之间还设有斜撑，所述斜撑采用钢管。

为了保证所述辅助平台20的稳定，所述辅助平台20的9个节点位置处分别安装有辅助桩25，且安装所述辅助桩25的方法如下：即在节点1、节点2至节点9处均设有套管，每个所述套管内安装辅助桩25，其中所述套管安装时均触底。具体地，先在所述所述辅助平台20的四个角点处的套管内竖直插入四根辅助桩25，即在节点1、节点3、节点7和节点9处的套管内分别插入四根辅助桩25，通过振动锤将所述四根辅助桩25打至设计标高，提升所述辅助平台20至设计标高并将所述四根辅助桩25固定在所述辅助平台20套管内，然后吊打剩余辅助桩25并将剩余辅助桩25固定在所述辅助平台20的套管上，通过先安装四个角点处的辅助桩25，再安装其它位置处的辅助桩25，即可以防止所述辅助平台20上提时所述辅助桩25与所述套管发生蹩牢，而且有利于降低施工难度，从而加快施工的进度，下面详细说明。

在所述辅助平台20的四个角点处的套管内竖直插入四根辅助桩25的方法如下：通过起重船吊起所述辅助桩25，将所述辅助桩插入所述辅助平台20套管内，然后起重船吊起振动锤，使所述振动锤的夹具靠近所述辅助桩25的顶部，将所述夹具卡入桩顶并夹紧，最后启动振动锤将所述辅助桩25依次振沉至设计标高。为了使所述辅助桩25固定在所述辅助平台20内，提升所述辅助平台20平台至设计标高并将所述四根辅助桩25固定在所述辅助平台20内的方法如下：所述辅助平台20提升至设计标高后，在所述辅助平台20的套管上的通孔内插入搁置梁，使所述四根辅助桩25位于所述搁置梁的下方，从而保证了辅助桩25始终位于所述套管内。

将剩余辅助桩25固定在所述辅助平台20上的方法如下：在所述剩余辅助桩25上均开孔形成安装孔，且使所述剩余辅助桩25上的安装孔对准所述辅助平台20内套管上的通孔，即将在节点2、节点8、节点4、节点5和节点6位置处的套管上的通孔对准每个所述辅助桩25上的安装孔，再将对应的搁置梁穿过所述安装孔，使剩余所述辅助桩25固定在所述辅助平台20上。由于四个角点处的四根辅助桩25不需要开孔，通过提升所述辅助平台20至设计标高，将所述四根辅助桩25固定在所述搁置梁的下方，因此减少了开孔时间以及两孔对准的时间，使得施工简单，有效提高了施工效率。其中所述搁置梁和孔道之间存在的高差缝隙处可以利用钢板垫牢，从而保证所述辅助桩25的稳定性。

所述辅助平台20安装时，利用起重船将所述辅助平台20吊至预先作好标记的位置，使所述辅助平台20靠近定位船的右舷，当所述辅助平台20上的中心线位置与所述定位船的船舷外沿中心线重合时，将所述辅助平台20调平后缓慢下放至设计高程，待所述辅助平台20稳定后脱钩，然后进入辅助桩25施工阶段，从而有利于保证所述辅助平台20的稳定。另外，在所述辅助平台20的两侧还设置有牵引缆风绳，用于在安装时防止辅助平台20发生大幅度的晃动。其中在所述辅助平台20安装前，需要对所述辅助平台20进行定位，具体定位方法为：将两台gps仪器流动站在定位船(所述定位船靠所述辅助平台20的下海侧)的甲板上测放出所述辅助平台20的两个安装边线，且两台gps仪器中心构成的直线与船舷外沿平行，仪器间距大于稳桩平台尺寸，测量所述两个安装边线与船舷外沿的垂直距离，使定位船舷与所述辅助平台20边平行，在两台gps仪器居中的位置，标记出与船舷外沿相垂直的刻画线，分别测量两台gps仪器中心至所述刻画线的垂直距离。

本实施例中，所述塔架包括位于最下方的塔筒、位于所述塔筒上方的中塔以及位于所述中塔上方的顶塔，所述风机基础的承台施工完成后，在所述辅助平台20上利用吊具将所述塔筒吊装至所述承台上并进行安装，然后顺序吊装所述中塔以及顶塔，将所述中塔固定在所述塔筒上，将所述顶塔固定在所述中塔上。

所述风机包括位于所述塔架上方的机舱、位于所述机舱上的轮毂以及位于所述轮毂上的三片叶片，安装完塔架后，在所述辅助平台20上利用吊具先吊装所述机舱和轮毂的组合，将所述机舱和轮毂固定在所述顶塔上，然后再对所述三片叶片依此进行吊装，将所述三片叶片分别固定在所述轮毂上，从而完成所述风力发电机的安装。

所述风力发电机安装完成后，再安装电气系统以及警示系统，配合风电机组系统调试，并验收合格后，就完成了整个风力发电机的安装。另外，所述辅助平台20上设置有大型起重设备，通过所述起重设备提供起重能力及保证施工安全性，实现对所述风力发电机的起吊。

本实施例中，所述吊具是大型履带吊。

综上，本发明所述技术方案具有以下优点：

1.本发明所述海上风力发电机分体安装的施工方法，所述风力发电机位于风机基础的承台上，其中所述风力发电机包括塔架以及位于所述塔架上方的风机，其中所述塔架位于所述承台上，所述步骤s1中，对所述风机基础的桩基进行沉桩，从而将所述风机基础固定在海上；所述步骤s2中，制造辅助平台，并将所述辅助平台安装在所述风机基础旁，使所述辅助平台靠近所述风机基础，从而有利于后续通过所述辅助平台对所述风力发电机进行施工，实现了对所述承台上部风机安装的“陆上施工”，有效减小了风浪对风机安装施工的影响，显著提高了安装效率；所述步骤s3中，在所述辅助平台上设置吊具，并在所述吊具配合下继续对所述风机基础的电缆管、靠船设施、防撞结构安装以及承台钢筋、模板和混凝土结构进行施工，此时通过所述辅助平台也加快了所述电缆管、靠船设施、防撞结构的安装以及承台钢筋、模板和混凝土施工，有效减小了风浪对上部承台施工的影响；所述步骤s4中，在所述辅助平台上利用所述吊具先将所述风力发电机的塔架吊装至所述承台上并进行安装，从而有利于将所述塔架安装在所述承台上；然后在所述辅助平台上将所述风力发电机的风机吊装至所述塔架上并进行安装，通过所述辅助平台有利于将所述风机安装在所述塔架上。

2.本发明所述海上风力发电机分体安装的施工方法，四个角点处的四根辅助桩不需要开孔，通过提升所述辅助平台至设计标高，将所述四根辅助桩固定在所述搁置梁的下方，因此减少了开孔时间以及两孔对准的时间，使得施工简单，有效提高了施工效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。