适用于海上浮式风机安装的防波装置及其安装海上浮式风机的方法与流程

本发明属于可再生能源利用领域，涉及一种适用于海上浮式风机安装的防波装置及其安装海上浮式风机的方法。

背景技术：

当今化石能源急剧短缺，环境污染、气候变化等问题愈加严重。为解决上述问题，各国政府积极推进可再生能源技术的发展。我国幅员辽阔，西部地区以及沿海地区风能资源储备居于全球前列，大力开发风电资源已成为解决我国能源短缺以及环境污染等问题的重要途径。与陆上风能相比，海上风能具有更加丰富的风资源而且风品质较好，不受地形影响，是未来中国风电发展的主要方向，也符合我国发展能源节约型和环境友好型社会的战略需求。特别是随着水深不断地增加，风资源更加充足，发展海上浮式风机成为了海上风电向深远海进军的必要途径。浮式风机在海上进行安装作业时，由于风浪条件的影响，通常在遮蔽的海域进行，海上风电场施工的可作业窗口期很少。

技术实现要素：

为了解决浮式风机在海上安装作业受风浪条件影响较大的问题，本发明提出如下技术方案：一种适用于海上浮式风机安装的防波装置，包括浮筒、缆绳、锚泊系统，所述的锚泊系统将浮筒与海底连接，且浮筒浮于海面，缆绳将多个浮筒串联，串联的浮筒作为封闭区域边界，在波浪中浮筒相互靠近而形成可阻挡波浪的屏障。

一种使用所述防波装置安装海上浮式风机的方法，包括如下步骤：

步骤1：依据需要围成的防波面积，将浮筒和缆绳相互连接形成浮式防波装置，通过拖船运至指定安装海域；

步骤2：通过锚泊系统将浮式防波装置与海底的连接；

步骤3：采用拖船将spar浮式平台湿拖至指定海域，灌入压载水，降低spar浮式平台的中心，使其保持垂直；

步骤4：打开浮式防波装置预留开口，将spar浮式平台采用拖船垂直湿拖至安装海域，拖船驶离安装海域，起重船驶入安装海域，随后防波装置预留开口关闭；

步骤5：起重船在浮式防波装置形成的防波的安装海域中完成风力机部分的吊装以及调试，随后防波装置预留开口打开，起重船驶离安装海域，随后采用拖船将spar浮式风机整机拖至指定工作海域；

步骤6：解除浮式防波装置与海底的连接，采用拖船将浮式防波装置拖至岸边，spar浮式风机安装工作完成。

有益效果：本发明的适用于海上浮式风机安装过程的浮式防波装置，在安装过程中减小了因波浪引起的垂荡和纵摇运动响应，增加海上风电场的安装可作业窗口时间和作业海域。能有效提高海上浮式风机的安装效率以及稳定性，为未来海上浮式风电场的建设提供保障。其其是一种安装简单、可操作性强、成本较低、可循环利用的浮式防波装置，能有效的减小海上浮式风机在安装过程中受波浪影响较大的问题，提高海上浮式风机的安装效率，有效降低浮式风机安装成本，提高海上风电的安装作业时间，对深海风能开发、海上浮式风机的商业化发展具有重要的推动作用。

附图说明

图1为spar浮式平台由拖运船湿拖至安装区域示意图；

图2为浮式防波器开口等待spar浮式平台进入安装海域示意图；

图3为spar浮式平台灌入压舱水使其竖直示意图；

图4为spar浮式平台通过拖船拖至指定安装海域示意图；

图5为浮式防波器关闭示意图；

图6为浮式防波器中进行风力机部件的安装示意图；

图7为spar浮式风机组装完成后，浮式防波器打开，采用拖船将spar浮式风机湿拖至指定工作海域示意图。

图中1为拖船，2为spar浮式平台，3为浮式防波装置，4为缆绳，5为风力机部分，6为起重船，7为spar浮式风机。

具体实施方式

本发明提供了一种适用于海上浮式风电安装过程的浮式防波装置，该装置通过缆绳将浮筒进行串联，浮筒相互靠近，形成可阻挡波浪的屏障，进而减小海上浮式风机安装区域的浪高，提高海上风机安装过程中的稳定性。通过使用浮式防波装置，可在风浪较大的海域安装浮式风机，有效地解决了海上风机可作业窗口期较少的问题，在一定程度上降低了成本，具有较高的实用性。浮式防波装置可使海上浮式风机在安装时，通过缆绳连接的浮动圆筒组成的浮式防波装置来减少浮式平台受波浪引起的运动响应，提高海上安装效率。

本发明具有以下优点：

1、该浮式防波装置使用时可便捷打开和关闭，在施工过程中操作方便，使用过程技术要求不高并能保证安装水域内波浪的稳定。

2、该浮式防波装置结构设计合理，生产安装方案技术成熟。

3、该浮式防波装置轻便易托运，运输成本较低。

4、该浮式防波装置可加长和缩短，浮式防波区域面积可进行调节，可操作空间较大。

在一种实施例中，使用适用于海上浮式风机安装的防波装置，对海上浮式风机施工安装流程如下：

首先，在岸上依据需要围成的防波面积将浮筒和缆绳4相互连接，随后通过拖船运至安装海域。在指定安装海域将浮筒安装完毕，通过锚泊系统，实现浮式防波装置与海底的连接。随后浮式防波装置打开，采用拖船将spar浮式平台湿拖至浮式防波区域进行安装。

为了进一步加深对本发明的理解，下面结合附图和技术方案，对本发明作进一步说明。本发明操作主要分为六步，分别为：

步骤1：依据需要围成的防波面积，将浮筒和缆绳4相互连接，通过拖船运至指定安装海域。

步骤2：通过锚泊系统实现浮式防波装置3与海底的连接，保证防波装置3的稳定性。

步骤3：采用拖船1将spar浮式平台2湿拖至指定海域(图1)，灌入压载水，降低spar浮式平台的中心，使其保持垂直(图3)。

步骤4：打开浮式防波装置3预留开口(图2)，同时将spar浮式平台2采用拖船1垂直湿拖至安装海域(图4)。拖船1驶离安装海域，同时起重船6驶入防波海域，随后防波装置关闭(图5)。

步骤5：起重船6在浮式防波装置3中完成风力机部分5的吊装以及调试工作(图6)。在吊装过程中，spar平台运动响应较小，作业可以在短时间内完成。随后防波装置打开，起重船6驶离安装海域。随后采用拖船1将spar浮式风机7整机拖至指定工作海域(图7)。

步骤6：解除浮式防波装置3与海底的连接，采用拖船1将浮式防波装置3拖至岸边，spar浮式风机安装工作完成。

本发明采用的浮筒结构施工方便、成本较低，浮式防波装置效果良好、结构稳定合理，可实施性较强。

本发明的产品设计要充分考虑以下因素：

1、在安装浮筒过程中，需保证浮筒都安装在同一水平面上，保证结构的稳定以及最佳防波效果。

2、在浮筒托运过程中需防止缆绳缠绕打结，导致浮式防波结构安装时间过长，降低工作效率。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

技术特征：

1.一种适用于海上浮式风机安装的防波装置，其特征在于，包括浮筒、缆绳、锚泊系统，所述的锚泊系统将浮筒与海底连接，且浮筒浮于海面，缆绳将多个浮筒串联，串联的浮筒作为封闭区域边界，在波浪中浮筒相互靠近而形成可阻挡波浪的屏障。

2.一种使用权利要求1所述的防波装置安装海上浮式风机的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：依据需要围成的防波面积，将浮筒和缆绳相互连接形成浮式防波装置，通过拖船运至指定安装海域；

步骤2：通过锚泊系统将浮式防波装置与海底的连接；

步骤3：采用拖船将spar浮式平台湿拖至指定海域，灌入压载水，降低spar浮式平台的中心，使其保持垂直；

步骤4：打开浮式防波装置预留开口，将spar浮式平台采用拖船垂直湿拖至安装海域，拖船驶离安装海域，起重船驶入安装海域，随后防波装置预留开口关闭；

步骤5：起重船在浮式防波装置形成的防波的安装海域中完成风力机部分的吊装以及调试，随后防波装置预留开口打开，起重船驶离安装海域，随后采用拖船将spar浮式风机整机拖至指定工作海域；

步骤6：解除浮式防波装置与海底的连接，采用拖船将浮式防波装置拖至岸边，spar浮式风机安装工作完成。

技术总结
适用于海上浮式风机安装的防波装置及其安装海上浮式风机的方法，属于可再生能源利用领域，为了解决浮式风机在海上安装作业受风浪条件影响较大的问题，包括浮筒、缆绳、锚泊系统，所述的锚泊系统将浮筒与海底连接，且浮筒浮于海面，缆绳将多个浮筒串联，串联的浮筒作为封闭区域边界，在波浪中浮筒相互靠近而形成可阻挡波浪的屏障，本发明的适用于海上浮式风机安装过程的浮式防波装置，在安装过程中减小了因波浪引起的垂荡和纵摇运动响应，增加海上风电场的安装可作业窗口时间和作业海域。

技术研发人员：蒋致禹;施伟;曾昕萌;任政儒;张礼贤;翟钢军
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2019.09.29
技术公布日：2019.12.27