自安装式海上升压站的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种海上风电设备技术领域，特别涉及一种自安装式海上升压站。


背景技术：

[0002]
随着我国海上风力发电技术的发展，海上风电场离岸距离越来越远、风电场规模越来越大，传统的在陆上设置陆上升压站的方式因为低压输电线损大、电缆的铜材消耗量大、费用高而不再合适，为了将海上风电场产生的电能安全可靠的、经济的送到内陆，就必须在海上设置海上升压站。海上升压站就是将风力发电机所发的电能升压至110kv、220kv或更高，然后通过高压海底电缆送至陆地，再经高压架空线送入内陆电网。
[0003]
目前，海上升压站形式主要为单桩基础、导管架基础、多桩基础等，基本是由固定式风机基础演变而来。这些基础形式海上安装都需要大型驳船运输、海上打桩和重吊操作，普遍存在安装施工周期长，需要大型施工船，作业窗口期短等问题。我国可进行海上大型项目施工安装的船舶数量有限，随着作业水深的增加，可使用的安装船舶少之又少。而我国海上风电场的建设正如火如荼，近几年海上施工安装工期非常紧张，很可能出现项目建造完成，但无施工船安装，需要等安装船工期的情况，进而降低了安装效率。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于提供一种自安装式海上升压站，以解决现有技术中需要等安装船工期而安装效率低的问题。
[0005]
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种自安装式海上升压站，包括：船体；多个桩腿，沿所述船体的周向间隔设置于所述船体的周缘；各所述桩腿均能够相对于所述船体升降；多个桩靴，一一对应固定设置于所述桩腿的底端；多个海缆井；各所述海缆井位于所述桩腿相对于所述船体的外周，并能够随所述桩腿升降；各所述海缆井沿所述桩腿的高度方向延伸，且所述海缆井的底端与对应的所述桩靴连接，顶端位于所述船体的甲板的上方；搭载有所述海缆井的桩腿关于所述船体对称设置，且各所述桩腿上搭载有一个所述海缆井或多个对称设置的所述海缆井。
[0006]
在其中一实施方式中，各所述海缆井均包括：多个海缆，间隔设置；多个海缆管，一一对应套设于所述海缆的外周，且相邻两所述海缆管之间具有间隔；顶盖，连接于多个所述海缆管的顶部；多个固定件，沿所述海缆管的高度方向间隔设置；各所述固定件与多个海缆管固定连接而固定多个所述海缆管；连接板，设置于所述桩靴上；支撑柱，与所述连接板连接，并与所述桩腿平行间隔设置；所述支撑柱位于多个所述海缆管的内侧。
[0007]
在其中一实施方式中，所述海缆管包括竖直段、连接于所述竖直段底端的弧形段以及连接于所述弧形段底端的喇叭口，所述弧形段的凸面朝向所述桩腿。
[0008]
在其中一实施方式中，所述固定件呈板状，其上开设有多个固定孔，用于供所述海缆管穿过。
[0009]
在其中一实施方式中，固定于所述海缆上端的任意相邻两所述固定件之间的间距小于固定于所述海缆中部的任意相邻两所述固定件之间的间距；固定于所述海缆下端的任意相邻两所述固定件之间的间距小于固定于所述海缆中部的任意相邻两所述固定件之间的间距。
[0010]
在其中一实施方式中，所述支撑柱呈上细下粗的结构。
[0011]
在其中一实施方式中，所述支撑柱包括下部段、上部段及位于所述上部段顶端的呈圆台的限位单元；所述下部段的直径大于所述上部段的直径，所述上部段的长度满足在所述海缆井随着所述桩腿下降时，所述限位单元始终位于所述海缆管的喇叭口的上方。
[0012]
在其中一实施方式中，所述连接板的底部沿远离所述桩靴的方向倾斜向上设置，所述连接板的顶部远离所述桩靴的一端设有连接并支撑所述支撑柱的水平面。
[0013]
在其中一实施方式中，所述自安装式海上升压站还包括限位机构；所述限位机构包括多个限位基座，多个所述限位基座与多个所述海缆井一一对应；各所述限位基座固定于所述船体内，且所述限位基座上开设有上下贯通的限位孔，所述限位孔允许多个所述海缆管同时通过，限制所述顶盖通过，且各所述限位基座位于所述海缆井对应的所述桩腿的外周。
[0014]
在其中一实施方式中，所述限位基座与所述船体的底端之间具有高度差。
[0015]
在其中一实施方式中，所述船体上设有多个固桩架，多个固桩架与多个桩腿一一对应设置；所述自安装式海上升压站还包括导向机构；所述导向机构包括多个导向板，多个所述导向板与多个所述限位基座一一对应；各所述导向板设置于所述固桩架上，并位于所述限位基座的正上方，且所述导向板上开设有供所述海缆井通过以及对所述海缆井导向的导向孔。
[0016]
由上述技术方案可知，本实用新型的优点和积极效果在于：
[0017]
本实用新型中的自安装式海上升压站包括能够自行漂浮于下水的船体，而能够通过拖船托航至安装地点，使得整个自安装式海上升压站在海上运输简便。通过自身的升降功能即桩腿相对于船体的升降而实现插桩站桩，创造性的使海缆井随着桩腿的升降而一起升降，进而能够一次完成安装，无需等候安装船的工期，节约了时间，提高了安装效率，进而降低了成本。
[0018]
且搭载有海缆井的桩腿对称设置，保证了自安装式海上升压站的稳定性。
附图说明
[0019]
图1是本实用新型自安装式海上升压站其中一实施例的安装完成后的结构示意图；
[0020]
图2是本实用新型图1中a-a剖面的剖视图；
[0021]
图3是本实用新型自安装式海上升压站其中一实施例拖航工况下的结构示意图；
[0022]
图4是本实用新型中船体的底部的结构示意图；
[0023]
图5是本实用新型中图1的自安装式海上升压站的局部放大图。
[0024]
附图标记说明如下：
[0025]
1、船体；111、固桩架；
[0026]
2、桩腿；3、桩靴；4、海缆井；41、海缆；42、海缆管；421、竖直段；422、弧形段；423、喇
叭口；43、顶盖；44、固定件；45、连接板；46、限位柱；461、下部段；462、上部段；463、限位单元；51、限位基座；61、导向板。
具体实施方式
[0027]
体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
[0028]
为了进一步说明本实用新型的原理和结构，现结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明。
[0029]
本实用新型提供一种自安装式海上升压站，能够自行漂浮下水，而能够通过拖船拖航至安装地点，并通过自身的升降功能实现插桩站桩，进而完成安装，无需等候安装船的工期，节约了时间，提高了安装效率。
[0030]
参阅图1和图3，该自安装式海上升压站包括船体1、桩腿2、桩靴3、升降机构、锁紧机构、限位机构、导向机构及海缆井4。通过桩腿2相对于船体1的升降而带着海缆井4一起升降而能够一次完成安装，并且在拖航时将海缆41收于船体1内，保护海缆井4。
[0031]
船体1呈箱型，具有自浮能力。其中，船体1可为呈长方体的箱型，也可以为呈正方体的箱型。船体1的长宽可根据实际情况而设定。例如，船体1平面尺寸为50mx50m，型深为6m。
[0032]
船体1内部还设置有电缆通道、事故油舱和压载舱(图中未示出)等。
[0033]
船体1上还设有固桩架111。多个固桩架111间隔设于船体1上。本实施例中，固桩架111数量为四个，且四个固桩架111位于船体1的四个角落处。而呈正方形布置。其他实施例中，固桩架111的数量以及在船体1上的布置可根据需要设置。
[0034]
各固桩架111上开设有上下贯通的通孔。
[0035]
多个桩腿2沿船体1的周向间隔设置于船体1的周缘。具体地，桩腿2与固桩架111一一对应设置，且桩腿2穿设于对应的固桩架111的通孔内。桩腿2延伸的方向为竖直方向。本实施例中，桩腿2的数量为四个，分别设置于船体1的四个角落处，而呈正方形布置。且桩腿2穿过对应的固桩架111设置。其中，桩腿2呈圆柱形。多个桩靴3与多个桩腿2一一对应设置。各桩靴3设置于对应的桩腿2的底部。桩靴3用于插入海底而使整个自安装式海上升压站固定于海上。
[0036]
升降机构(图中未示出)设置于船体1上，驱动桩腿2相对于船体1升降。升降机构可采用相关技术中的结构，例如齿轮齿条驱动的方式或液压驱动的方式。
[0037]
锁紧机构(图中未示出)设置于船体1上，锁紧桩腿2与船体1。即在桩腿2升降至预设位置时，通过锁紧机构锁紧，从而保持桩腿2与船体1之间的相对位置。锁紧机构同样也可采用相关技术中的方式，例如液压缸与锁紧插销的配合方式，即桩腿2上沿其自身高度方向开设有多个锁紧孔，液压缸驱动锁紧插销相对于桩腿2伸出而插入锁紧孔或缩回而退出锁紧孔，实现锁紧或解除锁紧的功能。
[0038]
海缆井4设置于桩腿2上相对于船体1的外周面。其中，内和外是指以自安装式海上升压站的使用状态为参照，朝向船体1内部的即为内，反之为外。
[0039]
各桩腿2上搭载有一个海缆井4或多个海缆井4。在一个桩腿2上搭载多个海缆井4
时，多个海缆井4在该桩腿2上对称布置。本实施例中，一个桩腿2上搭载有两个海缆井4，两海缆井4对称设置。
[0040]
搭载有海缆井4的桩腿2在船体1上对称布置。例如，具体在本实施例中，位于对角线上的两桩腿2均搭载有海缆井4，即搭载海缆井4的桩腿2对角对称布置，且两桩腿2上的海缆井4对称设置。或者四个桩腿2均搭载有海缆井4，且对称设置的桩腿2上的海缆井4也对称布置。
[0041]
海缆井4沿对应的桩腿2延伸，且海缆井4的底端与位于该桩腿2底端的桩靴3连接，顶端向上延伸并能穿过船体1，具体地，能穿过船体1的顶甲板。
[0042]
结合图2、图4和图5，海缆井4包括多个海缆41，多个海缆管42、多个固定件44、顶盖43，连接板45和支撑柱46。海缆41的数量为多个，具体可依据实际情况而设置。例如，在本实施例中，海缆41的数量为6根，并呈正六边形分布。且6根海缆41在正六边形的六个顶角上。
[0043]
海缆管42与海缆41一一对应设置，即海缆管42的数量为6根，并呈正六边形分布。各海缆管42套设于海缆41外周，从而保护海缆41。具体地，海缆管42包括竖直段421、连接于竖直段421底部的弧形段422和连接于弧形段422底部的喇叭口423。其中，弧形段422根据海缆41的弯曲半径而设置。弧形段422凹面背离桩腿2，而使多个海缆管42在下段所围合的形状渐扩口径。
[0044]
本实施例中，海缆管42呈j型。且喇叭口423由上至下渐扩口径。
[0045]
任意相邻的两海缆管42之间具有间隔，使任意相邻的两海缆41之间均具有间隔，从而防止互相摩擦及电磁感应而互相影响。
[0046]
多个固定件44沿海缆管42的高度方向间隔设置，各固定件44均与海缆管42固定连接。其中，相邻两固定件44之间的间距为1.5m～3m。
[0047]
各固定件44均水平设置，即固定件44与多个海缆管42的同一高度处连接。
[0048]
进一步地，在海缆管42的上端，相邻两固定件44之间的间距小于位于海缆管42中部的相邻两固定件44之间的间距。位于海缆管42下端的相邻两固定件44之间的间距小于位于海缆管42中部的相邻两固定件44之间的间距。例如，在海缆管42上端和下端，相邻两固定件44之间的间距为2m。在海缆管42中部的相邻两固定件44之间的间距为2.5m。固定件44采用上述设置，能够为海缆管42提供更好的强度。
[0049]
继续参阅图2，固定件44呈板状，并呈正六边形。固定件44上开设有一开孔和多个固定孔。开孔设置于固定件44的中心，多个固定孔环绕开孔而设。固定孔的数量为6个，与海缆管42的数量对应，各固定孔均在正六边形的固定件44的六个顶点处。
[0050]
多个固定孔与多个海缆管42一一对应设置，而供海缆管42穿过，且海缆管42与固定孔的内侧壁固定连接实现海缆管42与固定件44的固定连接。
[0051]
本实施例中，位于海缆管42底部的固定件44包括多个固定段，各固定段固定连接于相邻两海缆管42之间，以使多个海缆管42的弧形段422的底部能够更方便的连接。
[0052]
其他实施例中，海缆管42由顶部至底部所有的固定件44包括多个固定段，各固定段固定连接于相邻两海缆管42之间。
[0053]
顶盖43连接于多个海缆管42的顶部，并与各海缆管42的顶端固定连接。具体地，本实施例中，顶盖43呈圆形。海缆管42在顶盖43处的分布也呈正六边形。
[0054]
连接板45与桩靴3连接。具体在本实施例中，连接板45的底部为一倾斜面，沿远离
桩靴3的方向倾斜向上延伸。连接板45的顶部具有一水平面，用于与支撑柱46柱连接。该水平面位于连接板45远离桩靴3的端部，即该水平面凸伸出桩靴3，从而凸伸出桩腿2。
[0055]
支撑柱46沿平行于桩腿2的方向延伸，且支撑柱46竖立于连接板45上。具体地，支撑柱46与连接板45的水平面处固定连接，因此，支撑柱46与桩腿2平行间隔设置。
[0056]
支撑柱46穿过各固定件44的开孔，而使多个海缆管42环设位于支撑柱46的外周。
[0057]
支撑柱46呈上细下粗结构。具体地，支撑柱46包括由下至上依次设置的下部段461、上部段462和顶部的限位单元463。下部段461和上部段462均呈圆柱状，且下部段461的直径大于上部段462的直径。限位单元463呈圆台形，其底部直径与上部段462的直径一致，顶部的直径小于底部直径。
[0058]
支撑柱46的下部段461较粗，因此能够卡住海缆管42，从而能够承载海缆管42的重量。支撑柱46的上部段462设计为具有足够的长度，保证自安装式海上升压站在自安装的时候，海缆井4随着桩腿2的下降而带动支撑柱46下降时，保证支撑柱46与海缆管42不会完全脱离。
[0059]
其中，支撑柱46的上部段462的长度设计依据为支撑柱46的限位单元463始终处于海缆管42的喇叭口423的上方。因此，在实际制造时可以将支撑柱46的上部段462的长度制造为大于设计长度，例如1.05～1.2倍的设计长度。
[0060]
限位机构固定于船体1内，用于限制海缆井4的顶部在到达甲板后继续向下移动。具体地，限位机构包括多个限位基座51。多个限位基座51与多个海缆井4一一对应设置。各限位基座51设置于对应桩腿2的外周。
[0061]
限位基座51呈环形，其中部开设有过孔，过孔的轴线竖向延伸。该过孔允许多个海缆管42同时通过，但限制海缆井4的顶盖43通过，从而起到限制作用。也就是说顶盖43的直径大于该过孔的直径，从而使限位基座51与顶盖43抵接，实现限位作用。
[0062]
本实施例中，限位基座51设置于船体1内靠近船体1底端处，且限位基座51与船体1的底端之间具有高度差。该高度差可为1.5m。
[0063]
进一步地，限位机构还包括限位基座51连接的法兰件，该法兰件能够与顶盖43连接，从而能够在海缆井4下放完成后，将顶盖43与法兰件连接，实现固定海缆井4的作用以及支撑海缆井4的作用。
[0064]
导向机构固定于船体1上，用于对海缆井4的升降起导向作用。具体地，导向机构包括多个导向板61。多个导向板61与多个限位基座51一一对应。
[0065]
各导向板61设置于固桩架111上，并位于对应的限位基座51的正上方，即导向板61向外凸伸出固桩架111。导向板61上开设有供海缆井4通过以及对海缆井4导向的导向孔。其中，导向孔的轴线竖向延伸，且导向孔的直径大于顶盖43的直径，从而允许整个海缆井4的通过。
[0066]
具体地，导向孔的轴线与限位基座51上的过孔的轴线位于同一直线上。因此，海缆井4同时位于导向孔内和过孔内时，保证了海缆井4沿竖向升降。
[0067]
进一步地，导向板61的底端与固桩架111之间还设有加强筋，以增强两者之间的连接强度。
[0068]
本实施例中的自安装式海上升压站包括能够自行漂浮于下水的船体1，而能够通过拖船托航至安装地点，使得整个自安装式海上升压站在海上运输简便。通过自身的升降
功能即桩腿2相对于船体1的升降而实现插桩站桩，创造性的使海缆井4随着桩腿2的升降而一起升降，进而能够一次完成安装，无需等候安装船的工期，节约了时间，提高了安装效率，进而降低了成本。
[0069]
且搭载有海缆井4的桩腿2对称设置，保证了自安装式海上升压站的稳定性。
[0070]
其他实施例中，船体1的截面还可以呈三角形、五边形、六边形或其他形状，依据实际情况而设置。其中，截面为六边形等偶数条边的船体1，搭载海缆井4的桩腿2对称设置，可以选择其中两个、三个或四个等对称设置的桩腿2进行搭载海缆井4，或者是所有桩腿2均搭载有海缆井4。截面为三角形或五边形灯奇数条边的船体1，其桩腿2均设置于角落处时，此时所有桩腿2均搭载海缆井4。
[0071]
本实施例中的自安装式海上升压站的安装方法包括以下步骤：
[0072]
s1、将船体1入水，并向上升起桩腿2，从而收起桩靴3及海缆井4于船体1内。
[0073]
具体地，将海缆井4收于船体1内，使海缆41在运输过程中得到了充分的保护。
[0074]
s2、将船体1拖运至目的地。
[0075]
具体地，通过拖船牵引船体1而运输整个自安装式海上升压站。船体1为整个自安装式海上升压站提供了浮力，使得该自安装式海上升压站无需等候大型驳船，即可进行运输。
[0076]
在运输过程中，海缆井4随桩腿2升起，因此海缆井4向上伸出船体1的甲板，伸出部分通过限位基座51和导向板61的共同作用，而限制了海缆井4在水平方向的移动。
[0077]
s3、驱动桩腿2下降，并使桩靴3插入海底，完成安装。
[0078]
具体地，通过升降机构驱动桩腿2下降，海缆井4随桩腿2一起下降，桩靴3随桩腿2一起下降并插入海底，进而完成整个安装。
[0079]
桩靴3插入海底的过程即插桩，桩靴3插入海底后使自安装式海上升压站站立于即站桩，即该自安装式海上升压站通过桩腿2相对于船体1的升降而实现插桩站桩。
[0080]
在实际中，依据设计估算桩靴3入泥深度与实际安装可能存在误差，因此实际安装操作可能有三种情况：
[0081]
1、桩腿2和桩靴3下放实际深度小于设计深度。
[0082]
桩靴3已插入海底，但海缆井4的顶盖43与限位基座51之间在竖直方向上还具有高度差，即顶盖43位于限位基座51的上方。此时，海缆井4通过限位柱支撑海缆管42，限位基座51限制海缆井4在水平方向的位移。
[0083]
2、桩腿2和桩靴3下放实际深度等于设计深度。
[0084]
桩靴3插入海底，海缆井4的顶盖43与限位基座51抵接。此时，限位基座51支撑顶盖43，限位柱支撑海缆管42，顶部和底部共同分担海缆井4的重量，并同时限制海缆井4在水平方向的位移。
[0085]
3、桩腿2和桩靴3下放实际深度大于设计深度。
[0086]
海缆井4的顶盖43与限位基座51抵接，但桩靴3还未完全插入或根本未插入海底。此时，桩腿2继续带着桩靴3一起下降，因此，海缆井4的限位柱随桩靴3继续下放直至安装完成。海缆井4通过限位基座51支撑，限位柱由于下方而无法支撑海缆井4，但限位柱限定水平方向的位移，从而保证海缆井4结构的安全和稳定，足以抵抗侧向环境载荷。
[0087]
上述安装方法安装简单，且整个安转过程基本不受作业窗口期限制。
[0088]
虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。