专利名称：安装离岸风轮机的方法与驳船系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于安装离岸风轮机的方法与一种驳船系统。
背景技术：
目前主要因为需举起重量并提升而使用大型专用起重船和驳船进行离岸风轮机 安装。对于近岸风场市场，所述安装几乎专门由自升式船只支承。随着离岸开发数量的 增加，这些船只可利用性越来越有限，因此对这些服务的需求增加。对于常规安装，各种风 轮机均以节段运输并在离岸地点直立。已提出浮托方法作为常规安装的一种替代。该方法利用可用数量较大并且成本小 的常规离岸运输驳船。专利申请GB 2 423 108 A公开了一种安装例如风轮机等离岸结构并使用例如驳 船支承该结构的方法。所述方法的一个缺点在于风轮机以水平姿态运输且该方法要求大量特种装置进 行运输、使风轮机成直立姿态并将风轮机安装在基础上。本发明一个目的是提供没有上述缺点的技术，并简化运输船只的结构，由此增加 其运行可靠性、功效以及灵活性，并进一步简化离岸风轮机的安装过程。
发明内容
本发明涉及一种用于安装离岸风轮机的方法，包括以下步骤-配备用于接收并保持所述风轮机的底座的离岸基础；-将所述风轮机以大体竖直(直立)姿态从陆上位置移动至驳船系统上的转运位 置；-将所述驳船系统运输至所述离岸基础的地点；-将所述风轮机从所述转运位置移动至所述驳船系统上的安装位置；-使所述风轮机的底座相对于所述基础定位；以及_相对于水平面降低驳船系统使得所述风轮机的底座与所述配备的离岸基础接合。此处术语风轮机的底座是指风轮机在大体竖直姿态下风轮机塔架的大体最下部。 所述底座包括用于将风轮机与所述基础连接的装置。此处术语接合是指所述风轮机的所述底座与所述基础接触且风轮机大体全部重 量从所述驳船转移至所述基础。由此确保离岸风轮机在已配备基础上的有利安装。此外确保对于单个风轮机和多个风轮机的安装时间减少。也确保风轮机在运输与离岸安装之前可陆上直立、测试与启动前调试。这相应缩 短所述过程的安装时间并降低其天气敏感性。
此外确保所述安装过程可使用常规离岸运输驳船实现，且所述过程仅要求最少量 的特种设备和工具，例如可成套船运并在另一安装地点由不同驳船启用与收回的设备。根据本发明一方面，所述离岸风轮机包括与风轮机底座连接的过渡件。由此确保 风轮机适应并配备成在离岸基础上安装。此外确保可配备便捷和快速安装的过程。此外确 保风轮机和过渡件例如在适当生产设施下可陆上安装并配备。在本发明另一方面，所述离岸基础包括在所述基础的上部的过渡件配对物。由此 确保所述基础适应并配备成用于接收并安装所述离岸风轮机。在本发明其它方面，所述过渡件和/或所述过渡件配对物包括对准和/或对接和 /或冲击吸收交接部。由此确保将风轮机过渡件与基础过渡件配对物接合的安装过程被优 化。通过包括对准交接部、最优精度、保持公差在所设定范围内确保装配。通过包括对接交 接部确保驳船在安装过程中保持在大体正确位置，通过包括冲击吸收交接部确保风轮机、 风轮机元件、所述基础或驳船系统在安装过程中均不会损坏。在本发明又一方面，所述驳船系统包括用于所述大体竖直安置的离岸风轮机的多 于一个的转运位置。由此确保驳船可承载多于一个风轮机以便一次安装。当每一风轮机安 装之后驳船无需返回陆上位置以搭载新风轮机，可确保安装时间最少，驳船带有风轮机从 一个基础运输至下一基础，直至驳船所载风轮机均已安装。在本发明另一方面，所述驳船系统包括一个或多个压载舱。在本发明又一方面，所述降低驳船系统通过至少部分填充驳船系统的一个或多个 所述压载舱完成。由此通过将所述风轮机过渡件与所述基础过渡件配对物接合，确保风轮 机可安装在所述配备的基础上。此外确保降低驳船系统的过程由多数常规驳船上可用的标 准装置完成，并确保降低驳船系统的过程快速且可靠。在本发明另一方面，驳船系统的一个或多个所述压载舱在运输过程中至少可被部 分填充以稳定所述驳船系统。由此确保驳船在运输过程中稳定，相应确保所运输的风轮机 不会损坏。在本发明又一方面，所述降低驳船系统包括在与设立在大体海床处或在海床上的 锚定装置连接的牵引装置中设立持久张力。由此通过将所述风轮机过渡件与所述基础过渡 件配对物接合确保风轮机可安装在所述配备基础上。在本发明另一方面，所述方法还包括在风轮机所述部分与所述配备的离岸基础接 合之后相对于水平面进一步降低驳船系统的步骤。由此确保驳船系统可获得至风轮机和基 础的间隙，并确保驳船可从安装地点移动至例如下一安装地点。在本发明又一方面，驳船系统包括用于调节待安装的风轮机相对于所述基础的水 平及竖直位置的装置。由此确保风轮机与基础可非常精确相互定位。在本发明另一方面，所述驳船系统包括配接与荷载传递系统，诸如作用在风轮机 过渡件、基础过渡件配对物、驳船、基础以及风轮机或它们的任一组合之间的弹性体弹簧单 元，以吸收安装过程中冲击荷载。由此确保在安装过程中风轮机、风轮机元件、驳船与基础 不被损坏。本发明也涉及一种风轮机系统包括风轮机和离岸基础，所述风轮机包括与风轮机 的底座连接的过渡件且所述离岸基础包括在基础的上部的过渡件配对物，其中，所述过渡 件与所述过渡件配对物配备为相互接收并保持，且其中所述系统包括作用在所述风轮机过渡件、所述基础过渡件配对物、所述基础与所述风轮机或它们的任一组合之间的诸如弹性 体弹簧单元的配接与荷载传递系统，以在安装过程中吸收冲击荷载。在另一方面，本发明涉及一种驳船系统，其中所述系统包括驳船，所述驳船具有一 个或多个竖直安置的风轮机，其布置成用于运输所述风轮机，所述风轮机至少包括风轮机 塔架和安装在所述风轮机塔架顶部上的机舱。在该方面第一实施例中，所述风轮机还包括安装在机舱上的转子，所述转子包括 至少一个转子叶片。在所述方面第二实施例中，所述系统包括适用于相对于驳船调整风轮机的水平及 竖直位置的定位装置。在第二实施例的另一实施例中，所述定位装置包括一个或多个起重系统。在该方面一个实施例中，所述驳船系统包括作用在所述驳船与连接至风轮机的底 座的风轮机过渡件、配备为接收并保持所述风轮机过渡件的基础过渡件配对物、基础与所 述风轮机或它们的任一组合之间的例如弹性体弹簧单元的配接与荷载传递系统，以吸收安 装过程中的冲击荷载。
本发明参考以下附图进行描述图1示意性显示根据本发明一个实施例以大体竖直姿态从陆上位置装载风轮机 至运输驳船系统上转运位置的初始过程；图2示意性显示根据本发明一个实施例装载多个风轮机的驳船系统；图3显示根据本发明一个实施例被运输至配备的离岸基础的地点的驳船系统；图4示意性显示根据本发明一个实施例从转运位置移动风轮机至驳船系统上的 安装位置；图5a显示根据本发明一个实施例相对于水平面降低驳船系统使得风轮机与离岸 基础接合；图5b示意性显示根据本发明一个实施例离岸风轮机安装过程中风轮机过渡件与 基础过渡件配对物接合；图5c示意性显示安装在基础过渡件配对物处的弹性体弹簧单元；图6显示根据本发明实施例通过填充包括在驳船系统中的压载舱，驳船相对于水 平面如何被降低；图7显示根据本发明一个实施例通过在与例如大体在海床处或海床上设立的锚 定装置连接的牵引装置中设立持久张力，驳船相对于水平面如何被降低；以及图8显示驳船上的风轮机支承以在运输和安装过程中稳定风轮机。
具体实施例方式本发明涉及通过标准化运输驳船并结合浮托法安装技术安装离岸风轮机至配备 的离岸基础。浮托法安装自八十年代以来在油气行业已采用。这是安装5000至18000吨范围 大平台水线上模块的常用方法。
浮托法安装方法为通过压载驳船将荷载从受风浪作用的自由浮动的运输驳船传 递至固定基础结构。该技术此外已应用于具有400至1200吨范围重量的水线上模块的最 小设备。通过配接与荷载传递系统，使得临界装载阶段便利。该系统典型地为在荷载、固定 基础、运输驳船之间作用的弹性体弹簧单元，以吸收冲击荷载。图1示意性显示根据本发明一个实施例将风轮机以大体竖直姿态从陆上位置装 载至运输驳船系统上的转运位置的初始过程。对于本发明各实施例，术语风轮机是指完全或大体完全组装的风轮机。已组装但 是没有安装转子叶片的风轮机的实例也视为本申请所说明的风轮机。一个或多个风轮机1准备用于在陆上位置安装。此外，包括用于运输例如风轮机 等大型元件的驳船2的运输驳船系统停靠在所述陆上位置。对本发明各实施例，驳船系统 可通过使用填充或排出内置压载舱调节其相对于海平面的高度，例如以使在风轮机装载过 程中相对于所述陆上位置安置驳船系统处于正确水平，如图中箭头所示。驳船配备为用于在驳船上一个或多个转运位置上接收并保持一个或多个竖直安 置的风轮机。此外驳船设有悬臂装置3，其在本发明不同实施例中具有不同功能，例如处于 加载、运输和/或安装条件下竖直安置的风轮机的支承。悬臂为与所述驳船连接的固定梁。对本发明其它实施例，所述驳船设有多于一个的悬臂装置3。例如通过如图中箭头方向所示沿悬臂装置3滑动风轮机，或通过例如一个或多个 起重机抬高风轮机，将所述一个或多个竖直安置的风轮机装载至驳船系统上的所述转运位 置。图2示意性显示根据本发明一个实施例装载有多个风轮机的驳船系统。如本发明实施例所示，多于一个的风轮机可被装载至驳船系统以便同时运输。对 一个实施例可通过使用悬臂装置3装载风轮机。图3显示根据本发明一个实施例驳船系统被运输至已配备的离岸基础的地点。当一个或多个风轮机被安置在驳船所述转运位置上时，驳船系统被运输至安装地 点，即离岸基础的地点。对于一个实施例驳船系统可通过例如拖船拖行。所述离岸基础配备为接收并保持风轮机的一部分，并包括用于将风轮机安装至所 述基础的装置。当驳船系统达到安装地点时必须停靠至所述离岸基础。使用拖船以安置运输驳船 并与系泊系统实现对接。对于本发明一个实施例，驳船与基础之间的防护物进一步使驳船相对于基础定 位。当驳船到达其目的安装地点，停靠至位于例如海床6上的基础5，以在安装程序过 程中保持驳船、进而保持将被安装的风轮机处于大体正确水平位置。图4示意性显示根据本发明一个实施例在驳船系统上将风轮机从其转运位置移 动至安装位置。用于对接驳船与基础的系泊系统与防护物可减小驳船运动以使安装得以进行。当驳船停靠时，待安装的风轮机从驳船上其转运位置例如通过滑动移动至安装位 置。对于本发明各实施例，此处风轮机可由一个或多个悬臂装置3支承。
根据本发明在该步骤过程中，待安装在基础上的风轮机底座的最下部比基础3的 顶部处于更高的竖直位置，因此各物件不会碰撞。根据本发明多个实施例，驳船系统包括即使驳船停靠时用于相对于基础进一步调 节待安装风轮机的水平及竖直位置的装置。所述部件可包括起重系统，其对于一个实施例 与所述悬臂装置3连接。用于调节风轮机竖直位置的装置可补偿例如潮汐、波浪等的位置。在本发明一个实施例中，安装大体在驳船系统船首进行。但是在其它实施例中，风 轮机安装在驳船之一侧或在船尾进行。图5a显示根据本发明一个实施例相对于水平面降低驳船系统以使风轮机与离岸 基石出接合。驳船经压载下降使得风轮机与所述基础接触。在初始接触后压载持续以将风轮机 转移至基础。塔架的下部节段为风轮机塔架底座与基础之间的交接部单元。其包括在靠接过程 中使风轮机与基础对准的方法。此外对于多种实施例，包括用于靠接的冲击减小单元，尽管 对于其他实施例这些可位于基础的顶部。此外塔架在陆上安装在底座上并滑动至驳船上或 沿其滑动。对于本发明所示实施例，将被安装在基础上的风轮机的底座包括过渡件8，过渡件 8连接到包括对准、对接与冲击吸收交接部的风轮机底座。所述过渡件8与包括基础的上部 的过渡件配对物7大体配合。根据本发明驳船系统相对于水平面被降低使得风轮机过渡件8如图箭头所示与 基础过渡件配对物7接合。这在图5b中进一步示意性显示，其中风轮机过渡件与基础过渡件配对物显示为 接合状态。如图5c所示，由设计为在初始配接与荷载转移过程中减轻冲击荷载的例如配接 系统使得临界装载阶段便捷。对于一个实施例，该系统为作用于风轮机与基础、风轮机与驳 船间的弹性体弹簧单元，以吸收冲击荷载。图5c示意性显示基础过渡件配对物处的弹性体 弹簧单元，它配备为当风轮机过渡件被降低至过渡件配对物中时以接收风轮机过渡件所施 加的荷载。应理解可使用例如各种液压系统、以弹性材料等包覆过渡件等其它类型的用于冲 击吸收的交接部。在本发明一个实施例中，由于风轮机易于受风与强风影响，驳船也易于受例如水 流、波浪、涌流及摇摆影响，驳船系统包括用于在风轮机安装过程中稳定风轮机的装置。当风轮机被接合并安装在基础上时，即风轮机荷载大体全部由所述基础承载，驳 船连续压载下降直至风轮机脱开且驳船可脱离其对接装置并可航行或被例如拖离安装地
点ο驳船一脱开风轮机与基础，驳船相对于水平面即可被再升高。如果驳船承载更多 风轮机，则可被运输至下一已配备的基础。根据本发明一个优选实施例，通过填充驳船系统所包括的压载舱相对于水平面降 低驳船。这在根据本发明一个实施例图6中示意性显示。驳船2包括可填充并排出海水的 压载舱9。泵送与控制系统操纵所述填充与排出过程。
根据本发明另一实施例，例如如图7示意性显示通过在与设立在大体海床6处或 其上的锚定装置11连接的牵引装置10中设立持久张力相对于水平面降低驳船。牵引装置 也包括能够调节和/或动态控制例如与锚定装置11连接的线缆中已设立张力的装置。图8示意性显示对于本发明一个实施例的驳船上的支承件以在运输和安装过程 中使风轮机稳定。在装载过程中在其转运位置和/或在安装过程中风轮机在运输驳船上不够稳定 的情况下，支承件12可被用于支承风轮机塔架以使其保持直立位置不会倾覆。支承件12 可相对于运输驳船沿一个或多个方向延伸。列表
1.风轮机
2.驳船
3.支承部件
4.船只
5.风轮机基础
6.海床
7.基础过渡件配对物
8.风轮机过渡件
9.压载舱
10牵引装置
11锚定装置
12支承件
13弹性体弹簧单元
权利要求
一种用于安装离岸风轮机的方法，包括以下步骤 配备用于接收并保持所述风轮机的底座的离岸基础； 将所述风轮机以大体竖直姿态从陆上位置移动至驳船系统上的转运位置； 将所述驳船系统运输至所述离岸基础的地点； 将所述风轮机从所述转运位置移动至所述驳船系统上的安装位置； 使所述风轮机的底座相对于所述基础定位；以及 相对于水平面降低驳船系统使得所述风轮机的底座与所述配备的离岸基础接合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离岸风轮机包括与风轮机的底座连接 的过渡件。
3.如权利要求1或2任一所述的方法，其特征在于，所述离岸基础包括在所述基础的上 部的过渡件配对物。
4.如权利要求2和/或3任一所述的方法，其特征在于，所述过渡件和/或所述过渡件 配对物包括对准和/或对接和/或冲击吸收交接部。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驳船系统包括用于所述大体竖直安置 的离岸风轮机的多于一个的转运位置。
6.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述驳船系统包括一个或多个压载 舱，其中所述降低驳船系统通过至少部分填充驳船系统的一个或多个所述压载舱完成。
7.如前述权利要求6所述的方法，其特征在于，驳船系统的一个或多个所述压载舱在 运输过程中至少部分被填充以稳定所述驳船系统。
8.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述降低驳船系统包括在与大体在 海床处或海床上设立的锚定装置连接的牵引装置中设立持久张力。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括在风轮机的所述底座与所述配备的 离岸基础接合之后相对于水平面进一步降低驳船系统的步骤。
10.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，驳船系统包括用于相对于所述基础 调节待安装的风轮机的水平及竖直位置的装置。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述用于调节风轮机的水平及竖直位置 的装置包括一个或多个起重系统。
12.一种风轮机系统包括风轮机和离岸基础，所述风轮机包括与风轮机的底座连接的 过渡件且所述离岸基础包括在基础的上部的过渡件配对物，其中，所述过渡件与所述过渡 件配对物配备为相互接收并保持，且其中所述系统包括作用在所述风轮机过渡件、所述基 础过渡件配对物、所述基础与所述风轮机或它们的任一组合之间的诸如弹性体弹簧单元的 配接与荷载传递系统，以在安装过程中吸收冲击荷载。
13.一种驳船系统，其中所述系统包括驳船，所述驳船具有一个或多个竖直安置的风轮 机，其布置成用于运输所述风轮机，所述风轮机至少包括风轮机塔架和安装在所述风轮机 塔架顶部上的机舱。
14.如权利要求13所述的驳船系统，其特征在于，所述风轮机还包括安装在机舱上的 转子，所述转子包括至少一个转子叶片。
15.如权利要求13或14所述的驳船系统，其特征在于，所述系统包括适于相对于所述 驳船调节所述风轮机的水平及竖直位置的定位装置。
16.如权利要求15所述的驳船系统，其特征在于，所述定位装置包括一个或多个起重 系统。
17.如权利要求13至16所述的驳船系统，其特征在于，所述驳船系统包括作用在所述 驳船与连接至风轮机的底座的风轮机过渡件、配备为接收并保持所述风轮机过渡件的基础 过渡件配对物、基础与所述风轮机或它们的任一组合之间的例如弹性体弹簧单元的配接与 荷载传递系统，以吸收安装过程中的冲击荷载。
18.一种驳船系统，所述驳船系统配备为实现根据权利要求1至11任一所述的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于安装离岸风轮机(5)的方法，包括以下步骤配备用于接收并保持所述风轮机的底座的离岸基础(5)；将所述风轮机以大体竖直(直立)姿态从陆上位置移动至驳船系统(2)上的转运位置；将所述驳船系统运输至所述离岸基础(5)的地点；将所述风轮机从所述转运位置移动至所述驳船系统上的安装位置；使所述风轮机的底座相对于所述基础定位；以及相对于水平面降低驳船系统使得所述风轮机的底座与所述配备的离岸基础(5)接合。
文档编号F03D1/00GK101903235SQ200880122301
公开日2010年12月1日 申请日期2008年12月22日 优先权日2007年12月21日
发明者A·博特赖特 申请人:维斯塔斯风力系统集团公司