一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法与流程

本发明属于海上风机维修，具体涉及一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法。

背景技术：

1、为了实现度电成本的下降，海上风电向远海发展是必然趋势，漂浮式海上风电将成为未来海上风电场的主导形式。由于漂浮式海上风电场的场址位于深远海，其运营与维护成本相比固定式海上风电场又进一步提高，影响漂浮式海上风电场的经济效益。并且海上风电机组的大修过程需要使用配备起重机的大型自升式安装船，现有的自升式安装船最大作业水深只能达到80米，能够满足固定式海上风电场的需求，无法满足水深位于100-150米漂浮式海上风电场的趋势。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，以解决现有施工船只无法在远海进行大部件更换维护操作的问题。为实现该目的，本发明的技术方案如下：

2、一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，包括以下步骤：

3、s1.输入参数，计算维护成本，选择小型运维船进行维护；

4、s2.小型运维船移动至需要进行大部件维护的风电机组位置；

5、s3.将风电机组水下的系泊系统与电缆系统进行解除操作，并通过设置浮体将多根缆绳固定在风电机组原位，方便后续重新安装；

6、s4.由小型运维船使用两根或以上牵引绳将风电机组拖航至能够进行大部件维护的码头或港口；

7、s5.在配备大型吊机、大部件维护材料和维护人员的港口将风电机组运到岸上，使用岸上的大型吊机完成风电机组的维护操作；

8、s6.使用小型运维船将维护完成的风电机组拖航回海上风电场；

9、s7.将解除的系泊系统和电缆系统重新安装回风电机组，并重启风电机组确认其运行情况正常；

10、s8.小型运维船返回港口，结束本次大部件维护流程。

11、具体地，漂浮式风机运维船只包括自升式安装船和小型运维船，在风电机组原位进行维护时采用自升式安装船，将漂浮式风机拖回港口进行维护时采用小型运维船；自升式安装船和小型运维船的选择依据是漂浮式风机维护所需成本的大小。

12、进一步地，从风机损坏到调配好维修需要的物资所花费的物流时间tlogistics，在调配好物资后则开始考虑进行风机维护行动，漂浮式风机大部件维护成本计算包括：作业窗口期计算，在获取作业窗口期后，对自升式安装船和小型运维船的维护方式的成本进行预测；当调配好维修需要的物资后，输入现有的气象数据预测作业窗口期，输入成本数据进行成本计算，得出两种维护方式的维护成本，并根据维护成本选择合适的维护方式进行维护。

13、进一步地，作业窗口期计算从风机损坏开始的出海作业的运维船只作业窗口期以vessel代表不同的运维船只的代号，即每种运维船只均有对应的作业窗口期，n和n+1代表时间节点，即在时间上大于以hvessel和vvessel分别表示带波浪高度限制和风速限制，通常来说小型运维船只更易受环境因素限制；根据时间节点n到节点n+1的波浪高度和风速预测信息曲线(hn,hn+1)和(vn,vn+1)，在作业窗口期中，基于预测数据的不确定性因子uforecast，得出波浪和风速限制hvessel×uforecast×(2n+1)/2和vvessel×uforecast×(2n+1)/2，在作业窗口期内，所有预测的波浪高度和风速预测信息曲线均应低于波浪和风速限制。

14、进一步地，作业窗口期的长度应大于维护行动需要的时间即这里两种船只具有不同的计算方式：

15、采用自升式安装船的计算公式：即自升式安装船进入风电场和返回港口的两个转移时间自升式安装船进行维修所需要的时间

16、采用小型运维船的计算公式：采用小型运维船包含拖至港口和拖回风场两个操作，所以有两个维护时间，即小型运维船进入风电场和拖航返回港口的两个转移时间卸载漂浮式风机所需的时间以及安装漂浮式风机所需要的时间漂浮式风机卸载和安装操作所需要的时间小于自升式安装船进行维修所需要的时间所以使用小型运维船更容易产生作业窗口期。

17、进一步地，在获取作业窗口期后，对两种维护方式的成本进行预测，预测方法如下：

18、自升式安装船：

19、小型运维船：

20、其中，表示总体成本，表示船只租赁成本，表示维修需要的材料成本，cenergy表示单位时间内损失能源成本，表示等待作业窗口期的时间，表示维修时间，表示转移时间，包含港口维修用到的材料费用，表示在港口维修所用的时间；当调配好维修需要的物资后，输入现有的气象数据预测作业窗口期，输入成本数据进行成本计算，得出两种维护方式的维护成本，并根据维护成本选择合适的维护方式进行维护。

21、进一步地，根据风电机组的系泊数量选择三角形结构的浮体，浮体上设置电缆接口。

22、与现有技术相比，本发明有以下优点：本发明根据行业目前技术水平，提出了一种高可行性的漂浮式海上风电大部件维护方法，解决了现有施工船只无法在远海进行大部件更换维护操作的问题。由于大型自升式风电安装船的稀缺性，维护过程仅使用小型维护船进行拖航和在港口使用大型吊机，降低了维护成本，提升了维护效率，避免海上恶劣环境导致的人员伤亡，提高了安全性。

技术特征：

1.一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，其特征在于，漂浮式风机运维船只包括自升式安装船和小型运维船，在风电机组原位进行维护时采用自升式安装船，将漂浮式风机拖回港口进行维护时采用小型运维船；自升式安装船和小型运维船的选择依据是漂浮式风机维护所需成本的大小。

3.根据权利要求2所述的一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，其特征在于，从风机损坏到调配好维修需要的物资所花费的物流时间tlogistics，在调配好物资后则开始考虑进行风机维护行动，漂浮式风机大部件维护成本计算包括：作业窗口期计算，在获取作业窗口期后，对自升式安装船和小型运维船的维护方式的成本进行预测；当调配好维修需要的物资后，输入现有的气象数据预测作业窗口期，输入成本数据进行成本计算，得出两种维护方式的维护成本，并根据维护成本选择合适的维护方式进行维护。

4.根据权利要求3所述的一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，其特征在于，作业窗口期计算从风机损坏开始的出海作业的运维船只作业窗口期以vessel代表不同的运维船只的代号，n和n+1代表时间节点，即在时间上大于以hvessel和vvessel分别表示带波浪高度限制和风速限制，通常来说小型运维船只更易受环境因素限制；根据时间节点n到节点n+1的波浪高度和风速预测信息曲线(hn,hn+1)和(vn,vn+1)，在作业窗口期中，基于预测数据的不确定性因子uforecast，得出波浪和风速限制hvessel×uforecast×(2n+1)/2和vvessel×uforecast×(2n+1)/2，在作业窗口期内，所有预测的波浪高度和风速预测信息曲线均应低于波浪和风速限制。

5.根据权利要求4所述的一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，其特征在于，作业窗口期的长度应大于维护行动需要的时间即这里两种船只具有不同的计算方式：

6.根据权利要求5所述的一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，其特征在于，在获取作业窗口期后，对两种维护方式的成本进行预测，预测方法如下：

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，其特征在于，根据风电机组的系泊数量选择三角形结构的浮体，浮体上设置电缆接口。

技术总结
本发明公开一种基于拖至港口的漂浮式风机大部件维护方法，包括：计算维护成本，选择小型运维船进行维护；小型运维船移动至需要进行大部件维护的风电机组位置；将风电机组水下的系泊系统与电缆系统进行解除操作，并通过设置浮体将多根缆绳固定在风电机组原位；由小型运维船使用两根或以上牵引绳将风电机组拖航至大部件维护的码头或港口；在港口将风电机组运到岸上，进行维护操作；使用小型运维船将维护完成的风电机组拖航回海上风电场；将解除的系泊系统和电缆系统重新安装回风电机组，并重启风电机组确认其运行情况正常；小型运维船返回港口，结束本次大部件维护流程。本发明解决了现有施工船只无法在远海进行大部件更换维护操作的问题。

技术研发人员：朱嵘华,陶梓健,谭哲,田振亚,刘寒秋,张才亮
受保护的技术使用者：阳江海上风电实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19