專利名稱：海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船的制作方法
海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船技術領域
本發(fā)明海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船，屬起重船領域。特別涉及海上起重作業(yè)船。
背景技術：
風力發(fā)電是當前最具規(guī)模開發(fā)和商業(yè)發(fā)展前景的低碳新能源之一，隨著世界海上風電技術日趨成熟，海上風電在中國有著巨大的發(fā)展空間。由于風電基礎的施工難度和風機設備重量及體積較大，所以對施工設備提出了更高要求。
目前，風電工程安裝主要分為如下幾步風電基礎施工、風機整體運輸、風機整體安裝。傳統(tǒng)方法風電工程安裝采用多種不同的打樁、起重、運輸設備共同作用完成。首先采用大型打樁船進行打樁作業(yè)，完成風電基礎施工，其次采用大型起重船將風機從岸邊起吊風機放置到駁船上，采用拖輪將駁船拖運至施工現(xiàn)場，最后采用大型起重船將風機放置于風電基礎上，連接螺栓固定，完成風電工程安裝。這種傳統(tǒng)方法需要打樁船、駁船、拖輪、大型起重設備共同配合完成，對施工單位的設備種類和數(shù)量提出了更高的要求，造成安裝成本較高，工作量較大，需要的時間較長。目前，世界上還沒有一臺起重機能夠完成風電安裝的整個過程。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是提供一種海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船，該船集風電單樁基礎施工、風機整體運輸和安裝多功能于一體，節(jié)約人力物力資源，在大幅度降低了安裝費用的同時，顯著提高工程效率。
本發(fā)明多功能風電工程船，包括雙體自航船，起重架，全回轉(zhuǎn)吊機，起重小車及其起升系統(tǒng)，吊具系統(tǒng)，樁錘系統(tǒng)，穩(wěn)樁器，穩(wěn)索卷揚機，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，起重架為箱梁式桁架結構，起重架下部通過四根箱型立柱和撐桿與雙體自航船船體結構固定連接，起重架有中部平臺，全回轉(zhuǎn)吊機機設置于起重架頂部，通過基座與起重架右側立柱節(jié)點連接，兩個起重小車設置于起重架頂部左右兩側，其底部與起重架頂部前、后橫梁軌道配合連接，沿橫梁軌道移動，兩個起升系統(tǒng)分別與兩個起重小車對應連接，吊具系統(tǒng)上部兩個吊點與兩個起升系統(tǒng)對應聯(lián)接，樁錘系統(tǒng)置于雙體自航船甲板面，上、下穩(wěn)樁器分別設置在起重架中部平臺和起重架下部的雙體船甲板面，相互協(xié)同組成風電單樁基礎打樁系統(tǒng)和風機整體運輸、安裝系統(tǒng)。
上述風電單樁基礎打樁系統(tǒng)，由雙體自行船，起重架，全回轉(zhuǎn)吊機，起重小車及其起升系統(tǒng)，樁錘系統(tǒng)，穩(wěn)樁器，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成，受液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)驅(qū)動和控制，起重小車及起升系統(tǒng)起吊單樁基礎、將單樁基礎沉海插樁、上下穩(wěn)樁器通過自身的走行機構移動至起重架前部，分別抱緊單樁基礎上部和下部，樁錘系統(tǒng)通過全回轉(zhuǎn)吊機起吊、并與單樁基礎頂端連接固定，通過樁錘系統(tǒng)自動進行打樁，受控上、下穩(wěn)樁器依次退回至原位，單樁基礎打樁完成。
上述風機整體運輸、安裝系統(tǒng)，由雙體自航船，起重架，起重小車及其起升系統(tǒng)，吊具系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成，兩個起升系統(tǒng)動滑輪組分別通過鋼絲繩與兩個起重小車連接，吊具系統(tǒng)上部兩個吊點與兩個起升系統(tǒng)動滑輪組連接，吊具系統(tǒng)隨左右起重小車移動相對起重架橫梁中心閉合聯(lián)接，雙體自航船自航到碼頭，吊具系統(tǒng)起吊存放碼頭的風機，并穩(wěn)定在雙體自航船上，隨雙體自航船整體運輸至風電基礎樁位，完成風機整體與風電基礎樁安裝固定。
上述相對起重架橫梁中心閉合聯(lián)接的吊具系統(tǒng)設有對應鎖定器。
上述吊具系統(tǒng)下部與甲板面四臺穩(wěn)索卷揚機拉緊穩(wěn)固。
本發(fā)明海上高空重載起升安全作業(yè)的雙體風電工程船，創(chuàng)造性解決了在一條工程船的有限甲板和作業(yè)空間內(nèi)，科學設計和配置相關設備，組成多功能工程作業(yè)系統(tǒng)，達到各系統(tǒng)互不影響、互不干涉的完美協(xié)調(diào)統(tǒng)一，首創(chuàng)了在一條自行雙體船上實現(xiàn)風電單樁基礎施工和風機整體運輸、安裝等多功能的協(xié)調(diào)作業(yè)，成為世界第一條集風電單樁基礎施工、風機整體運輸、整體安裝多功能為一體的海上風電工程船。
當工程船進行風電單樁基礎施工時，通過風電單樁基礎打樁系統(tǒng)，起重小車及起升系統(tǒng)起吊單樁基礎、將單樁基礎沉海插樁、上下穩(wěn)樁器通過自身的走行機構移動至起重架前部，分別抱緊單樁基礎上部和下部，樁錘系統(tǒng)與單樁基礎頂端連接固定，通過樁錘系統(tǒng)自動進行打樁，打樁能力強，可進行目前世界直徑最大的7. 0米基礎樁的打樁施工。當單樁基礎沉樁至上、下穩(wěn)樁器位置時，上、下穩(wěn)樁器分別通過自身的走行機構退回至起重架中部平臺和起重架下部空間的雙體船甲板面，樁錘系統(tǒng)自動進行打樁，單樁基礎施工完成。此時，上、下穩(wěn)樁器都已經(jīng)退回至起重架中部平臺和起重架下的雙體船甲板面，為工程船進行其他作業(yè)騰出作業(yè)空間，確保工程船進行風機整體運輸、安裝時，與吊具系統(tǒng)、風機機筒不發(fā)生干涉。
當工程船進行風機整體運輸、安裝時，首先聯(lián)接吊具系統(tǒng)，然后通過雙體自航船自航到岸邊風機存放碼頭、吊具系統(tǒng)起吊風機、穩(wěn)定風機、雙體自航船整體運輸風機到安裝位置、風機整體安裝與風機基礎固定、吊具系統(tǒng)打開雙體自航船撤離，風機整體運輸、安裝完成。兩個起升系統(tǒng)動滑輪組分別通過鋼絲繩與兩個起重小車連接，吊具系統(tǒng)上部兩個吊點與兩個起升系統(tǒng)動滑輪組連接。吊具系統(tǒng)起吊風機時，吊具系統(tǒng)隨左右起重小車移動相對起重架橫梁中心閉合聯(lián)接，并鎖定。吊具系統(tǒng)上部通過伸縮油缸抱緊風機筒體，下部與風機筒體底部螺栓聯(lián)接，通過甲板面上的四臺穩(wěn)索卷揚機拉緊吊具系統(tǒng)，從而穩(wěn)定風機，使風機與起重船構成一個整體，進行風機的整體運輸，風機整體安裝到位后，拆除吊具與風機底部的連接螺栓，吊具系統(tǒng)打開，隨左右起重小車移動相對起重架橫梁中心打開移至起重架前橫梁的兩側。騰出作業(yè)空間，為下一次整體運輸、安裝風機做準備。
本工程船創(chuàng)造性設計，顯著提高了海上風電安裝工程的施工效率，海上風電安裝工程質(zhì)量好，控制精度高，運行平穩(wěn)，不僅節(jié)約了大量的人力物力資源、縮短工程周期，大幅度降低了工程費用，而且操作簡捷、易于實施、徹底改變了長期以來需要多船多設備完成的海上工程作業(yè)的現(xiàn)狀，為開發(fā)海上風電事業(yè)提供了創(chuàng)新的優(yōu)質(zhì)裝備。


圖1本發(fā)明主視圖2本發(fā)明俯視圖3本發(fā)明起吊風電單樁基礎示意圖4本發(fā)明穩(wěn)樁器抱樁主視圖5本發(fā)明穩(wěn)樁器抱樁局部前側視圖6本發(fā)明穩(wěn)樁器抱樁局部俯視圖7本發(fā)明起重小車與起重架連接局部示意圖8本發(fā)明400噸全回轉(zhuǎn)起重機起吊樁錘系統(tǒng)示意圖9本發(fā)明樁錘系統(tǒng)開始打樁局部示意圖10本發(fā)明完成風電單樁基礎施工示意圖11本發(fā)明安裝完成吊具系統(tǒng)主視圖12本發(fā)明安裝完成吊具系統(tǒng)局部側視圖13本發(fā)明運輸運輸風機局部側視圖14本發(fā)明完成風機安裝示意圖；具體實施方式
現(xiàn)結合附圖進一步說明本發(fā)明是如何具體實施的
本發(fā)明由雙體自航船K，起重架A，全回轉(zhuǎn)吊機E，起重小車Bl、B2及其起升系統(tǒng) M1、M2，吊具系統(tǒng)上吊點0化、025，下吊點0議、02乂，樁錘系統(tǒng)6，穩(wěn)樁器(1、02，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。見附圖1、附圖2。
本發(fā)明實現(xiàn)了風電單樁基礎施工和風機整體運輸、安裝等多功能的協(xié)調(diào)作業(yè)，成為世界第一條集風電單樁基礎施工、風機整體運輸、整體安裝多功能為一體的海上風電工程船。風電單樁基礎施工功能由雙體自航船K，起重架A，全回轉(zhuǎn)吊機E，起重小車B1、B2及其起升系統(tǒng)Ml、M2，樁錘系統(tǒng)G，穩(wěn)樁器Cl、C2，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)配合實現(xiàn)；風機整體運輸、整體安裝功能由雙體自航船K，起重架A，起重小車Bi、B2及其起升系統(tǒng)Ml、M2，樁錘系統(tǒng)G，吊具系統(tǒng)上吊點D1S、D2S，下吊點D1X、D2X，穩(wěn)索卷揚機H，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)配合實現(xiàn)。
一、實施風電基礎施工打樁步驟如下
1、兩個起重小車Bi、B2分別與起重架A的前橫壓梁X和后橫拉梁Y連接，起重小車Bl、B2分別與起升系統(tǒng)Ml、M2連接，兩個小車Bl、B2通過底部滑動副沿起重架前橫壓梁 X和后橫拉梁Y的兩側向前橫壓梁中心移動合攏，而后通過索具起吊風電基礎樁I，并將風電單樁基礎I插入海床，見附圖3。
2、上下穩(wěn)樁器(Cl，C2)從起重架A內(nèi)部走行至起重架前部鎖定，抱緊風電單樁基礎I，再卸下風電單樁基礎I與起升系統(tǒng)Ml、M2連接索具，此時，控制起升系統(tǒng)Ml、M2分別隨起重小車Bi、B2沿起重架前橫壓梁和后橫拉梁向兩側移動，從而騰出起重架A前部作業(yè)空間，為樁錘系統(tǒng)打樁做準備，見附圖4，附圖5，附圖6，附圖7。
3、通過全回轉(zhuǎn)吊機E的主鉤起升系統(tǒng)從甲板起吊樁錘系統(tǒng)G，見附圖8。
4、將樁錘系統(tǒng)G固定于風電單樁基礎I頂端，樁錘系統(tǒng)G開始打樁作業(yè)，見附圖9。
5、進行打樁作業(yè)時，當樁錘系統(tǒng)打樁至上層穩(wěn)樁器Cl時，上層穩(wěn)樁器Cl通過走行機構退回至起重架中部平臺，下層穩(wěn)樁器繼續(xù)抱緊單樁基礎，樁錘系統(tǒng)I繼續(xù)進行打樁作業(yè)，當樁錘系統(tǒng)I運行至下層穩(wěn)樁器C2時，下層穩(wěn)樁器C2通過走行機構退回至起重架A下部甲板面，樁錘系統(tǒng)I繼續(xù)打樁至指定位置后，全回轉(zhuǎn)吊機E將樁錘系統(tǒng)G放回到甲板面指定位置，完成風電單樁基礎施工，參見附圖10。此時，本工程船為后續(xù)工程作業(yè)騰空了作業(yè)甲板面和相關空間。
二、實施風機整體運輸、風機整體安裝步驟如下
1、通過下降起升系統(tǒng)Ml、M2的動滑輪組將上吊具系統(tǒng)D1S、D2S分別與起升系統(tǒng) Ml、M2連接，下吊具系統(tǒng)D1X、D2X與穩(wěn)索絞車H連接，然后提升起升系統(tǒng)Ml、M2的動滑輪組， 這樣起重小車Bi、起升系統(tǒng)Ml、上吊具系統(tǒng)D1S、下吊具系統(tǒng)DlX —起構成了運輸安裝系統(tǒng)的左半部分，起重小車B2、起升系統(tǒng)M2、吊具系統(tǒng)D2S、吊具系統(tǒng)D2X —起構成了運輸安裝系統(tǒng)的右半部分，為風機的整體運輸安裝做好了前期的準備工作，見附圖11、附圖12。
2、雙體自航船K航行至岸邊碼頭吊取存放風機。
3、起重小車B1、B2對應連接的起升系統(tǒng)M1、M2、吊具系統(tǒng)上、下部吊點D1S、D1X和 D2S、D2X兩個部分，隨起重小車Bi、B2分別從起重架A左右兩側沿起重架A前壓梁X和后拉梁Y向前壓梁中心移動，吊具系統(tǒng)上吊點D1S、D2S與吊具系統(tǒng)下吊點D1S、D2S分別通過對應的上、下吊具鎖定！M、ZX分別閉合連接，吊具系統(tǒng)上部吊點D1S、D2S通過伸縮油缸抱緊風機F筒體，吊具系統(tǒng)下部吊點D1X、D2X與風機F筒體底部通過螺栓連接，甲板面上的穩(wěn)索絞車H將吊具系統(tǒng)下吊點D1X、D2X與起重船K連接固定，這樣風機F通過上述系統(tǒng)與起重船聯(lián)成一個整體。見圖1、13。
4、雙體自航船航行至已安裝完成上述風機底座的風機安裝場地。
5、通過移動起重小車B1、B2及自航船K上下配合，將風機F與風機底座精確對位， 然后將風機F放置于已經(jīng)安裝好風機座的單樁基礎I上，卸下吊具系統(tǒng)下吊點D1X、D2X與風機F筒體底部的連接螺栓，將風機F筒體底部與風機底座連接固定，通過控制上下吊具鎖定器ZS、ZX分別打開吊具系統(tǒng)Dl與D2的連接，起重小車Bi、B2、起升系統(tǒng)Ml、M2、吊具系統(tǒng)D1S、D1X、吊具系統(tǒng)D2S、D2X兩個部分隨左右起重小車Bi、B2滾輪沿起重架A前壓梁X 和后拉梁Y向前壓梁兩端移動，自航船K撤離，風機整體運輸、風機整體安裝工作全部完成。 見附圖14。
權利要求
1.一種海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船，包括雙體自航船，起重架， 全回轉(zhuǎn)吊機，起重小車及其起升系統(tǒng)，吊具系統(tǒng)，樁錘系統(tǒng)，穩(wěn)樁器，穩(wěn)索卷揚機，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，其特征在于起重架為箱梁式桁架結構，起重架下部通過四根箱型立柱和撐桿與雙體自航船船體結構固定連接，起重架有中部平臺，全回轉(zhuǎn)吊機機設置于起重架頂部，通過基座與起重架右側立柱節(jié)點連接，兩個起重小車設置于起重架頂部左右兩側，其底部與起重架頂部前、后橫梁軌道配合連接，沿橫梁軌道移動，兩個起升系統(tǒng)與分別兩個起重小車對應連接，吊具系統(tǒng)上部兩個吊點分別與兩個起升系統(tǒng)對應聯(lián)接，樁錘系統(tǒng)置于雙體自行船甲板面，上、下穩(wěn)樁器分別設置在起重架中部平臺和起重架下部的雙體自行船甲板面，相互協(xié)同組成風電單樁基礎打樁系統(tǒng)和風機整體運輸、安裝系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船，其特征在于風電單樁基礎打樁系統(tǒng)由雙體自行船，起重架，全回轉(zhuǎn)吊機，起重小車及其起升系統(tǒng)，樁錘系統(tǒng)，穩(wěn)樁器，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成，受液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)驅(qū)動和控制，起重小車及起升系統(tǒng)起吊單樁基礎、將單樁基礎沉海插樁、上下穩(wěn)樁器通過自身的走行機構移動至起重架前部，分別抱緊單樁基礎上部和下部，樁錘系統(tǒng)通過全回轉(zhuǎn)吊機起吊、并與單樁基礎頂端連接固定，通過樁錘系統(tǒng)自動進行打樁，受控上、下穩(wěn)樁器依次退回至原位，單樁基礎打樁完成。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船，其特征在于風機整體運輸、安裝系統(tǒng)由雙體自航船，起重架，起重小車及其起升系統(tǒng)，吊具系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成，兩個起升系統(tǒng)動滑輪組分別通過鋼絲繩與兩個起重小車連接，吊具系統(tǒng)上部兩個吊點與兩個起升系統(tǒng)動滑輪組連接，吊具系統(tǒng)隨左右起重小車移動相對起重架橫梁中心閉合聯(lián)接，雙體自航船自航到碼頭、吊具系統(tǒng)起吊存放碼頭的風機，并穩(wěn)定在雙體自航船上，隨雙體自航船整體運輸至風電基礎樁位，完成風機整體與風電基礎樁安裝固定。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船，其特征在于相對起重架橫梁中心閉合聯(lián)接的吊具系統(tǒng)設有對應鎖定器。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船，其特征在于吊具系統(tǒng)下部與雙體自航船甲板面四臺穩(wěn)索卷揚機拉緊穩(wěn)固。
全文摘要
本發(fā)明一種海上高空重載起升安裝作業(yè)多功能雙體風電工程船，具體涉及海上起重作業(yè)船，本發(fā)明風電工程船包括吊具系統(tǒng)，樁錘系統(tǒng)，穩(wěn)樁器，穩(wěn)索卷揚機，液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，本發(fā)明創(chuàng)造性解決了在一條工程船的有限甲板和作業(yè)空間內(nèi)，科學設計和配置相關設備，組成多功能工程作業(yè)系統(tǒng)，成為世界第一條集風電單樁基礎施工、風機整體運輸、整體安裝多功能于一體的海上風電工程船，本工程船海上運行平穩(wěn)，控制精度高，安裝工程質(zhì)量好，大大節(jié)約人力物力資源，縮短工程周期，大幅度降低工程費用，顯著提高海上風電安裝工程的施工效率，徹底改變了長期以來需要多船多設備完成的海上工程作業(yè)的現(xiàn)狀，為開發(fā)海上風電事業(yè)提供了創(chuàng)新的優(yōu)質(zhì)裝備。
文檔編號B63B27/16GK102514690SQ20121000536
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權日2012年1月9日
發(fā)明者嚴漢平, 任繼新, 何建豫, 馮志根, 劉楠, 劉正友, 吳元良, 周湘橋, 張建鋼, 涂光騫, 熊壯, 謝繼偉, 譚國順, 陳龍劍, 黃雍 申請人:上海佳豪船舶工程設計股份有限公司, 廣東華爾辰海上風電工程有限責任公司, 武橋重工集團股份有限公司