浮式风力发电站上的吊机的安装方法与流程

本发明涉及一种在开阔水域漂浮的风力发电站上布置起重机的方法。本发明还涉及适于这种起重机布置的风力发电站。

背景技术：

1、对海上风电(即在海上生产电能的风力发电站/风机)的兴趣在不断增长。此类风机可能有一个固定的水下基座，或者，特别是在水深超过50-60米的水域可能采用系泊于海底的浮式装置。风机的塔架可能高于海平面150米，每个风叶长度超过100米。

2、除了制造和安装，海上风力发电的一个挑战是风机的维护和维修，尤其是主要的维保服务，如更换齿轮箱、发电机或风机叶片。虽然这种主要的维保工作可能很少发生，但仍然需要有以合理成本执行此类维保工作的可行性。

3、对于固定式风机，主要的维保工作可以使用自升式船舶进行，此类船舶配备了足够大的起重机来处理，例如拆卸和重新安装损坏和修复的风机叶片。这种船可以站在海底，并将自己提升到海平面以上，因此可以不受海浪影响稳定地工作。在这种情况下，风机塔架和吊机都是相对固定的，因此维护和维修的方式基本上与陆地风机相同。

4、对于浮式风机而言，情况更为复杂。对于自升式船来说水深可能太大，而且浮式风电平台随着波浪运动，势必导致风电平台与固定式吊机/自升式船之间出现不可接受的相对运动。风机塔顶在水平方向上的相对运动可能非常大，因为海平面倾斜角度的几度变化就会使塔顶产生显著的水平移动。非固定式起重船，如重型起重船(hlvs)，可能会产生更大的相对运动，因此仅可能在遮蔽水域中使用。

5、针对浮式风机的保养和维修问题，一种解决方案是将风电平台与其系泊和电气系统断开，将其拖到岸边，并在港口进行维修，例如可以使用陆基起重机。陆上作业的一个优点是可以避免复杂的海上作业环境。然而，这需要高效和安全的程序来断开和连接风机平台。此外，必须有合适吊机的港口，拖曳距离不能过长等。

6、简言之，对于海上浮式风机的维修保养，需要更好的方法。

技术实现思路

1、本发明的目标是简化和降低维修保养浮式风机的费用。该目标通过相应独立权利要求所定义特征的方法和相关风力发电站来实现。从属权利要求包含本发明的有利实施例、进一步发展和变体。

2、本公开涉及一种在开阔水域漂浮的风力发电站上布置起重机的方法。所述风力发电站包括浮式平台，其上设有从所述浮式平台向上延伸的风力发电机(风机)。浮式平台包括至少第一支撑点和第二支撑点，这些支撑点位于开阔水面上方基本相似的水平高度，且在水平面上位于彼此间隔的位置。

3、浮式平台可以是由浮筒或其他连接结构形式将三个或以上稳性立柱连接组成的半潜式平台，也可以采用其他样式，例如具有矩形浮力结构的平台。所述风机通常包括风机塔以及设置在其上部的由一个或多个(通常为三个)叶片连接的发电机。如下所述，第一支撑点和第二支撑点用于在装配(和拆卸，部分在操作期间)期间支撑起重机。这些支撑点可以是两个水平分离的平台立柱的上端，也可以是浮式平台水平甲板上的两个间隔点。第一支撑点与第二支撑点之间的距离可以最小间隔30m，也可以大于50m。在支撑起重机的过程中，可能还涉及到其他支撑点，这些支撑点可以排成一排，如果是这样，最远的支撑点(即第一支撑点和第二支撑点)之间的距离可能大于50米。风机塔在支撑点上方的高度可至少为支撑点之间水平距离的1.5倍。

4、起重机械为大家所熟知。在本公开中，起重机属于至少包括可旋转起重机基座结构、主吊臂和提升部件的类型，例如吊钩、升降索、绞车和用于驱动绞车、用于升降重物的电机。可旋转起重机基座结构是一个可旋转的上部结构，它允许起重机作为一个整体旋转，通常配备一个塔架/a字架，绞车和绞车电机，操作员驾驶室等，可以被称为回转平台。起重机基座结构/回转平台通常可旋转地支承在底盘上。主吊臂，在此讨论的应用中，通常至少有30米长(并且最好是可伸缩的，由此在其伸展状态下可以更长)，在起重机完全组装后连接到可旋转的起重机基座结构上。

5、其他吊臂部件可以连接到主吊臂上，例如悬臂。起重机最好还包含桅柱，当起重机组装时，该桅柱连接到起重机基座结构，并设置为从主吊臂的顶部以与主吊臂相关的角度引导支撑索到起重机基座结构，以便减少或消除起重过程中主吊臂中的弯曲力。

6、起重机安装在风电平台上后，其主吊臂与可旋转起重机基座结构连接并向上延伸，并安装好升降组件，该起重机即可用于将重型风机组件从/到风机的上部吊起/放下。

7、该方法包括以下步骤：

8、-将至少处于部分拆解状态的起重机装载在一艘或多艘船舶上，并将该一艘或多艘船舶与浮式平台系连；

9、-将至少部分拆解的起重机从一艘或多艘船只吊起/移动至浮式平台，其中可旋转的起重机基座结构与主吊臂在吊起/移动时须断开彼此连接；

10、-在浮式平台上组装起重机；

11、其中吊起/移动步骤包括：

12、-将可旋转起重机基座结构定位在第一支撑点，并将主吊臂基本上水平地定位，其中第一端部位于第一支撑点，并且

13、-定位主吊臂，使其由第二支撑点、第一支撑点及/或在第一支撑点与第二支撑点之间设置的另一个支撑点支撑；

14、其中，组装步骤包括：

15、-当主吊臂及可旋转起重机基座结构位于浮式平台上时，将主吊臂的第一端部位连接至可旋转起重机基座结构。

16、上述提供了将适合于维修保养风机的起重机安装到浮式风电平台上的方法。通过这个方法就没有必要将电站与其系泊和电气系统断开，也不需要将其拖到岸边并在岸上进行维修工作。当风机维护工作完成后，起重机可以以与组装和安装在浮式平台上原理相同但顺序相反的方式拆卸并吊起/移动到相同(或其他)船舶上。

17、当起重机组装完成后，可以将主吊臂降低并将其远端放置在第二个支撑点上，例如，在如果遇到强风使得必须推迟维修工作时。

18、这些船舶上可能安装有相对较小的起重机，能够将起重机的拆解部件吊起和移动至浮式平台上，至少这些小型起重机可以吊起和移动比主吊臂更小、更轻的起重机部件，如可旋转的起重机基座结构、起重机基座结构的底盘和桅柱。如下所述，桅柱与起重机基座结构结合并加上一个临时的小桅柱或a字架，可以用来在浮式平台上组成一个临时起重机，能够将主吊臂从船上吊起/移动到浮式平台上。当主吊臂放置在浮力平台上时，其第一(下)端部可定位在(由第一支撑点支撑的)可旋转的起重机基座结构上。

19、使用船舶起重机吊起和移动主吊臂，将需要一个非常大的、强度非常高的船舶起重机。即使可以提供这样的船舶起重机，由于船舶和平台之间存在相对运动，使用船舶起重机将又大又重的主吊臂吊到平台上仍然是一个重大挑战。

20、这里讨论的起重机的重量相当大，特别是在吊起重型风机组件时。因此，起重机的装配和操作可能会对浮式平台的漂浮性能产生影响。因此，浮式平台最好配备可控压载系统。

21、在一个实施例中，起重机还包括底盘，当起重机组装时，可旋转起重机基座结构可旋转地支撑在底盘上，其中方法包括：在将可旋转起重机基座结构定位到位于第一支撑点的底盘上之前，将底盘定位并固定在第一支撑点上。

22、虽然在将浮式平台拖曳到海上之前(例如，在浮式平台的建造过程中)可以将起起重机底盘安排在第一个支撑点上，但由于平台在海上将暴露在恶劣的条件下，因此为平台提供尽可能少、简单和坚固的组件通常是有利的。因此，可能具有滚子轴承的起重机底盘，最好构成装载到船舶上的可拆解起重机的一部分，并与其他起重机部件一起吊运到浮式平台上。第一支撑点可以设置连接构件，用于将底盘固定到浮式平台上。连接构件可以是支架或适于将底盘固定在平台上的其它固定元件。连接构件可以看作起重机底盘的一部分。

23、在一个实施例中，起重机还包括桅柱，该桅柱设置为通过其下端连接到可旋转起重机基座结构，并以与主吊臂相关的角度向上延伸，以便在通过桅柱的上部在主吊臂的上部与可旋转起重机基座结构之间布置钢索时支撑主吊臂，其方法包括：将桅柱下端定位于第一支撑点上，并将桅柱连接到可旋转的起重机基座结构上。

24、将桅柱定位在浮式平台上后，不必立即将桅柱连接到起重机基座结构上；在连接桅柱之前，可以进行其他方法步骤的操作。

25、在一个实施例中，起重机还包括比桅柱臂短的附加臂或框架结构，其中附加臂或框架结构连接或设置为通过其下端连接到可旋转起重机基座结构并向上延伸，其方法包括：在可旋转起重机基座结构处布置安装附加臂或框架结构，使附加臂或框架结构的下端与可旋转起重机基座结构连接。

26、这种附加臂或框架结构可以是所谓的a字架，通常构成起重机的一部分，或者附加臂架可能是临时类型，仅用于组成临时起重机(见下文)。在被吊上浮式平台之前，附加臂或框架结构可以已经连接到可旋转起重机基座结构上。如果尚未连接，则附加臂或框架结构的定位和连接可以作为一个整体步骤或作为两个单独的步骤进行，类似于桅柱。

27、在一种实施例中，起重机还包括配重，其设置为，通过连接装置连接到可旋转起重机基座结构，从而在水平方向上与可旋转起重机基座结构保持一定距离，其方法包括：通过连接装置将配重连接到可旋转起重机基座结构。

28、配重可以是一个水箱的形式，用来装水。因此在船舶运输过程中，在吊装到浮式平台上以及在连接到起重机基座结构时，这样的水箱可以是空的，更加轻便。在起重机的装配和操作过程中，水泵、管道和类似的装置可用于调节水箱内的水量(即水箱的重量)。

29、起重机优选设置为允许调整配重与可旋转起重机基座结构之间的水平距离，以在不改变重量的情况下调整配重力矩。为此目的，所述连接装置可以配置为允许调整其长度，例如采用带有铰链的连接装置。

30、在一种实施例中，其方法包括：组成一个包括桅柱、附加臂或框架结构、配重和可旋转起重机基座结构的临时起重机，其中，桅柱形成主吊臂，附加臂或框架结构形成用于临时起重机吊臂的桅柱元件；并使用临时起重机将主吊臂从一艘或多艘船上吊起/移动到浮式平台上。

31、主吊臂可能是起重机中最大、最重的部分，与可旋转起重机基座结构和桅柱等较小、较轻的部件相比，用船舶起重机将主吊臂吊运到浮式平台上要困难得多。将主吊臂从船上吊起和移动，可以由在浮式平台上组成的临时起重机来实施。在使用临时起重机将主吊臂放置到位后，可将主吊臂连接到可旋转起重机基座上。

32、在一个实施例中，其方法包括：利用桅柱、配重、可旋转吊车基座结构和升降部件将主吊臂抬起，使其从可旋转吊机基座结构向上延伸。

33、如果需要使桅柱和主吊臂之间形成正确的相对位置，在提升起主吊臂之前，可以采取以下步骤：将配重从起重机基座结构上断开，将起重机基座结构旋转180°，并将配重重新连接到起重机基座结构上，但连接方位与形成临时起重机时相反。如果主吊臂是伸缩式的，它可以在完成提升之后伸展(如果需要，也可以在提升之前或期间伸展)。

34、在一个实施例中，所述配重包括可充水的水箱，所述方法包括：调节配重水箱中的水量。

35、在一个实施例中，浮式平台是半潜式平台，包括至少两个在水平方向分开布置的浮性立柱，其中通常在所述立柱的上端，形成第一支撑点和第二支撑点。实际支撑结构可以布置在支撑点上或支撑点附近。在第一支撑点和第二支撑点之间可增设附加支撑点或支撑结构。所述风机可设置在第三立柱上。平台中可能包含更多的立柱。这些立柱可以用浮筒和/或连接件/支撑连接起来，并且这些立柱之间可以以不同的方式排列。其他类型的浮式平台也可以适用，如驳船式平台。如果包括第一支撑点和第二支撑点的平台甲板延伸相对较长的距离，那么通常很容易沿着甲板布置额外的支撑点。

36、在一个实施例中，第一支撑点具有连接构件，该连接构件设置为连接到用于支撑可旋转起重机基座结构的底盘上。

37、在一个实施例中，风机包括塔架，在塔架的上部安装有操作性地连接了一个或多个风叶的发电机。

38、在一个实施例中，风机布置在形成浮式平台一部分的浮性立柱上。

39、在一个实施例中，第一支撑点和第二支撑点在水平方向上彼此相距至少30m。

40、在一个实施例中，第一支撑点和第二支撑点都在水平方向上与风机保持一定距离，使得风机和第一支撑点和第二支撑点在水平面上形成三角形，例如等腰三角形。

41、本发明还涉及一种风力发电站，该风力发电站包括浮式平台，该浮式平台安装有从浮式平台向上延伸的风机，其中浮式平台包括至少第一支撑点和第二支撑点，该支撑点在水平方向上彼此间隔，并且位于开阔水面上方基本相似的高度上，其中起重机至少包括可旋转的起重机基座结构、用于提升和下降载荷的主吊臂和提升部件，其中，所述起重机安装在风力发电站上，所述主吊臂与所述可旋转起重机基座结构连接并向上延伸，所述起重机安装有所述提升部件时，所述起重机可以将重型风机部件提升自/下放到风力涡轮机的上部；其中，第一支撑点具有连接构件，该连接构件连接到用于支撑可旋转起重机基座结构的底盘。

技术特征：

1.一种将起重机(10)安装在漂浮于开阔水域的风力发电站(1)上的方法，

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述起重机(10)还包括底盘(17)，当组装所述起重机(10)时，所述可旋转起重机基座结构(11)可旋转地支撑在所述底盘(17)上，所述方法包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述起重机(10)还包括桅柱(25)，所述桅柱设置为通过其下端(25a)连接到所述可旋转起重机基座结构(11)上，且以相对所述主吊臂(12)的一个角度向上延伸，用来在穿过所述桅柱(25)的上端(25b)在所述主吊臂(12)的上端和所述可旋转起重机基座结构(11)之间拉放钢索(27)时，对所述主吊臂(12)进行支撑，其中所述方法包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述起重机(10)还包括比所述桅柱(25)短的附加臂或框架结构(16)，其中所述附加臂或框架结构(16)被设置成通过其下端(16a)连接至所述可旋转起重机底座结构(11)并向上延伸，其中所述方法包括：

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述起重机(10)还包括配重(15)，所述配重设置成经由连接装置(36)连接到所述可旋转起重机基座结构(11)，以便其位置在水平方向与可旋转起重机底座结构(11)保持一定距离，其中所述方法包括：

6.根据权利要求3至5所述的方法，其中所述方法包括：

7.根据权利要求3和5所述的方法，其中所述方法包括：

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述配重(15)设置为一个加注水的水箱，其中所述方法包括：

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述浮式平台(2)是半潜式平台，所述半潜式平台包括至少两个水平方向分开布置的浮性立柱(3，4，5)，其中所述立柱(3，4)形成第一支撑点和第二支撑点(13，14)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一支撑点(13)设置有连接构件，所述连接构件设置成连接到底盘(17)上，以支撑所述可旋转起重机基座结构(11)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述风机(33)包括塔架(6)，并且在所述塔架(6)的上端部分中安装一个发电机(8)，一个或多个风叶(7)操作性地安装在所述发电机上。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述风机(33)布置在形成所述浮式平台(2)的一部分的浮性立柱(5)上。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一支撑点和所述第二支撑点(13，14)在水平方向上彼此相距至少30m。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一支撑点和所述第二支撑点(13，14)都在水平方向上位于距所述风机(33)一定距离处，使得所述风机(33)和所述第一支撑点、所述第二支撑点(13，14)在水平面内形成三角形。

15.一种风力发电站(1)，包括浮式平台(2)，所述浮式平台设置安装有从所述浮式平台(2)向上延伸的风机(33)，

技术总结
一种用于在漂浮于开阔水域的风力发电站(1)上布置起重机械(10)的方法，其中风力发电站(1)包括浮式平台(2)和从浮式平台(2)向上延伸的风机(33)，其中浮式平台(2)至少包括第一支撑点和第二支撑点(3，4，13，14)，第一支撑点和第二支撑点在水平上互相间隔，并且处于开阔水面上基本相似的水平高度。其中该方法包括以下步骤：将处于至少部分拆解状态的起重机(10)装载到一艘或多艘船舶上，并将该一艘或多艘船舶与浮式平台(2)相连接，将至少部分拆解的起重机(10)从一艘或多艘船舶上吊起/移动到浮式平台(2)上，其中可旋转起重机基座结构(11)和主吊臂(12)在吊起/移动过程中彼此分离，当起重机(10)组件位于浮式平台(2)上时，组装起重机(10)。

技术研发人员：罗伯特·路德维格森,约纳斯·法格隆德
受保护的技术使用者：BASSOE科技公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23