超大型自航自升式海上风电安装船关键设计与建造技术中国航海学会
自升式海上风机安装平台桩腿升降系统设计
自升式海上风机安装平台桩腿升降系统设计作者：唐蔚平裘继承薛雷刚来源：《广东造船》2014年第05期摘要：本文主要介绍自升式平台桩腿升降系统形式，分析海上风机安装平台的特点，优先选择和设计一种适用风电安装平台使用的升降系统。
关键词：海上风机安装；自升式；升降系统中图分类号：TK89 文献标识码：A1 前言海上风电在上世纪90年代初率先从欧洲起步，我国的海上风电发展则相对较晚，直到2007年，我国海上风电示范项目才建成发电，随后发展速度也十分缓慢。
但随着海上风电上网电价的明确，特别是国家能源局最新规划的出台：到2020年，海上风电装机容量将达到 30 MW。
海上风电工程将迎来新的发展机遇，开展关键技术研究和开发显得非常必要和迫切。
2 自升式平台桩腿升降系统形式自升式平台桩腿升降系统，用于桩腿插入海底并支撑起平台离开海平面一定高度，进行各种作业。
其主要形式有液压顶升式和齿轮齿条式。
2.1 液压顶升式液压顶升式桩腿升降装置，由液压驱动系统提供动力，确保桩腿能够克服泥土、砂石等带来的阻力和升降平台自身的重力，将桩腿插入（拔离）海床以及升降整个平台。
平台桩腿在工作过程中需运行平稳，无卡死现象；插桩（拔桩）过程中，液压执行机构需满足一定节距的行程要求；系统设计为自锁式桩腿液压升降系统，在各种工作及非工作状态下，系统可实现自锁；通过操作计算机或中央控制台，完成平台的升降作业。
2.2 齿轮齿条式齿轮齿条式桩腿升降装置，由动力驱动系统、动力传递系统（主要包括齿轮齿条及相应的减速机构）和平台升降控制系统三大部分组成。
该系统是在平台适当位置的桩腿上设置一定数量的齿条，并对应在每根齿条上安装几个小齿轮，齿条及其对应的小齿轮数量根据所要求的举升能力和平台总体要求加以确定。
动力通过桩边马达驱动齿轮减速箱，然后传递给与齿条啮合的小齿轮，从而带动平台的升降。
齿轮齿条式升降系统的最大优点是具有升降速度快、操作简单和易对井位。
3 国外自升式平台桩腿升降系统简介3.1 英国“Resolution”安装船由英国五月花能源公司设计、我国山海关造船厂承建的“果敢”号安装船，是第一艘专为海上风电场基础施工及风力发电机安装而建造的海洋工程船。
深远海风力发电技术的现状和难题(上)
深远海风力发电技术的现状和难题（上）导读海上风电由于具有风能稳定、密度大等优点，在世界范围内已逐渐发展成为风力发电的重要形式。
在深远海域，风能资源更丰富，风湍流强度与海面粗糙度较近海更小，因此深远海域海上风电技术的研究和开发成为了当今海上风电发展的新趋势，其作为风电技术的制高点，正在成为海上风电产业众多参与方追捧的热点。
英国、丹麦、德国等海上风电技术领先国家已纷纷将海上风电的研究方向投向深远海领域。
在我国，由于近海海域日益紧张，同时，深远海域风电场的建设和运行对于海洋、渔业、军事、海事通航以及城市居民等利益相关方的不利影响相对更小，长远来看，海上风力发电从潮间带和近海走向深海远岸将是必然趋势。
深远海风力发电发展现状[!国际发展现状____________________________________________________________近年来，随着全球海上风电逐步向深海、远海进发，浮式海上风电技术作为新一代海上风电技术，获得了业内的广泛关注。
在深远海风电开发方面欧洲仍处于领先地位，英国、德国等海上风电大国均积极发展和布局深远海项目。
根据相关预测，2025年欧洲远海风电（离岸距离大于70千米）装机将达到IOOo万千瓦。
从欧洲的开发经验来看，深远海风电发展呈现设备大型化、风场规模化的趋势，多种类型的漂浮式风场也逐步进入商业运行示范阶段。
2017年，全球首座商业化运行的苏格兰HyWind浮式海上风电场正式投用，装机30兆瓦，其平均容量系数甚至高于英国其他海上风电场，这也成为浮式海上风电技术大规模应用的开端。
图1Hywind海上浮式风电场据初步了解，英国计划到2030年安装40GW海上风电，大力发展浮式海上风电，2023年英国在建水深最深的风场正是浮式项目，水深达67米。
英国北海HornSeaProjeCtOne项目采用174台西门子歌美飒7兆瓦机组，装机121.8万千瓦，离岸120千米，水深23~37米，首台机组2019年2月并网，该项目为目前世界最大的在建海上风电项目；同一海域HOrnSeaPrOjeCtTWO项目处于前期阶段，采用165台西门子歌美飒8兆瓦机组，装机132万千瓦，平均离岸距离89千米。
海上施工之起重船
引用海上施工之起重船钻井工程技术2009-10-28 11:48:35 阅读341 评论1 字号：大中小引用南沙的海上施工之起重船起重船用于水上起重作业的工程船舶，又称浮吊、浮式起重机，多为非自航式，也有自航式。
船上起重设备有旋转式和固定式。
自航旋转式起重船用于调迁频繁的工地，一般配有副钩，吊杆可以变幅。
固定式起重船一般用于吊重大件货物，配有副钩，起升高度和幅度依作业需要而定。
一般起升高度可达80米，幅度可达30米，可以变幅。
有的吊杆可以放倒，便于拖带。
船舶移位时用绞机移动船体。
“蓝鲸”号7500吨全旋转起重船“蓝鲸”号7500吨级全回转起吊船，全长241米，宽50米，型深20.4米，相当于一个足球场的面积，高度超过7层楼；总吨64110吨，起重吊梁高98.1米，最大起重能力7500吨。
它既可以将吊具深入水下150米,又可以将重物提升到水上125米。
它的一大特点就是起重臂可以放倒或旋转,十分灵活。
由于海上环境瞬息即变,普通的固定臂式起重机因其起重臂不能放倒,遇上恶劣的海况,起重臂常会变形损坏或折断。
7500吨全回转浮吊的诞生,就能自如对付恶劣环境,大大扩展了我国海事工程和求助打捞事业可涉猎的海域。
蓝鲸号起重船也可兼做大型大跨距桥梁预制件吊装、打捞及水上重大件吊装之用。
“蓝鲸”顶点最高130米，相当于40多层楼高，最高起重高度可达110米；整个浮吊船可同时容纳300人食宿作业，并设有直升机停机坪，自航速度达到11个节级。
从设计到制造完成只用了两年半左右的时间，至少有10项独创的技术在“蓝鲸”上实施应用。
7500T全回转浮吊的十大特点一、可自航，航速达11km。
除了除了主推进器外，同时还有艏侧推和艉侧推各一套。
转向灵活。
二、起重机臂架采用了80公斤级高强度钢板焊接的桁架结构，屈服强度为685Mpa。
三、旋转支承采用双层圆筒体结构。
筒体直径35m。
回转支承为四排滚轮式，用耐压橡胶块和精确工使其均匀承载。
中国《超级工程》和《大国重器》介绍
中国《超级工程》第一集：港珠澳大桥这是中国建设史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海桥梁，这是由33根航母般巨大的沉管打造的世界上最长的海底隧道，这是最巧妙的东西人工岛修筑方案，港珠澳大桥的建造备受瞩目。
它将连起世界最具活力经济区，对香港、澳门、珠海三地经济社会一体化意义深远。
看不见的危险复杂的海床结构，恶劣的自然环境，超长的跨海距离，工程师们要挑战海上建桥的极限。
伶仃洋上的每一次台风、巨浪、地震甚至是海水侵蚀对它来说都是一次致命的威胁。
这里是世界上最繁忙的水道与航道之一，抵抗过往船只的撞击，保证航空的安全是工程师们必须接下的挑战。
它，改变生活为了航空的安全，桥梁的高度必须有所限制，而且一段深海航道也不够条件来修建大桥，工程师们提出了一个大胆而疯狂的想法：修建东西人工岛，联通跨海大桥与海底隧道。
港珠澳大桥势必会改变三地生活，香港会加快发展的脚步，澳门会走出来，珠海亦将面临更广阔的世界。
第二集：上海中心大厦这是一个关于上海的梦想，一个二十年前便开始的计划。
632米，这是中国人第一次把建筑造到600米以上，它也是世界最高的绿色超级摩天大楼。
这是工程师们关于垂直城市的大胆想象，第一次在超高层建筑中使用双层玻璃幕墙，打造东方“空中花园”，创造更为环保、舒适的未来空间。
Gensler事务所的“龙型”方案从全世界19个顶尖设计方案中脱颖而出，他们从哲学“极限”观念出发，打造大厦的愿景：“中国，永恒的未来”。
该设计首次将开放式花园引入高层建筑，19种绿色技术实现最高绿色大厦的梦想，解决摩天大楼20多年来造价高、能耗大等一系列负面效应。
它是未来的上海新地标。
关键词一：空中花园Gensler的设计师们将陆家嘴核心区域的开放式花园搬进摩天大楼之中，第一次在超高层建筑中使用双层玻璃幕墙保证了功能的实现，十多层做一次隔断，形成一个高挑、通透的中庭空间，这个空间集写字楼、酒店、零售、娱乐功能于一体，让人们尽享宽敞、舒适、悠闲的高空花园生活。
海上风电升压站平台安装方法及技术研究
海上风电升压站平台安装方法及技术研究摘要：随着我国海上风电项目在近海浅水区域和潮间地区的大规模开发，近海区域可开发利用的风电资源逐渐减少，海上风电必将向深远海发展。
在海南、广东、福建、浙江及山东等附近海域离岸10海里外水深可达20～60m［1］，重力式、大直径单桩及高桩承台基础等在基础重量、施工成本及施工难度等方面均不适用大容量风电机组安装，而强度高、重量轻、受海流作用变形小的导管架基础是海上风电、海上石油开发以及海上其他资源开发领域应用最为成熟的结构方式，在未来的深远海海洋资源开发中必将发挥重要的作用。
因此，本文以福建海域某海上风电项目为例，对导管架在深远海域海上风电项目的施工方式进行研究。
关键词：海上风电；升压站平台；电力设备安装引言对于整个海上风电场的建设而言，风电机组基础建设无疑是最为关键的部分，其建设好坏关系着整座风电场的运营。
但由于我国海上风电建设尚处于起步阶段，风电机组基础的施工技术相对薄弱，并且在当前“抢装潮”的大背景下，风电机组基础的施工资源将非常紧张，因此，设计合理的施工设备配备方案变得尤为重要。
本文以广东省某海上风电场项目为例，对风电机组基础的施工设备配备方案进行了相关设计与研究。
1海上风电升压站平台布置形式我国东部海域风能资源丰富，在浅海地区建立风力发电厂，是充分利用自然清洁能源的重要体现形式。
海上风电充分利用了海洋风能作为动力能源，将风能转换为电能，并通过海缆将电能输送到陆地电网中，最终并入电网运行。
海上风电升压站平台是将风电机组发出的电能通过集电线路进行汇集、升压，并将电能输送到陆地电网的模块装置，它既是海上风电场的控制中心，又是海上风电场的应急避难场所。
目前升压站平台多采用钢结构形式布置，平台通过4根导管架固定到桩基上，利用海上工作平台的建造经验，将电力设备分层布置在平台上部。
平台在布置方式上除了需考虑设备运行需求外，还要兼顾安全性和应急疏散能力，普遍采用4层甲板、3层布置的方式，采用无人值守的运检方式，因此不用考虑布置运检人员的长期生活设施。
海上风力发电机组的电气基础设施以及运输、安装和维护PPT课件
2021/7/24
4
三芯海底电缆
2021/7/24
5
海缆施工质量管理要点
• （1）海底电缆应按规定的电缆路由进行敷设。电缆敷设施工时应严 格按照设计要求控制敷设偏差，一般情况偏差小于水深的50%，电 缆转角施工时偏差应不得大于该处海水水深。
• （2）敷设余量应随水深、海底坡度等参数的变化而变化，电缆需沿 海底地形走势紧贴海床敷设，不得存在悬空的现象；
2021/7/24
16
海上风力发电机的安装
• 离岸风力发电机的安装相对于岸上安装难度更高，可通过千斤顶驳船或浮吊 船完成。它们之中的选择取决于水的深度，以及起吊机的能力和驳船的载重 量。起吊机应具备提升风力发电机主要部件（如塔架、机舱、叶轮等）的能 力，其吊钩提升高度应大于机舱的尺寸，确保塔架和风力发电机装配的安装。 现有的浮吊船大多不是特意为海上风力发电场的风力发电机组安装而设计制 造的。对于大型海上风力发电场，当风力发电机组超过50台时，可以通过使 用安装驳船来控制建设周期（即控制成本），以确保完成建设任务。
VSC- HVDC 使用脉宽调制的方法产生 正弦电压， 控制灵活， 可任意进行 有功和无功控制， 允许双向能量传 输， 故障时解耦， 风场不必和电网 保持同步， 并可采用多端并网方式， 在海上风场的发展极具优势．随着 距离的增加， HVDC 输电的优势越 明显．数据表明， 离岸越远直流输 电的优越性越显现． 在距离较近的 海岸， 交流输电的总成本高于直流 输电， 但是当海岸距陆地超过 90 km 时， 直流输电的优势可得到充分
2
2021/7/24
10.4.4电气基础设施包括
海上风电场内部的电气系统 海上变电站
连接陆地电网的海底电 缆
陆上输电线路
海上自升式平台设计与施工考核试卷
( )
15.海上自升式平台的稳定性分析中需要考虑的力包括：
A.重力
B.浮力
C.波浪力
D.风力
( )
16.以下哪些因素会影响海上自升式平台的使用寿命？
A.材料选择
B.防腐蚀措施
C.定期维护
D.工作环境
( )
17.海上自升式平台施工中，以下哪些做法可以减少对环境的影响？
A.封闭式施工
B.废弃物分类处理
( )
4.以下哪些措施可以增强海上自升式平台的抗风稳定性？
A.增加平台质量
B.使用抗风稳性装置
C.减少平台高度
D.增加平台宽度
( )
5.海上自升式平台施工中，以下哪些设备是必须的？
A.起重设备
B.钻孔设备
C.液压升降设备
D.生活设施
( )
6.以下哪些因素可能导致海上自升式平台发生倾斜？
A.地基不均匀
( )
7.海上自升式平台的抗风能力通常通过_______和结构设计来提高。
( )
8.为了保护海洋环境，海上自升式平台施工过程中应采取_______措施。
( )
9.海上自升式平台的安装精度受到_______和施工技术的影响。
( )
10.海上自升式平台的使用寿命受到_______、维护保养和作业环境等因素的影响。
12.以下哪些设备用于海上自升式平台的地基处理？
A.打桩机
B.钻孔机
C.挖掘机
D.混凝土搅拌站
( )
13.海上自升式平台的升降系统主要由以下哪些部分组成？
A.液压系统
B.钢丝绳
C.导向装置
D.控制系统
( )
14.以下哪些措施可以提高海上自升式平台的工作效率？
超大型风力发电装备产业共性关键技术创新主题专项项目申报指南
附件1超大型风力发电装备产业共性关键技术创新主题专项项目申报指南项目一：下一代大功率陆上风电机组系统设计技术1、目标任务（1）分析中国市场的陆上风电机组运输及安装需求和限制条件；（2）对比分析风电机组多种传动链技术并开展下一代陆上风电机组传动链设计与参数匹配性技术研究；（3）研究与混合塔筒技术结合；（4）开展下一代陆上风电机组经济性分析及系统主要技术参数设计；（5）完成下一代陆上风电机组样机研制及示范应用。
2、考核指标（1）下一代大功率陆上风电机组其功率范围为3-4.5MW；（2）风轮直径不低于130m；（3）上风向、三叶片、主动对风、变桨变速、切入风速< 3.5m/s、切出风速》20m/s;（4）机舱重量和高度匹配中国市场的安装及运输条件；（5）样机示范应用不少于半年，并完成认证。
3、经费设置财政科技经费资助不超过600 万元。
自筹经费与财政拨款比例不低于4:1 。
项目二：长叶片海上风电机组关键技术1、目标任务1）海上长叶片风电机组经济性分析;2）研究海上长叶片风电机组零部件优化设计技术;3）研究运行在海洋环境的风电机组子系统抗恶劣环境技术;4）研究提高海上风电可达性技术及相关装备;5）确定未来3-5 年可持续保持国际竞争力的长叶片海上风电机组技术指标;（6）长叶片海上风电机组样机研制及示范应用2、考核指标( 1)长叶片海上风电机组其功率等级为5MW；(2)风轮直径不低于165m覆盖IEC 皿B+风区，相对国内外已安装的5MV同风区海上风电机组，该机组成本增加 <5%发电量提高》10% ( 3)样机示范应用不少于半年，并完成认证。
3、经费设置财政科技经费资助不超过500 万元。
自筹经费与财政拨款比例不低于4:1 。
项目三：风电机组智能健康管理关键技术研究1、目标任务( 1)研究风电关重零部件健康状态渐进式变化机理及状态预测技术；( 2)研究风电机组在线载荷测算及整机寿命管理技术；( 3)研究故障录波技术及风电机组一般零部件故障远程诊断技术；(4)完成健康状态预测系统、IBOX+ Win desk、寿命预测系统、大数据分析系统的开发，并在集成上述技术的基础上，完成智能健康管理系统开发。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超大型自航自升式海上风电安装船关键设计与建造技术
（一）项目名称：超大型自航自升式海上风电安装船关键设计与建造技术
（二）推荐单位：中国航海学会
（三）项目简介：
本成果属于交通运输行业中的船舶、舰船工程和机械制造工艺与设备交叉学科领域。
我国经济运行成本较高，GDP能耗是世界上最高的国家之一，加上日益突出的生态环境问题，风力发电等清洁能源开发刻不容缓，国家已将“绿色GDP”和海洋开发、新能源开发提升至国家发展战略高度。
但由于海上风电场建设的专用装备还基本处于空白，导致我国风电资源开发仍主要集中在陆地及沿海滩涂，10-45米水深区域风电开发能力尚未获得有效突破，其根本原因是：没有掌握海上风电安装重大装备的先进设计与制造技术。
本成果的完成单位从2007年开始，依托国家重点新产品计划、江苏省重大科技成果转化项目基金、江苏省科技支撑计划项目基金和企业自筹研发等项目，深入系统地研究了超大型自航自升式海上风电安装船研制的成套关键技术。
主要技术创新如下：
创新点1：突破陆上风机安装和海上浮吊起重传统设计思路，结合应用海况条件，通过海上风电安装船总体和结构性能研究，研发了八边形6根桩腿和圆形4根桩腿两种新船型，该船型集装载运输、自航自升、重型起重、动态定位、海上作业等多种功能于一身，是世界上最先进的海上风电安装和运输作业的高效专业装备，可以适应任何海域的近海风电场建设。
创新点2：采用了大型模块化建造、液压传动控制、提升自锁限位等全功能制造综合集成技术，首次实现了超大型海上风电安装船平地高效建造，攻克了海上风电专用装备整体建造关键技术，比同类国际产品建造周期缩短了3个月。
创新点3：首创桩腿变形控制和总成建造技术，发明了一整套超高超厚强度钢焊接工艺，解决了100mm厚的E690超厚超强板焊接工艺及变形控制，创造性的设计了自转式吊柱、超大吨位吊梁、自锁限位装置等工装，实现桩腿一次性切割无修正工艺、一次成型并安装到位，完成了桩腿总成建造。
桩腿直线度公差控制在±5mm范围内，桩腿对角导轨板平行度控制在±2mm范围内，整条桩腿制作精度完全达到设计和使用要求。
创新点4：突破了自升式风电安装船提升控制核心技术，独立研发的液压桩腿升降系统为每根方型壳式桩腿提供世界最强的7500KN（千牛）预压载力，可提升船体重量20000吨。
提升控制系统通过直观的操作界面，可实现整船的提升控制。
整船插桩试验方法、桩靴设计及冲桩系统研究，验证了桩腿及其系统设计及建造的创新。
该项目获得多项自主知识产权，共申请发明专利41件，已获授权22件；申请并已获授权实用新型专利4件。
编写企业标准20个，发表论文14篇，2012年本装备获得国家科技部重点新产品及江苏省首台套重大装备认定。
本项目从近海风电能源开发的国家能源发展战略出发，针对海上风电安装专用装备的瓶颈问题，通过对总体和结构性能、建造技术的大量研究工作，在载荷、结构设计、制造技术与工艺、桩腿总成建造、动力定位系统设计等方面获得了创新性成果。
成功制造出国际首台具有自主知识产权的超大型自航自升式海上风电安装船，该船集装载运输、自航自升、重型起重、动态定位、海上作业等多种功能于一身，是一种全新的海洋工程船舶。
该船最大载重量6000吨，每次可载运10套海上风电机组；艏部安装3台侧向推进器，艉部安装3台全向电力/液压推进器，设计航速12节；采用DP-2动力定位系统，系统集成测量、控制、全向推进等功能，可保证船舶高精度定位；全船有六根液压式自升桩腿，单根桩腿总长70米，提升能力3750吨，船体最大提升高度50米，可保证45米水深条件下的安全作业，可快速平稳提升船体离开（风浪海面），成为安装作业平台；配备一台1000吨主吊和一台50吨辅吊，海面以上最大提升高度超过120m，具备7MW海上风电机组整体吊装功能，可在4.8米浪高和 14 m/s的风速下完成海上风电机组的高精度高效吊装。
进行了系列化研发及产业话，填补了国内该类船型空白，整体达国际领先水平。
申报单位新增产值332428万元，新增利税36521万元（其中缴税总额5958万元，净利润30563万元），出口创汇51858万美元；MPI船东出租E.ON公司新增效益2.4亿美元（3年合同金额），社会效益显著，具有广阔的应用前景
（四）主要完成单位及创新推广贡献：
（五）推广应用情况：
（1）应用情况
本项目组从2007年开始了相关基础技术的研究与开发、关键技术的攻关，并取得了重大突破。
随之实现了“决心系列”超大型自航自升式海上风电安装船建造并交付MPI ADVENTURE(探险者)、MPI DISCOVERY(开拓者)共2台，现已交付荷兰VROON公司，该平台已出租给E.ON公司,船东新增效益2.4亿美元(3年合同金额)。
装备可操作好，运行状况良好，满足各种规程和标准，在技术和功能上都超越了原定的设计参数。
（2）推广情况
为丹麦A2SEA A/S公司设计建造的“东安吉系列”-----SEA INSTALLER（海上安装者）、SEA CHALLENGER（海上挑战者）并不是“决心系列”项目的简单复制，而在结构布局、吊车布置、提升系统、桩腿设计及形式等方面有了较大幅度的优化、完善与升级。
实现了系列化的研发与推广应用。
项目的整体应用技术已经用到特种深水铺管船、自升式海上生活平台和自升式钻井平台。
项目相关的优化设计、总装建造和模块集成技术应用到了近年来承建产品的各种海工产品中。
主要应用单位情况表
（六）曾获科技奖励情况：
（七）主要知识产权证明目录：
（八）主要完成人情况表：。